FR2582872A1 - Improved brush-holder plate for electric motor and its method of manufacture. - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative aux plaques porte-balais pour moteurs électriques et se rapporte plus particulièrement aux plaques porte-balais destinées aux moteurs à inducteurs à aimants pour l'emploi sur les véhicules automobiles. The present invention relates to brush plates for electric motors and relates more particularly to brush plates for magnet-inducing motors for use on motor vehicles.
On connaît une plaque porte-balais destinée aux moteurs du type précité, comportant un corps en matière plastique résistant à la chaleur sur une face duquel sont fixés des guides pour les balais, ces guides étant raccorddés électriquement par agrafage et soudure électrique à deux pistes, l'une positive et l'autre négative1 disposées sur la face opposée du corps par rapport aux guides des balais. A brush plate is known for engines of the aforementioned type, comprising a body of heat resistant plastic material on one side of which are fixed guides for the brushes, these guides being electrically connected by stapling and electric welding with two tracks, one positive and the other negative1 disposed on the opposite side of the body relative to the guides of the brushes.
Les pistes sont chacune reliées par soudage électrique à un conducteur d'alimentation correspondant. The tracks are each connected by electrical welding to a corresponding power supply.
Le fait de raccorder les conducteurs d'alimentation lors du montage oblige de transporter avec la plaque proprement dite une longueur de câble, de l'ordre de 0,20 à 1,20 m, très gênante pour les manipulations ultérieures. The fact of connecting the supply conductors during assembly requires to transport with the actual plate a length of cable, of the order of 0.20 to 1.20 m, very inconvenient for subsequent manipulations.
En outre, la longueur de câble choisie personnalise, dès la confection des plaques porte-balais, le type de moteur sur lequel elles doivent être montées.In addition, the chosen cable length customizes, as soon as the brush plates are made, the type of motor on which they must be mounted.
Enfin, la plaque porte-balais du type précité présente une chute de tension qui diminue le rendement. Finally, the brush plate of the aforementioned type has a voltage drop which reduces the efficiency.
L'invention vise à remédier aux inconvénients des plaques porte-balais de la technique antérieure, en créant une plaque porte-balais qui, tout en étant d'une réalisation particulièrement simple, présente une chute de tension réduite au minimum. The invention aims to overcome the disadvantages of the brush holder plates of the prior art, creating a brush plate which, while being a particularly simple embodiment, has a voltage drop reduced to a minimum.
Elle a donc pour objet une plaque porte-balais pour moteur électrique,comprenant un corps en matière plastique portant sur une de ses faces des guides pour balais raccordés électriquement à deux pistes, l'une positive et l'autre négative disposées sur la face opposée du corps par rapport aux guides des balais, caractérisée en ce que ledit corps est constitué par une plaque de matériau pour circuits imprimés formée d'un support stratifié revêtu sur une de ses faces d'un placage de métal conducteur, les pistes étant formées de deux zones annulaires à peu près concentriques du placage métallique séparées par un sillon réalisé par enlèvement localisé du métal de placage. It therefore relates to a brush plate for an electric motor, comprising a plastic body carrying on one of its faces guides for brushes electrically connected to two tracks, one positive and the other negative disposed on the opposite side. of the body relative to the brush guides, characterized in that said body is constituted by a plate of printed circuit material formed of a laminated support coated on one of its faces with a conductive metal plating, the tracks being formed of two roughly concentric annular zones of the metal plating separated by a groove made by localized removal of the plating metal.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et sur lesquels
- la Fig.1 est une vue de face d'une plaque porte-balais suivant l'invention ;
- la Fig.2 est une coupe suivant la ligne 2 2 de la Fig.1
- la Fig.3 est une vue arrière de la plaque porte-balais suivant l'invention ;
- la Fig.4 est une coupe partielle à plus grande échelle suivant la ligne 4-4- de la Fig.1 montrant un mode de fixation des conducteurs d'alimentation
- la Fig.5 est une coupe partielle correspondante à celle de la Fig.4 montrant une variante de raccordement des conducteurs d'alimentation ; et
- la Fig.6 est une coupe partielle analogue à celles des Fig.4 et 5 montrant un autre mode de réalisation de raccordement des conducteurs d'alimentation.The invention will be better understood on reading the description which follows, made with reference to the accompanying drawings, given solely by way of example and on which
- Fig.1 is a front view of a brush plate according to the invention;
- Fig.2 is a section along the line 2 2 of Fig.1
- Fig.3 is a rear view of the brush plate according to the invention;
4 is a partial section on a larger scale along the line 4-4 of FIG. 1 showing a method of fixing the supply conductors
- Fig.5 is a partial section corresponding to that of Fig.4 showing an alternative connection of the supply conductors; and
- Fig.6 is a partial section similar to those of Fig.4 and 5 showing another embodiment of connection of the supply conductors.
La plaque porte-balais représentée à la Fig.1 est constituée d'un corps 1 formé d'une feuille de matériau pour circuits imprimés constituée d'un support stratifié 2 sur une face duquel est dosée par placage une couche 3. The brush-holder plate shown in FIG. 1 consists of a body 1 formed of a sheet of printed circuit material consisting of a laminated support 2 on one face of which a layer 3 is applied by plating.
de métal conducteur, tel que du cuivre (Fig.2).of conductive metal, such as copper (Fig.2).
La feuille de matériau pour circuits imprimés correspond avantageusement aux caractéristiques données par les normes françaises NF-C-93-711. Le support stratifié 2 peut être réalisé en un isolant stratifié phénoplaste conforme à la norme NF-C-26150. The sheet of printed circuit material advantageously corresponds to the characteristics given by French standards NF-C-93-711. The laminated support 2 can be made of a phenolic laminate insulation compliant with the NF-C-26150 standard.
On peut également utiliser un isolant stratifié à base de verre et résine époxyde suivant la norme NF-C-26351. Un autre matériau intéressant pour la présente application est un isolant stratifié auto-extinguibie à base de papier de cellulose et de résine époxyde suivant la norme NF-C-26152. It is also possible to use a laminate insulation based on glass and epoxy resin according to standard NF-C-26351. Another material of interest for the present application is a self-extinguishing laminate insulation based on cellulose paper and epoxy resin according to standard NF-C-26152.
La couche de cuivre conducteur est entièrement plaquée sur le support stratifié
Les supports stratifiés plaqués de cuivre formés de ces divers constituants sont des modèles normalisés suivant la norme NF-C-93-711 et portent les références respectives PFCp4CU,PFCPSCU, EPCP1CU, EPGC1CU ou EPGC2CU, etc .. Le placage de cuivre 3 a,pour la présente application, une épaisseur de cuivre de l'ordre de 0,035 ou 0,070 mmb Le corps de la plaque porte-balais suivant l'invention découpé dans une feuille de matériau pour circuits imprimés du type défini ci-dessus, présente une forme extérieure adaptée au mattre-couple du moteur pour lequel il est destiné.The conductive copper layer is fully plated on the laminate backing
The laminated copper-plated supports formed of these various constituents are standardized models according to standard NF-C-93-711 and have the respective references PFCp4CU, PFCPSCU, EPCP1CU, EPGC1CU or EPGC2CU, etc. Copper plating 3 has, for the present application, a thickness of copper of the order of 0.035 or 0.070 mmb The body of the brush plate according to the invention cut from a sheet of printed circuit material of the type defined above, has an outer shape adapted to the master-torque of the engine for which it is intended.
Il comporte en son centre un orifice 4 généralement circulaire qui permet le passage du collecteur du moteur {non représenté). It comprises in its center a generally circular orifice 4 which allows the passage of the engine manifold (not shown).
En se référant plus particulièrement à la Fig.3, on voit que le corps 1 comporte deux pistes 5,6 à peu près concentriques à l'orifice central 4, séparées par un sillon 7 réalisé par enlèvement du métal de la couche conductrice 3 par une technique classique de réalisation des circuits imprimés telle qu'un procédé électrolytique avec masquage. Le sillon 7 peut avantageusement présenter une largeur de 1 à 2mm. Chaque piste 5 et 6 peut ainsi être personnalisée par la polarité de son alimentation. Referring more particularly to FIG. 3, it can be seen that the body 1 comprises two tracks 5, 6 approximately concentric with the central orifice 4, separated by a groove 7 made by removing the metal from the conductive layer 3 by a conventional technique for producing printed circuits such as an electrolytic process with masking. The groove 7 may advantageously have a width of 1 to 2 mm. Each track 5 and 6 can thus be personalized by the polarity of its power supply.
Dans le corps représenté à la Fig.3 sont également réalisées des découpes 8 à contour fermé ou non destinées à recevoir des éléments devant être reliés électriquement à la piste dans laquelle elles sont réalisées. Il s'agit de découpes franches dans le cuivre. In the body shown in FIG. 3 are also made cutouts 8 with closed contour or not intended to receive elements to be electrically connected to the track in which they are made. These are cut-outs in copper.
D'autres découpes 9 destinées à recevoir des éléments isolés électriquement de la piste dans laquelle elles sont réalisées sont des découpes autour desquelles le cuivre a été enlevé sur une certaine plage 9a. Ces découpes sont réalisées, d'une part, par enlèvement du cuivre par un procédé analogue à celui utilisé pour la réalisation du sillon 7, et d'autre part, par enlèvement mécanique de la matière du support stratifié 2. Other cutouts 9 for receiving elements electrically insulated from the track in which they are made are cuts around which the copper has been removed over a certain range 9a. These cuts are made, on the one hand, by removal of copper by a process similar to that used for the realization of the groove 7, and on the other hand, by mechanical removal of the material of the laminate support 2.
Le corps 1 ayant ainsi été préparé, on fixe mécaniquement les éléments et sous-ensembles destinés à compléter la plaque porte-balais suivant l'invention. The body 1 having thus been prepared, the elements and subassemblies intended to complete the brush plate according to the invention are mechanically fixed.
Des porte-balais 10 qui sont généralement en laiton ou en un métal conducteur non oxydable approprié sont agrafés par introduction de languettes il qu'ils comportent dans les découpes 8,9 et rabattement de ces languettes contre la surface du plaquage conducteur entourant une découpe 8 ou cor;t le matériau isolant de la plage 9a qui entoure une decoupe 9, selon la configuration de connexion électrique désirée pour chaque porte-balais 10. Ainsi, la polarité de chaque porte-balais est donnée par la polarité de la piste dans laquelle est ménagée une découpe 8 entourée par le plaquage conducteur et dans laquelle est engagée la languette correspondante i1 du porte-balais 10.Brush holders 10, which are generally made of brass or of a suitable non-oxidizable conductive metal, are stapled by inserting tabs 11a in the cut-outs 8,9 and folding these tabs against the surface of the conductive plating surrounding a cutout 8 or cor; t the insulating material of the range 9a which surrounds a cutting 9, according to the desired electrical connection configuration for each brush holder 10. Thus, the polarity of each brush holder is given by the polarity of the track in which is formed a cutout 8 surrounded by the conductive plating and in which is engaged the corresponding tongue i1 of the brush holder 10.
Chaque porte-balais 10 reçoit un balais 12 Fig.2) et son ressort. Un shunt de balais 13 est introduit dans un trou voisin 8 ménagé dans la piste de même polarité que celle qui caractérisée le porte-balais correspondant. Deux découpes 8 sont en outre prévues dans les pistes 5 et 6 pour le raccordement des conducteurs d'alimentation 14 du portebalais. Comme le montre la Fig.4, la connexion de chaque conducteur est assurée par l'intermédiaire de raccords de câbles tels que 15. Chaque raccord de câble 15 comporte une portion tubulaire dans laquelle est introduite et fixée par sertissage l'extrémité du câble 14 correspondant. Le raccord 15 comporte en outre une languette 16 introduite dans la découpe 8 de la piste correspondante et rabattue contre le placage conducteur 3,de cette piste. Each brush holder 10 receives a brush 12 Fig.2) and its spring. A brush shunt 13 is introduced into a neighboring hole 8 formed in the track of the same polarity as that which characterized the corresponding brush holder. Two cutouts 8 are further provided in the tracks 5 and 6 for the connection of the supply conductors 14 of the carrier. As shown in Fig.4, the connection of each conductor is provided by means of cable connectors such as 15. Each cable connector 15 comprises a tubular portion in which is introduced and fixed by crimping the end of the cable 14 corresponding. The connector 15 further comprises a tongue 16 inserted into the cutout 8 of the corresponding track and folded against the conductive plating 3 of this track.
On a ainsi constitué un sous-ensemble où tous les éléments sont en place mais où les liaisons électriques sont imparfaites et donneraient lieu à des résistances de contact engendrant des chutes de tension préjudiciables au rendement de l'ensemble. A subset has thus been formed where all the elements are in place but where the electrical connections are imperfect and give rise to contact resistances generating voltage drops detrimental to the efficiency of the assembly.
Ce sous-ensemble est alors soumis à une seule opération de soudure à la vague en faisant passer la face conductrice 3 du support 1 dans une vague d'étain fondu. This subassembly is then subjected to a single wave soldering operation by passing the conductive face 3 of the support 1 in a wave of molten tin.
Ceci permet de souder toutes les liaisons obtenues par les languettes 11, 16 et les conducteurs 13 engagés dans les découpes 8 entourées de métal et d'obtenir ainsi un contact électrique parfait. This makes it possible to weld all the connections obtained by the tongues 11, 16 and the conductors 13 engaged in the cutouts 8 surrounded by metal and thus to obtain a perfect electrical contact.
Cette opération permet en outre d'étamer tout le cuivre à nu et d'augmenter ainsi la section de passage du courant, l'épaisseur d'étain conducteur s'ajoutant d > l'épaisseur du cuivre. This operation also makes it possible to tin all the bare copper and thus to increase the cross-section of the current, the conductive tin thickness being added to the thickness of the copper.
Les liaisons obtenues par rabattement de languettes telles que 11 dans des découpes 9 entourées d'une plage 9a dépourvue de métal voient leurs parties métalliques étamées sans pour autant qu'une liaison électrique se créée avec une piste sous tension. Bien que la densité de courant soit élevée, la surface de dissipation en contact avec l'air étant très grande par rapport à celle d'un cylindre de même section, les échauffements du cuivre sont diminués de moitié. The links obtained by folding tabs such as 11 in cutouts 9 surrounded by a 9a range free of metal have their metal parts tinned without an electrical connection is created with a track under tension. Although the current density is high, the dissipation surface in contact with the air being very large compared to that of a cylinder of the same section, the heating of the copper is reduced by half.
Au moment d'adapter la câblerie d'une plaque portebalais à un type de moteur particulier,on sertit les câbles 14 dans les raccords de câbles 15. When adapting the cabling of a carrier plate to a particular type of motor, the cables 14 are crimped into the cable connectors 15.
Sur la Fig.5 on a représenté une première variante de raccord de câble 17 a la portion tubulaire duquel est associée une languette 18 de plus grande longueur que la languette 16 du raccord de câble 15 de la Fig.4.L'utilisation d'une telle languette 18 permet de faciliter le sertissage du câble en éloignant la zone à sertir du voisinage du support 1. FIG. 5 shows a first variant of the cable connector 17 to the tubular portion of which is associated a tongue 18 of greater length than the tongue 16 of the cable connector 15 of FIG. 4. The use of FIG. such a tongue 18 makes it possible to facilitate the crimping of the cable by moving the crimp zone away from the vicinity of the support 1.
Selon une autre variante représentée à la Fig.6, un raccord de câbles 19 comporte une portion tubulaire destinée à recevoir un câble 20 et une languette 21 dont une portion u'extrtié 22 est pourvue de picots emboutis ou semi-crevés 23 d'accrochage avec le placage conducteur 3 du support 1. La partie 22 de la la languette 21 présente une certaine Glasticite de serrage sur l'épaisseur du support 1, de sorte que chaque raccord de câble 19 peut être posé à la main ou de façon automatique sur chaque piste 5,6 par simple accrochage sur un bord de celle-ci. According to another variant shown in FIG. 6, a cable connector 19 comprises a tubular portion intended to receive a cable 20 and a tongue 21 of which an extruded portion 22 is provided with stamped or semi-punctured pins 23 for hooking with the conductive plating 3 of the support 1. The portion 22 of the tongue 21 has some clamping elasticity on the thickness of the support 1, so that each cable connector 19 can be placed by hand or automatically on each track 5.6 by simply snapping on an edge thereof.
L'un des raccords est accroché au bord de l'orifice central 4 du support et l'autre est accroché, par introduction dans un sens inverse, au bord extérieur de ce même support.One of the connectors is hooked to the edge of the central hole 4 of the support and the other is hooked, by introduction in a reverse direction, the outer edge of the same support.
Ici encore la liaison électrique est assurée par soudure à la vague. Here again the electrical connection is provided by wave soldering.
On remarquera que le mode de connexion des raccords de câbles décrits en référence à la Fig.6 amène encore plus de souplesse de fabrication puisque l'emplacement des raccords ne dépend plus de l'emplacement d'encoches 8 ménagées dans le support, car l'utilisation de telles encoches pour la réception des raccords de câbles n'est plus nécessaire. It will be noted that the method of connection of the cable connectors described with reference to FIG. 6 brings even more flexibility of manufacture since the location of the connections no longer depends on the location of notches 8 made in the support, because the The use of such notches for the reception of cable connectors is no longer necessary.
Sur une même plaque on peut donc sertir les fils de câblerie à des endroits les plus divers. On the same plate, cable wires can be crimped to a wide variety of locations.
En revenant une nouvelle fois à la Fig.1, on constate que l'agencement suivant l'invention permet de fixer à la plaque des composants électroniques classiques tels que des dispositifs d'antiparasitage constitués par des selfs et des condensateurs, des dispositifs d'aide à la commutation tels que des diodes ou varistors à oxyde de zinc qui peuvent être montés comme des composants électroniques sur un circuit imprimé en enfichant leurs connexions dans des trous de liaison tels que les trous 8. Returning again to FIG. 1, it can be seen that the arrangement according to the invention makes it possible to fix on the plate conventional electronic components such as suppression devices consisting of inductors and capacitors, switching aids such as zinc oxide diodes or varistors which can be mounted as electronic components on a printed circuit board by plugging their connections into connecting holes such as holes 8.
Un condensateur 24 représenté à titre d'exemple est connecté de cette façon au support 1 de la Fig.1.A capacitor 24 shown by way of example is connected in this way to the support 1 of Fig.1.
L'agencement qui vient d'être décrit présente les avantages suivants
- il permet la suppression des chutes de tension.The arrangement that has just been described has the following advantages
- It allows the suppression of voltage drops.
On a en effet constaté que sur un moteur de 12 volts, d'une puissance de 250 Watts utiles, on arrive à gagner 2 à 3% sur le rendement maximum en remplaçant une plaque porte-balais classique par une plaque suivant l'invention. It has indeed been found that on a motor of 12 volts, with a power of 250 Watts useful, one manages to gain 2 to 3% on the maximum yield by replacing a conventional brush plate by a plate according to the invention.
La fabrication de la plaque porte-balais est considérablement simplifiée par rapport à la fabrication des plaques porte-balais classiques car elle entre dans le cadre d'une technique connue de fabrication en très grande série de circuits imprimés. The manufacture of the brush plate is considerably simplified compared to the manufacture of conventional brush plates because it is part of a known technique for manufacturing very large series of printed circuits.
Le montage des composants est facilité car il peut se faire de façon automatique, leur liaison définitive au support étant assurée immédiatement après leur montage à l'aide d'un seul passage sur une machine à souder à la vague. The assembly of the components is facilitated because it can be done automatically, their final connection to the support being ensured immediately after mounting with a single pass on a wave soldering machine.
La personnalisation de la plaque porte-balais peut être assurée juste avant le montage lorsqu'on fixe la câblerie sans que le modèle de câblerie intervienne sur les outillages, ce qui est particulièrement bien adapté au montage en flux continu et évite les stocks de pièces personnalisées. Customization of the brush plate can be done just before mounting when the cable is fixed without the cable model intervening in the tooling, which is particularly well suited for continuous flow mounting and avoids the inventory of custom parts. .
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