FR2814868A1

FR2814868A1 - Moteur electrique equipe d'un dispositif d'antiparasitage

Info

Publication number: FR2814868A1
Application number: FR0012613A
Authority: FR
Inventors: Franck Collin; Francois Breynaert
Original assignee: Meritor Light Vehicle Systems France
Current assignee: Inteva Products France SAS
Priority date: 2000-10-03
Filing date: 2000-10-03
Publication date: 2002-04-05

Abstract

Moteur électrique comportant une carcasse statorique formant boîtier, dans laquelle sont logés des aimants, un rotor bobiné monté rotatif dans la carcasse, ledit rotor comprenant un arbre de rotor solidaire d'enroulements et d'une bague de collecteur (17) présentant une série de lames conductrices (19) périphériques, chaque enroulement étant relié électriquement à deux lames de collecteur diamétralement opposées, ledit moteur électrique comportant en outre une paire de balais d'alimentation solidaires du stator, diamétralement opposés par rapport au collecteur (17). Les lames (19) de collecteur sont reliées électriquement par paires, par l'intermédiaire d'un circuit de décharge respectif (30), chaque paire étant constituée de deux lames (19) correspondant à deux enroulements différents.

Description

La présente invention concerne un moteur électrique comportant une carcasse statorique formant boîtier, dans laquelle sont logés des aimants, un rotor bobiné monté rotatif dans la carcasse, ledit rotor comprenant un arbre de rotor solidaire d'enroulements et d'une bague de collecteur présentant une série de lames conductrices périphériques, chaque enroulement étant relié électriquement à deux lames - de collecteur diamétralement-opposées, ledit moteur électrique comportant en outre une paire de balais d'alimentation solidaires du stator, diamétralement opposés par rapport au collecteur, destinés à faire contact consécutivement avec les lames du collecteur au cours de la rotation de la l'arbre de rotor, de sorte que lesdits balais sont à chaque instant en contact respectivement avec les deux lames de collecteur correspondant à un même enroulement.

En particulier, l'invention s'applique à un moteur électrique destiné à entraîner un équipement de véhicule automobile, tel qu'un moteur de système électrique de lèvevitre, de toit ouvrant, ou d'actionnement de siège.

Les normes édictées en matière de compatibilité électromagnétique (CEM) des équipements de véhicule automobile sont de plus en plus sévères et visent notamment à limiter au maximum la propagation de signaux parasites haute fréquence d'un équipement à un autre.

Dans le cas d'un moteur universel ou à courant continu tel que décrit ci-dessus, une des causes importantes d'émission de signaux parasites provient de la génération, lors de la rotation de l'arbre de rotor, d'un arc électrique entre un balai d'alimentation et la lame de collecteur précédant celle qui se trouve en contact avec le balai.

De façon classique, on cherche à compenser ce phénomène en reliant les deux balais d'alimentation par un

circuit de type LC (inductif et capacitif), constituant un filtre d'antiparasitage.

Ce type de filtre ne permet pas de limiter suffisamment les phénomènes parasites, de sorte que les moteurs actuels qui sont équipés de tels dispositifs ne répondent pas aux normes les plus sévères.

De surcroît, l'implantation des filtres dans le boîtier de commutation supportant les balais d'alimentation se fait manuellement et nécessite des aménagements spécifiques sur le boîtier de commutation. Il en résulte un surcoût relativement important de fabrication du moteur.

L'invention a pour but principal de remédier à ces inconvénients, et de proposer un dispositif qui réduise de façon sensible les phénomènes d'arc électrique entre les balais d'alimentation et les lames de collecteur, et qui améliore sensiblement les performances du moteur en terme de CEM.

A cet effet, suivant l'invention, les lames de collecteur sont reliées électriquement par paires, par l'intermédiaire d'un circuit de décharge respectif, chaque paire étant constituée de deux lames correspondant à deux enroulements différents.

Suivant d'autres caractéristiques de l'invention : chaque paire est constituée de deux lames consécutives suivant la périphérie de la bague de collecteur ; - chaque circuit de décharge comporte un élément essentiellement résistif et un élément essentiellement capacitif placés en parallèle ; - les circuits de décharge sont réalisés sur une plaque de circuit imprimé de forme annulaire, emmanchée sur l'arbre de rotor ; - la plaque de circuit imprimé présente des plots de connexion correspondant à chaque lame de collecteur, lesdits

plots étant maintenus en contact avec la lame respective par un assemblage serré de la plaque de circuit imprimé sur le collecteur ; et - la plaque de circuit imprimé est interposée entre le collecteur et un organe presseur exerçant un effort axial sur la plaque de circuit imprimé tendant à presser celle-ci contre le collecteur.

Des exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 est une vue en coupe suivant un plan longitudinal d'un moteur suivant l'invention ; - la Figure 2 est une vue de la face opposée au collecteur d'une plaque de circuit imprimé d'antiparasitage du moteur représenté à la Figure 1, ladite plaque de circuit imprimé étant représentée seule suivant la direction F ; et - la Figure 3 est une représentation schématique, en vue de côté suivant la direction F, de la bague de collecteur seule et d'un schéma électrique équivalent correspondant au circuit réalisé sur la plaque de circuit imprimée.

A la Figure 1, on a représenté en coupe longitudinale un moteur 1 de type universel comportant de façon classique une carcasse statorique 3 formant boîtier, dans laquelle sont ménagés des aimants permanents 5, ladite carcasse statorique étant solidaires à chacune de ses extrémités d'un flasque 7. Un arbre de rotor 9 supportant solidairement des enroulements 11 bobinés sur des tôles empilées 13, est monté rotatif dans la carcasse statorique 3. Pour cela, chaque flasque d'extrémité 7 présente un palier de roulement respectif 15 qui reçoit l'arbre de rotor 9 à rotation. Les enroulements 11 sont alimentés par l'intermédiaire d'une bague de collecteur 17 à lames conductrices périphériques 19. Un boîtier de collecteur 21

sous forme de manchon cylindrique est ménagé dans la carcasse statorique 3, fixe par rapport à celle-ci, coaxialement par rapport à l'arbre de rotor 9 de façon à entourer partiellement la bague de collecteur 17. Le boîtier de collecteur 21 porte deux balais 23 diamétralement opposés par rapport à l'axe de l'arbre de rotor 9, lesdits balais étant électriquement reliés aux deux bornes d'une source de courant (non représentée).

On notera qu'une région d'extrémité 24 de l'arbre de rotor 9, située à l'extérieur de la carcasse statorique 3, est configurée en vis sans fin de façon à entraîner un organe complémentaire de transmission (non représenté), telle qu'une roue dentée.

De façon connue en soi, lors du fonctionnement du moteur, c'est-à-dire au cours de la rotation de l'arbre de rotor 9, les balais 23 sont pressés sur les lames 19 de la bague de collecteur 17, de façon successive. Deux lames 19 diamétralement opposées sur la bague de collecteur 17 étant connectées aux deux extrémités d'un même enroulement, il s'ensuit qu'on alimente successivement, au cours de la rotation de l'arbre de rotor 9, les différents enroulements 11 correspondant aux différentes paires de lames 19 diamétralement opposées sur la bague de collecteur 17.

Une plaque de circuit imprimé 25 de forme annulaire est emmanchée sur l'arbre de rotor 9 en extrémité de la bague de collecteur 17, et maintenue en pression sur celuici sous l'effet d'un organe presseur 27. L'organe presseur 27 est fixé rigidement sur l'arbre de rotor 9 et comporte au moins un ressort à action axiale, en appui sur la face de la plaque de circuit imprimé 25 opposée à la bague de collecteur 17, de telle sorte que la plaque de circuit imprimé 25 est pressée sur la bague de collecteur 17.

La plaque de circuit imprimé 25 porte une série de circuits de décharge correspondant à chaque paire de lames

19 de la bague de collecteur 17 ; ces circuits de décharge ont été représentés à la Figure 2.

Sur cette Figure 2, on voit que la face de la plaque de circuit imprimé 25 en contact avec l'organe presseur 27 supporte une pluralité de circuits de décharge élémentaires 30. Un circuit de décharge 30 est associé à une paire de lames de collecteur 19, c'est-à-dire qu'il relie - électriquement deux lames 19 consécutives sur la périphérie de la bague de collecteur 17.

Chaque circuit de décharge 30 est constitué de deux branches parallèles portant respectivement une résistance R, et un condensateur Ci, des plots de connexion 32 étant formés sur la face opposée de la plaque de circuit imprimé 25 et reliés aux composants Ri, Ci par des pistes conductrices 34. Les plots 32 sont disposés en périphérie de la plaque de circuit imprimé 25 suivant un pas permettant de connecter, comme cela a déjà été indiqué, deux lames 19 voisines.

Les valeurs de résistance et de capacité correspondant respectivement aux résistances Ri et aux condensateurs Ci, peuvent être, d'un circuit 30 à l'autre, identiques ou différentes.

Pour plus de clarté, on a représenté sur la Figure 3 la bague de collecteur 17 dans un plan orthogonal à son axe longitudinal, et schématisé les circuits de décharge 30 associés aux lames 19 de la bague de collecteur 17.

Comme on le voit, la bague de collecteur 17 présente un substrat isolant central 36, de forme générale tubulaire dont la périphérie présente une pluralité de secteurs séparés par des encoches 38. Chaque secteur est recouvert par une lame 19, de sorte que deux lames consécutives sont séparées par une encoche 38 et ainsi isolées l'une de l'autre.

Les circuits de décharge 30 placés sur la plaque annulaire de circuit imprimé 25 permettent d'éviter pour l'essentiel les phénomènes d'arc électrique dus à l'effet d'inductance d'un enroulement 11. A un instant donné du cycle de rotation de la bague de collecteur 17, une paire de lames 19 est en contact avec les balais 23, tandis qu'une autre paire de lames 19 dites antécédentes a quitté à set instant le contact des balais 23. L'enroulement 11 correspondant aux lames 19 antécédentes a accumulé durant la période précédente de contact avec les balais 23 une énergie électrique qui transite, grâce au circuit de décharge 30, depuis les lames 19 antécédentes vers les lames consécutives à présent au contact des balais 23. Pour un fonctionnement correct du dispositif d'antiparasitage constitué par la plaque de circuit imprimé 25 et les circuits de décharge 30, il faut maintenir en permanence les plots 32 en contact avec les lames 19 respectives, ce qui est réalisé par l'organe presseur 27, mais qui peut également être obtenu de façon satisfaisante par tout autre type d'assemblage serré entre la plaque de circuit imprimé 25 et le collecteur 17.

Dans un moteur électrique conforme à l'invention, le dispositif d'antiparasitage qui vient d'être décrit permet de s'affranchir des dispositifs classiques de filtre LC tels qu'ils sont généralement prévus dans les boîtiers de collecteur. L'invention permet donc non seulement d'augmenter les performances en terme de CEM du moteur électrique, mais également de générer une réduction sensible du coût de fabrication du moteur.

Claims

REVENDICATIONS 1. Moteur électrique comportant une carcasse statorique (3) formant boîtier, dans laquelle sont logés des aimants (5), un rotor bobiné monté rotatif dans la carcasse (3), ledit rotor comprenant un arbre (9) de rotor solidaire d'enroulements (11) et d'une bague de collecteur (17) présentant une série de lames conductrices (19) périphériques, chaque enroulement- (11) étant relié électriquement à deux lames (19) de collecteur diamétralement opposées, ledit moteur électrique comportant en outre une paire de balais d'alimentation (23) solidaires du stator, diamétralement opposés par rapport au collecteur (17), destinés à faire contact consécutivement avec les lames (19) du collecteur (17) au cours de la rotation de l'arbre (9) de rotor, de sorte que lesdits balais (23) sont à chaque instant en contact respectivement avec les deux lames (19) de collecteur correspondant à un même enroulement (11), caractérisé en ce que les lames (19) de collecteur sont reliées électriquement par paires, par l'intermédiaire d'un circuit de décharge (30) respectif, chaque paire étant constituée de deux lames (19) correspondant à deux enroulements (11) différents.
2. Moteur électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque paire est constituée de deux lames (19) consécutives suivant la périphérie de la bague de collecteur (17).
3. Moteur électrique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque circuit de décharge (30) comporte un élément (R essentiellement résistif et un élément (Ci) essentiellement capacitif placés en parallèle.
4. Moteur électrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les circuits de décharge (30) sont réalisés sur une plaque de circuit

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imprimé (25) de forme annulaire, emmanchée sur l'arbre (9) de rotor.
5. Moteur électrique suivant la revendication 4,caractérisé en ce que la plaque de circuit imprimé (25) présente des plots de connexion (32) correspondant à chaque lame (19) de collecteur, lesdits plots (32) étant maintenus en contact avec la lame (19) respective par un assemblage -serré de la plaque de circuit imprimé- (25) sur le collecteur (17).
6. Moteur électrique suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la plaque de circuit imprimé (25) est interposée entre le collecteur (17) et un organe presseur (27) exerçant un effort axial sur la plaque de circuit imprimé (25) tendant à presser celle-ci contre le collecteur (17).
7. Dispositif d'entraînement d'un équipement de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un moteur électrique (1) suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6.