FR2973603A1 - Brush holder for use in electrical motor utilized for e.g. gearbox actuator, has conductive elements, where one of elements comprising thermally fusible alloy for interrupting passage of current sensitive to temperature extends over support - Google Patents

Abstract

The holder (2) has an annular support (4) comprising an electrically insulating material i.e. plastic, and a set of brushes e.g. positive brushes. Each of the set of brushes has an electrically conductive end that comes into contact with a collector, and another end connected to power supply terminals (20). A set of conductive elements (28a-28d) connects the brushes to the terminals, where one of the conductive elements comprising an electronic component i.e. thermally fusible alloy, for interrupting passage of current sensitive to temperature extends over the support.

Description

Porte-balais de moteur électrique et moteur électrique comportant un tel porte- balais La présente invention concerne un porte-balais de moteur électrique et un moteur électrique comportant un tel porte-balais. Un tel moteur électrique peut, par exemple, appartenir à un équipement de véhicule automobile. Plus particulièrement le porte-balais comporte : - un support composé d'une matière électriquement isolante ; - des balais électriquement conducteur possédant chacun une première extrémité destinée à venir en contact avec un collecteur et une seconde extrémité connectée à des bornes d'alimentation ; - des éléments conducteurs connectant les balais aux bornes d'alimentation. The present invention relates to an electric motor brush holder and an electric motor comprising such a brush holder. Such an electric motor may, for example, belong to a motor vehicle equipment. More particularly, the brush holder comprises: a support composed of an electrically insulating material; electrically conductive brushes each having a first end intended to come into contact with a collector and a second end connected to supply terminals; - Conductive elements connecting the brushes to the power terminals.

En cas de dysfonctionnement, par exemple, en cas d'un blocage mécanique du moteur électrique, une élévation rapide de température peut se produire au sein du moteur pouvant aboutir à la destruction de l'installation électrique ou dans certains cas à un départ d'incendie pouvant alors gravement endommager l'installation électrique mais également les éléments se trouvant dans son environnement. In the event of a malfunction, for example, in the event of a mechanical blocking of the electric motor, a rapid rise in temperature can occur within the motor which can lead to the destruction of the electrical installation or in some cases to a departure of fire can then seriously damage the electrical installation but also the elements in its environment.

Afin de palier à ce problème, il est connu de disposer un élément sensible à la température au niveau du moteur du véhicule, de préférence au plus près d'une zone chaude, par exemple le rotor du moteur. FR 2 785 086 décrit une installation électrique dans laquelle le câble d'alimentation électrique d'un des balais d'alimentation possède localement une section de portion réduite. To overcome this problem, it is known to have a temperature-sensitive element at the vehicle engine, preferably closer to a hot zone, for example the rotor of the engine. FR 2 785 086 discloses an electrical installation in which the power supply cable of one of the supply brushes locally has a reduced portion section.

Ainsi, lorsqu'un dysfonctionnement se produit au cours de l'utilisation du moteur, provoquant par exemple une augmentation de l'intensité du courant, ce câble joue le rôle de coupe-circuit, l'échauffement provoqué localement entraînant une rupture localisée du câble d'alimentation. Toutefois ce type d'installation électrique ne donne pas toujours une entière satisfaction, l'installation électrique pouvant subir des dégradations avant que la fonction coupe-circuit ne soit activée. L'invention a pour but de palier à l'inconvénient mentionné ci-dessus, en fournissant un porte-balais fiable et économique. A cet effet, l'invention a pour objet un porte-balais comprenant : - un support composé d'une matière électriquement isolante ; - des balais électriquement conducteur possédant chacun une première extrémité destinée à venir en contact avec un collecteur et une seconde extrémité connectée à des bornes d'alimentation ; - des éléments conducteurs connectant les balais aux bornes d'alimentation ; Thus, when a malfunction occurs during the use of the motor, causing for example an increase in the intensity of the current, this cable acts as a circuit breaker, the heating caused locally causing a localized rupture of the cable power. However, this type of electrical installation does not always give complete satisfaction, the electrical installation may be damaged before the circuit breaker function is activated. The invention aims to overcome the disadvantage mentioned above, providing a reliable and economical brush holder. For this purpose, the subject of the invention is a brush holder comprising: a support composed of an electrically insulating material; electrically conductive brushes each having a first end intended to come into contact with a collector and a second end connected to supply terminals; - conductive elements connecting the brushes to the power terminals;

2 caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits éléments conducteurs comporte des moyens d'interruption de passage du courant sensible à la température, ledit élément s'étendant sur le support. Le porte-balais selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l'élément conducteur peut comporter localement une diminution de matière formant les moyens d'interruption de passage du courant ; - la diminution de matière peut être formée par au moins un orifice réalisé dans l'élément conducteur ; - la diminution de matière peut être formée par plusieurs orifices traversant, notamment de forme circulaire, réalisés dans l'élément conducteur ; - l'orifice peut posséder la forme d'une fente ; - l'élément conducteur peut comporter deux zones, de préférence formées par un même alliage, reliées par un alliage thermiquement fusible formant les moyens d'interruption de passage du courant ; - les zones peuvent être formées par un alliage à base de cuivre et l'alliage thermiquement fusible peut être formé par un alliage à base d'étain, possédant de préférence un point de fusion autour de 200°C ; - l'espace entre les zones peut posséder une largeur supérieure à 0,1 mm ; - l'élément conducteur peut comporter deux zones, de préférence formées par un même alliage, reliées entre elles par un composant électronique interrompant la circulation électrique dès que la température de l'élément conducteur atteint une température cible, le composant électronique formant les moyens d'interruption de passage du courant. 2 characterized in that at least one of said conductive elements comprises means for interrupting passage of the temperature-sensitive current, said element extending on the support. The brush holder according to the invention may comprise one or more of the following characteristics: the conductive element may locally comprise a reduction of material forming the means for interrupting the passage of the current; the reduction of material may be formed by at least one orifice formed in the conductive element; the reduction of material may be formed by several through orifices, in particular of circular shape, made in the conductive element; the orifice may have the form of a slot; - The conductive element may comprise two zones, preferably formed by the same alloy, connected by a thermally fusible alloy forming the current interruption means; the zones may be formed by a copper-based alloy and the thermally fusible alloy may be formed by a tin-based alloy, preferably having a melting point around 200 ° C; the space between the zones may have a width greater than 0.1 mm; - The conductive element may comprise two zones, preferably formed by the same alloy, interconnected by an electronic component interrupting the electrical flow as soon as the temperature of the conductive element reaches a target temperature, the electronic component forming the means of interruption of current flow.

L'invention concerne également un moteur électrique comportant un porte-balais selon l'invention. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : la Figure 1 est une vue en perspective d'un porte-balais monté sur un arbre de moteur électrique ; la Figure 2 est une vue en perspective de dessous du porte-balais selon la Figure 1 ; la Figure 3 est une vue de dessus du porte-balais appartenant à un premier mode de réalisation de l'invention ; 35 la Figure 4 est une vue équivalente à celle de la Figure 3, le porte-balais appartenant à une variante de ce premier mode de réalisation ; la Figure 5 est une vue de dessus du porte-balais appartenant à un second mode de réalisation de l'invention ; et la Figure 6 est une vue de dessus du porte-balais appartenant à un troisième mode de réalisation de l'invention. La Figure 1 représente un porte-balais, désigné par la référence générale 2, destiné à équiper un moteur électrique pour un équipement de véhicule automobile, ce moteur pouvant par exemple appartenir à un actionneur pour boite de vitesses ou à un ventilateur. Le moteur électrique comportant un tel porte-balais est par exemple un moteur à courant continu. Le porte-balais 2, représenté plus en détail à la Figure 2, comporte un support 4 de forme sensiblement annulaire. Le support 4 est réalisé en matière électriquement isolante. Dans un mode de réalisation préféré, il est obtenu par moulage d'une matière plastique. Ce support 4 possède une ouverture centrale 6 à travers laquelle s'étend un collecteur 8 porté par un arbre 10 appartenant à l'élément rotor du moteur. L'arbre 10 possède un axe sensiblement orthogonal au porte-balais 2 et traverse le porte-balais 2 en son centre. Le porte-balais 2 présente une face externe et une face interne sur laquelle sont disposés des balais 12. Quatre balais d'alimentation 12 sont disposés radialement sur le support 4. Ces balais 12 sont répartis régulièrement en cercle. Ces balais 12 possèdent une forme parallélépipédique et sont classiquement réalisés en graphite. Comme montré à la Figure 1, leur extrémité interne est en contact avec le collecteur 8 et leur extrémité radialement externe est en contact avec des moyens de raccordement électriques 14. Les balais d'alimentation 12 sont maintenus sur la face interne du support 4 par des moyens de retenue et de guidage 16 fixés sur le support 4. Ces moyens de retenue et de guidage 16 ont une forme de tube ouvert aux extrémités et sont orientés radialement autour de l'ouverture centrale 6. Ces moyens de retenue et de guidage 16 sont adaptés pour permettre une liaison glissière orientée radialement. De plus, des ressorts de rappel 18 exercent sur les balais 12 une force radiale orientée de façon à assurer un contact permanent des balais 12 sur le collecteur 8. The invention also relates to an electric motor comprising a brush holder according to the invention. The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a perspective view of a mounted brush holder on an electric motor shaft; Figure 2 is a bottom perspective view of the brush holder according to Figure 1; Figure 3 is a top view of the brush holder belonging to a first embodiment of the invention; Figure 4 is a view equivalent to that of Figure 3, the brush holder belonging to a variant of this first embodiment; Figure 5 is a top view of the brush holder belonging to a second embodiment of the invention; and Figure 6 is a top view of the brush holder belonging to a third embodiment of the invention. Figure 1 shows a brush holder, designated by the general reference 2, intended to equip an electric motor for a motor vehicle equipment, the engine may for example belong to a gearbox actuator or a fan. The electric motor comprising such a brush holder is for example a DC motor. The brush holder 2, shown in more detail in Figure 2, comprises a support 4 of substantially annular shape. The support 4 is made of electrically insulating material. In a preferred embodiment, it is obtained by molding a plastic material. This support 4 has a central opening 6 through which extends a manifold 8 carried by a shaft 10 belonging to the rotor element of the engine. The shaft 10 has an axis substantially orthogonal to the brush holder 2 and passes through the brush holder 2 at its center. The brush holder 2 has an outer face and an inner face on which are arranged brushes 12. Four feed brushes 12 are arranged radially on the support 4. These brushes 12 are evenly distributed in a circle. These brushes 12 have a parallelepipedal shape and are conventionally made of graphite. As shown in Figure 1, their inner end is in contact with the collector 8 and their radially outer end is in contact with electrical connection means 14. The supply brushes 12 are held on the inner face of the support 4 by retaining and guide means 16 fixed on the support 4. These retaining and guiding means 16 have a tube shape open at the ends and are oriented radially around the central opening 6. These retaining and guiding means 16 are adapted to allow a radially oriented slide connection. In addition, return springs 18 exert on the brushes 12 a radial force oriented so as to ensure permanent contact of the brushes 12 on the manifold 8.

Dans l'exemple représenté, le porte balais 2 est adapté pour un moteur électrique à quatre pôles, et ainsi comporte deux paires de balais, dont l'une est positive et l'autre est négative, se faisant face par paires. Bien évidemment, l'invention concerne également un porte-balais munis de deux balais, un balai positif et un balai négatif. In the example shown, the brush holder 2 is adapted for a four-pole electric motor, and thus comprises two pairs of brushes, one of which is positive and the other is negative, facing each other in pairs. Of course, the invention also relates to a brush holder provided with two brushes, a positive brush and a negative brush.

Le porte-balais comporte, en outre, des moyens d'alimentation électriques 20 comprenant notamment une borne d'alimentation 22 disposée sur le support 4 du porte-balais 2. Ces moyens d'alimentations électriques 20 sont reliés aux moyens de raccordement électriques 14 venant en contact avec les extrémités radiales externes des balais d'alimentation 12, de manière à raccorder les balais d'alimentation 12 aux bornes positives et négatives d'une source externe de tension d'alimentation. Le porte-balais 2 comporte également deux bobines d'induction 24 et 26, raccordées en série aux balais positifs et négatifs respectivement, pour atténuer l'interférence rayonnée. Bien évidemment, l'invention concerne également un porte-balais sans bobines d'induction. The brush holder further comprises power supply means 20 including in particular a power supply terminal 22 disposed on the support 4 of the brush holder 2. These power supply means 20 are connected to the electrical connection means 14 contacting the outer radial ends of the supply brushes 12, so as to connect the supply brushes 12 to the positive and negative terminals of an external source of supply voltage. The brush holder 2 also comprises two induction coils 24 and 26, connected in series with the positive and negative brushes respectively, to attenuate the radiated interference. Of course, the invention also relates to a brush holder without induction coils.

En outre, le porte-balais 2 comporte des éléments conducteurs 28a, 28b, 28c, 28d s'étendant sur le support 4 et destinés à assurer la continuité électrique entre la borne d'alimentation 22 et les moyens de raccordement électriques 14, de manière à alimenter électriquement les balais d'alimentation 12. Ces éléments conducteurs 28a, 28b, 28c, 28d prennent la forme de bandes métalliques s'étendant sur la surface externe du support 4. In addition, the brush holder 2 comprises conductive elements 28a, 28b, 28c, 28d extending on the support 4 and intended to ensure electrical continuity between the supply terminal 22 and the electrical connection means 14, so as to to supply electrically power supply brushes 12. These conductive elements 28a, 28b, 28c, 28d take the form of metal strips extending on the outer surface of support 4.

Selon un premier mode de réalisation de l'invention représenté aux Figures 3 et 4, au moins un des éléments conducteurs comportent localement une diminution 30 de matière. Cette diminution peut notamment se situer au niveau de l'un des éléments conducteurs 28a ou 28b se trouvant au plus près de la borne d'alimentation 22. Comme représenté à la Figure 3, cette diminution 30 peut être réalisée par la formation de différents orifices 32 traversant, de forme circulaire, réalisés dans l'un des éléments conducteurs. Ces orifices 32 sont adaptés afin de créer une zone fusible. Ces orifices 32 peuvent être selon un mode de réalisation préféré au nombre de quatre, mais leur nombre peut être adapté selon la zone fusible à créer. En variante, comme représenté à la Figure 4, cette diminution peut prendre la forme d'une fente 34 adaptée afin de créer une zone fusible. Selon une autre variante de réalisation, non représentée, la diminution 30 de matière peut également comprendre une épaisseur plus faible de la matière composant l'élément conducteur. Une diminution de matière provoque localement dans l'élément conducteur concerné un accroissement de la résistance linéique par rapport à celle présente dans les autres éléments conducteurs. Le passage du courant dans la zone comportant la diminution de matière provoque alors un échauffement localisé plus important. Ainsi, si au cours de l'utilisation du moteur électrique comportant le porte-balais selon l'invention, il y a une augmentation subite du courant aspiré, par exemple, en cas de blocage du rotor du moteur, ou une tension excessive ou une charge excessive, on assiste à une fusion de la zone comportant la diminution de matière 30 et ceci bien avant que l'échauffement des autres parties composant le moteur n'atteigne des températures dangereuses. La coulée de matière entraîne alors un arrêt de la continuité électrique, le fonctionnement du moteur est alors arrêté. According to a first embodiment of the invention shown in FIGS. 3 and 4, at least one of the conductive elements locally comprises a reduction in material. This reduction may especially be at one of the conductive elements 28a or 28b located as close as possible to the supply terminal 22. As shown in FIG. 3, this reduction can be achieved by the formation of different orifices. 32 through, circular in shape, made in one of the conductive elements. These orifices 32 are adapted to create a fuse zone. These orifices 32 may be according to a preferred embodiment of which there are four, but their number may be adapted according to the fuse zone to be created. Alternatively, as shown in Figure 4, this decrease may take the form of a slot 34 adapted to create a fuse box. According to another variant embodiment, not shown, the reduction in material may also comprise a smaller thickness of the material constituting the conductive element. A reduction of material causes locally in the conductive element concerned an increase in the linear resistance compared to that present in the other conductive elements. The passage of the current in the zone comprising the reduction of material then causes a larger localized heating. Thus, if during the use of the electric motor comprising the brush holder according to the invention, there is a sudden increase in the current sucked, for example, in the event of blocking of the rotor of the motor, or excessive tension or excessive load, there is a melting of the area comprising the reduction of material and this well before the heating of the other parts of the engine reaches dangerous temperatures. The casting of material then causes a stop of the electrical continuity, the operation of the motor is then stopped.

Selon un autre mode de réalisation représenté à la Figure 5, l'un des éléments conducteurs comporte deux zones 38 et 40, de préférence formées par un même alliage, reliées par un alliage thermiquement fusible 42. Cet alliage thermiquement fusible assure dans les conditions normales d'utilisation une continuité électrique avec les zones 38 et 40. According to another embodiment shown in FIG. 5, one of the conductive elements comprises two zones 38 and 40, preferably formed by the same alloy, connected by a thermally fusible alloy 42. This thermally fusible alloy provides under normal conditions use of electrical continuity with zones 38 and 40.

De préférence, les zones 38 et 40 sont formées par un alliage à base de cuivre, tandis que l'alliage thermiquement fusible 42 est formé par un alliage à base d'étain, possédant de préférence un point de fusion compris autour de 200°C, valeur de l'eutectique de ce matériau. De préférence, l'espace compris entre les zones 38 et 40, possède une largeur supérieure à 0,1 mm. Ainsi, pour les mêmes raisons que celles indiquées ci-dessus, lorsque la température atteint et/ou dépasse une valeur cible, correspondant à la température de fusion de l'alliage thermiquement fusible 42 choisi, l'alliage thermiquement fusible fond, interrompant toute circulation électrique entre les zones 38 et 40. Le fonctionnement du moteur est alors arrêté. Selon un troisième mode de réalisation représenté à la Figure 6, l'un des éléments conducteurs comporte deux zones 44 et 46, de préférence formées par un même alliage, et reliées entre elles par un composant électronique 48 interrompant la circulation électrique dès que la température du composant atteint une température cible, le composant étant choisi selon la température cible pour laquelle on souhaite une interruption du moteur. Le porte-balais selon l'invention permet de protéger rapidement le moteur en cas d'avarie et évite alors tout risque d'incendie, assurant alors la sécurité des personnes et évitant une destruction massive du moteur et de tout matériel disposé à proximité de ce moteur. Preferably, the zones 38 and 40 are formed by a copper-based alloy, while the thermally fusible alloy 42 is formed by a tin-based alloy, preferably having a melting point of around 200 ° C. , value of the eutectic of this material. Preferably, the space between the zones 38 and 40 has a width greater than 0.1 mm. Thus, for the same reasons as those indicated above, when the temperature reaches and / or exceeds a target value, corresponding to the melting temperature of the thermally fusible alloy 42 chosen, the thermally fusible alloy melts, interrupting all circulation. between the zones 38 and 40. The operation of the motor is then stopped. According to a third embodiment shown in FIG. 6, one of the conductive elements comprises two zones 44 and 46, preferably formed by the same alloy, and interconnected by an electronic component 48 interrupting the electrical circulation as soon as the temperature component reaches a target temperature, the component being selected according to the target temperature for which it is desired an interruption of the engine. The brush holder according to the invention makes it possible to rapidly protect the engine in the event of damage and thus avoids any risk of fire, thereby ensuring the safety of persons and avoiding massive destruction of the engine and any equipment disposed in the vicinity of the engine. engine.

Claims (10)

REVENDICATIONS1.- Porte-balais (2) de moteur électrique comprenant : - un support (4) composé d'une matière électriquement isolante ; - des balais (12) électriquement conducteur possédant chacun une première extrémité destinée à venir en contact avec un collecteur (8) et une seconde extrémité connectée à des bornes d'alimentation (20) ; - des éléments conducteurs (14, 28a, 28b, 28c, 28d) connectant les balais (12) aux bornes d'alimentation (20) ; caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits éléments conducteurs (28a, 28b, 28c, 28d) comporte des moyens d'interruption de passage du courant sensible à la température, ledit élément s'étendant sur le support (4). CLAIMS1.- Brush holder (2) for electric motor comprising: - a support (4) composed of an electrically insulating material; electrically conductive brushes (12) each having a first end intended to come into contact with a collector (8) and a second end connected to supply terminals (20); conductive elements (14, 28a, 28b, 28c, 28d) connecting the brushes (12) to the supply terminals (20); characterized in that at least one of said conductive elements (28a, 28b, 28c, 28d) comprises means for interrupting the passage of the temperature sensitive current, said element extending on the support (4). 2.- Porte-balais selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément conducteur comporte localement une diminution (30) de matière formant les moyens d'interruption de passage du courant. 2. Brush holder according to claim 1, characterized in that said conductive element locally comprises a reduction (30) of material forming the means for interrupting the flow of current. 3.- Porte-balais selon la revendication 2, caractérisé en ce que la diminution de matière est formée par au moins un orifice (32, 34) réalisé dans ledit élément conducteur. 3. Brush holder according to claim 2, characterized in that the reduction of material is formed by at least one orifice (32, 34) formed in said conductive element. 4.- Porte-balais selon la revendication 3, caractérisé en ce que la diminution de matière est formée par plusieurs orifices (32, 34) traversant, notamment de forme circulaire, réalisés dans ledit élément conducteur. 4. Brush holder according to claim 3, characterized in that the reduction of material is formed by a plurality of orifices (32, 34) passing through, in particular of circular shape, made in said conductive element. 5. Porte-balais selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit orifice possède la forme d'une fente (34). 5. Brush holder according to claim 3, characterized in that said orifice has the shape of a slot (34). 6.- Porte-balais selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément conducteur comporte deux zones, de préférence formées par un même alliage, reliées par un alliage thermiquement fusible formant les moyens d'interruption de passage du courant. 6. Brush holder according to claim 1, characterized in that said conductive element comprises two zones, preferably formed by the same alloy, connected by a thermally fusible alloy forming the means of interruption of current flow. 7.- Porte-balais selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites zones sont formées par un alliage à base de cuivre et l'alliage thermiquement fusible est formé par un alliage à base d'étain, possédant de préférence un point de fusion autour de 200°C. 7. Brush holder according to claim 6, characterized in that said zones are formed by a copper-based alloy and the thermally fusible alloy is formed by a tin-based alloy, preferably having a melting point. around 200 ° C. 8.- Porte-balais selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'espace entre lesdites zones possède une largeur supérieure à 0,1 mm. 8. Brush holder according to claim 6 or 7, characterized in that the space between said zones has a width greater than 0.1 mm. 9. - Porte-balais selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément conducteur comporte deux zones, de préférence formées par un même alliage, reliées entre elles par un composant électronique interrompant la circulation électrique dès que la température dudit élément conducteur atteint une température cible, ledit composant électronique formant les moyens d'interruption de passage du courant. 9. - Brush holder according to claim 1, characterized in that said conductive element comprises two zones, preferably formed by the same alloy, interconnected by an electronic component interrupting the electrical circulation as soon as the temperature of said conductive element reaches target temperature, said electronic component forming the current interruption means. 10.- Moteur électrique, caractérisé en ce qu'il comporte un porte-balais selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 10.- Electric motor, characterized in that it comprises a brush holder according to any one of claims 1 to 9.