Brevet FR2492184A1 — publié le 19820416

La présente invention concerne les moteurs électriques comportant un dispositif d'atténuation du rayonnement parasite radiofréquence. Dans les moteurs électriques à balais et collecteur, il est de plus en plus important que les parasites radiofréquences générés par l'ensemble balaiscollecteur du moteur électrique soient réduits à un niveau faible pour minimiser ou supprimer tout effet nuisible que ces parasites peuvent avoir sur le matériel électronique environnant. L'invention consiste en un moteur électrique du type comportant un collecteur et des balais conçus de façon à être connectés aux bornes d'une source de potentiel d'alimentation par des conducteurs de balais respectifs, avec un dispositif destiné à atténuer le rayonnement de l'énergie radiofréquence parasite générée par l'ensemble balaiscollecteur au moyen d'un filtre en PI pour chaque balai. Le dispositif d'atténuation du rayonnement comprend un premier condensateur et un second condensateur pour chaque balai, une pièce de support en une matière isolante au point de vue électrique qui supporte respectivement sur ses côtés opposés une paire de conducteurs en circuit imprimé pour chaque premier condensateur et un élément conducteur, des moyens qui connectent chaque premier condensateur aux bornes d'une paire respective de conducteurs en circuit imprimé, des moyens qui traversent la pièce de support et qui connectent un conducteur de chaque paire de conducteurs en circuit imprimé à l'élément conducteur, des moyens qui connectent l'autre conducteur de chaque paire de conducteurs en circuit imprimé à un conducteur de balai respectif, grâce à quoi le condensateur correspondant est connecté entre le conducteur de balai et l'élément conducteur, des moyens qui établissent une connexion électrique entre l'élément conducteur et la carcasse du moteur, et des moyens qui connectent chaque second condensateur entre un conducteur de balai respectif et la carcasse du moteur de telle manière qu'il existe entre les premier et second condensateurs une longueur choisie de conducteur de balai qui constitue l'inductance d'un filtre en PI à condensateurs en parallèle. Dans un tel moteur électrique, le dispositif d'atténuation du rayonnement parasite radiofréquence, comportant un filtre en PI pour chaque balai, offre une bonne efficacité et un faible coût et sa fabrication est simple. L'invention sera mieux ccmprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une représentation partielle en élévation, avec certaines parties arrachées et en coupe, d'un mode de réalisation d'un moteur électrique conforme à l'invention, comportant un dispositif d'atténuation du rayonnement parasite radiofréquence, La figure 2 est une coupe partielle selon la ligne 2-2 de la figure 1, dans la direction des flèches; La figure 3 est une représentation partielle, avec certaines parties arrachées et en coupe, en vue à partir de la ligne 3-3 de la figure 2, dans la direction des flèches; La figure 4 est une coupe partielle selon la ligne 4-4 de la figure 1, dans la direction des flèches; La figure 5 est une vue en perspective de certains éléments représentés sur la figure 4, à savoir une pièce de support annulaire en matière isolante, trois condensateurs de type puce et céramique montés sur cette pièce, et une plaque conductrice; et La figure 6 est un schéma représentant le dispositif d'atténuation du rayonnement parasite radiofréquence conforme à l'invention. Dans le mode de réalisation représenté sur les dessins, un moteur électrique à courant continu du type à balais et collecteur destiné à l'entrainement des essuie- glaceSd'un véhicule à moteur est équipé d'un dispositif d'atténuation du rayonnement parasite radiofréquence conforme à l'invention. Comme il est caractéristique dans les applications aux véhicules, le moteur électrique est mis à la masse au châssis du véhicule, et la masse qui correspond à la carcasse du moteur est représentée par le symbole habituel et porte la référence 5 sur la figure 6. La figure ides dessins montre un moteur électrique du type à balais et collecteur, 10, dans lequel un dispositif d'atténuation du rayon ement parasite radiofréquence conforme à l'invention est installé dans le but d'atténuer le rayonnement de l'énergie parasite radiofréquence que génère l'ensemble balais-collecteur. Le moteur 10 est représenté sous la forme d'un moteur à courant continu à deux vitesses comportant, comme la figure 2 le montre le mieux, un balai de polarité positive pour la vitesse lente, 12, un balai de polarité positive pour la vitesse élevée, 13, un balai de polarité négative 14 et un collecteur classique 15, de type cylindrique. D'une manière classique, les balais 12, 13 et 14 sont sollicités par des ressorts de torsion respectifs 16, 17 et 18, de façon à venir en contact glissant avec les lames du collecteur e Egalement d'une manière classique, l'induit 20 est supporté par un arbre 21 qui est monté de façon tournante dans des paliers, dont l'un est représenté sur la figure 1 et porte la référence 22. Le balai de polarité positive pour la vitesse lente, 12, le balai de polarité positive pour la vitesse élevée, 13, et le balai de polarité négative 14 sont conçus de façon à être connectés à une source de potentiel d'alimentation consistant en une batterie d'accumulateurs classique 23 (figure 6)9 par l'intermédiaire de bornes d'entrée respectives 25, 26 et 27 (figures 2 et 3) et de conducteurs de balais respectifs en deux parties 28a - 28b, 29a - 29b, et 30a - 30b. D'une manière connue, chacune des bornes d'entrée 25, 26 et 27 est constituée par une matière conductrice et présente de préférence une structure en une seule pièce. Ces bornes d'entrée sont supportées par un connecteur de bornes d'entrée 31, en une matièreisolante, comme on le voit en particulier pour la borne d'entrée 27 sur la figure 2. La source de potentiel d'alimentation, c'est-à- dire la batterie d'accumulateurs classique 23, peut être connectée au moteur 10 par un commutateur électrique classique qui, dans ce mode de réalisation, est du type unipolaire à deux positions avec une position centrale correspondant à l'arrgt du moteur, comme il est bien connu. Le commutateur comporte un contact mobile 36 et deux contacts fixes 37 et 38. Lorsque le contact mobile 36 est placé de façon à fermer le circuit relatif au contact fixe 37, les bornes de polarité 2492 184 4- positive et négative de la batterie 23 sont respectivement connectées au balai de polarité positive pour la vitesse lente, 12, et au balai de polarité négative 14, afin d'alimenter le moteur 10 pour le faire fonctionner en mode à vitesse lente. Lorsque le contact mobile 36 est placé de façon à fermer le circuit électrique relatif au contact fixe 38, les bornes de polarité positive et négative de la batterie 23 sont respectivement connectées au. balai de polarité positive itur la vitesse élevée 13 et au balai de polarité négative 14, pour alimenter le moteur 10 de façon qu'il fonctionne en mode à vitesse élevée. - Il existe deux condensateurs pour chacun des balais 12, 13 et 14. Trois de ces condensateurs, c'est-à-dire les condensateurs 40, 41 et 42 pour les balais respectifs 12, 13 et 14, sont montés dans une chambre du connecteur des bornes d'entrée 31, comme le montrent les figures 2 et 3. Chacun de ces condensateurs est du type bobiné, commercialisé par la firme Gulf and Western Industries, Union Springs, New York, E.U.A., sous la référence 84051128. Comme le montre la figure 2, le condensateur 42 relatif au balai de polarité négative 14 est connecté entre le conducteur de balai 30a et la - carcasse 11 du moteur 10 par l'intermédiaire de la borne d'entrée 27. Dans ce but, une pince conductrice individuelle , constituée par une matière conductrice, est formée et positionnée de façon à être en contact électrique avec l'une des bornes d'extrémité du condensateur 42 et avec la borne d'entrée 27, et une autre pièce conductrice 46 est en contact électrique avec l'autre borne d'extrémité du condensateur 42 et avec la carcasse 11 du moteur 10, lorsque le connecteur de bornes d'entrée 31 est monté sur le moteur 10. De façon correspondante, le condensateur 40 relatif au balai de polarité positive pour la vitesse lente, 12, est connecté entre le conducteur de balai 28a et la carcasse 11 du moteur 10 par l'intermédiaire de la borne d'entrée 25. Dans ce but, une pince conductrice individuelle 47, apparaissant plus clairement sur la figure 3, constituée par une matière conductrice, est formée et positionnée de façon à être en contact électrique avec une borne d'extrémité du condensateur 40 et avec la borne d'entrée 25, et l'autre borne d'extrémité du condensateur est en contact électrique avec la pièce conductrice 46. En outre, le condensateur 41 relatif au balai de polarité positive pour la vitesse élevées 13, est connecté entre le conducteur de balai 29a et la carcasse 11 du moteur 10 par l'intermédiaire de la borne d'entrée 26, Dans ce but, une pince conductrice individuelle 48, apparaissant le plus clairement sur la figure 3, constituée par une matière conductrice, est formée et positionnée de façon à être en contact électrique avec une borne d'extrémité du condensateur 41 et avec la borne d'entrée 26, et l'autre borne d'extrémité du condensateur est en conta-ct électrique avec la pièce conductrice 46. Dans ce mode de réalisation particulier, la pièce conductrice 46 consiste en une feuille de matière conductrice qui est disposée de façon à être connectée électriquement à la borne d'extrémité de chacun des condensateurs , 41 et 42 qui est opposée à la borne d'extrémité connectée aux pinces conductrices respectives 47, 48 et 45, et cette feuille est repliée autour de l'extérieur de ces condensateurs de façon à être en contact électrique avec la carcasse il du moteur 10 lorsque le connecteur de bornes d'entrée 31 est monté sur le moteur 10 Dans ce mode de réalisation également, les condensateurs 40, 41 et 42 sont enrobés à l'intérieur de la chambre du connecteur de bornes d'entrée 31 qui les loge. Sur la figure 3, le conducteur 46 est représenté sous une forme arrachée de façon à permettre de mieux voir les condensateurs 40 et 41. Dans le mode de réalisation particulier considéré, chacun de ces trois condensateurs a une valeur de capacité de 0,22 F. Les trois autres condensateurs, à raison d'un pour chacun des balais, sont montés sur une plaquette de circuit qui est représentée sur la figure 5. Cette plaquette de circuit comprend une pièce de support annulaire 51, en une matière électriquement isolante, sur un côté de laquelle se trouvent des paires de conducteurs en circuit imprimé 52--53, 54-55 et 56-57 pour les condensateurs respectifs parmi les trois autres condensateurs 61, 62 et 63. Dans ce mode de réalisation, les condensateurs 61, 62 et 63 sont du type puce 24 9 2 18 4 et céramique, commercialisés par la firme AVX Capacitor Co. San Diego, Californie, E.U.A, sous la désignation ULA555E224Zl. Les condensateurs de ce type comportent sur chacune de leurs bornes d'extrémité des zones conductrices qu'on peut connecter au moyen de soudure à un connecteur externe. Les bornes d'extrémité conductrices du condensateur 61 sont connectées par de la soudure aux conducteurs respectifs de la paire de conducteurs en circuit imprimé 52-53; les bornes d'extrémité conductrices du condensateur 62 sont connectées par de- la soudure aux conducteurs respectifs de la paire de conducteurs en circuit imprimé 54-55; et les bornes d'extrémité conductrices du condensateur 63 sont connectées par de la soudure aux conducteurs respectifs de la paire de conducteurs en circuit imprimé 56-57. Dans ce mode de réalisation, chacun de ces trois condensateurs a une valeur de capacité de 0,22 pF. Du côté opposé de la pièce de support annulaire 51 se trouve une plaque 65 en une matière conductrice de l'électricité qui est plus précisément de l'acier inoxydable. Des rivets conducteurs respectifs 71, 72 et 73 traversent la pièce de support annulaire 51 et la plaque conductrice de l'électricité 65 de façon à établir une connexion électrique entre la plaque conductrice de l'électricité 65 et un conducteur en circuit imprimé respectif de chaque paire de conducteurs en circuit imprimé, et de façon à fixer la plaque conductrice de l'électricité 65 sur la pièce de support annulaire 51. Plus précisément, le rivet conducteur 71 connecte le conducteur en circuit imprimé 52 de la paire de conducteurs en circuit imprimé 52-53 à la plaque conductrice de l'électricité 65; le rivet conducteur 72 connecte le conducteur en circuit imprimé 54 de la paire de conducteurs en circuit imprime 54-55 à la plaque conductrice de l'électricité 65; et le rivet conducteur 73 connecte le conducteur en circuit imprimé 56 de la paire de conducteurs en circuit imprimé 56-57 à la plaque conductrice de l'électricité 65. Sur les dessins, ces rivets conducteurs sont représentés comme étant du type creux, mais on pourrait utiliser à la place des rivets conducteurs d'autres types. 7 2492184 Des broches conductrices respectives 75, 76 et 77 sont connectées électriquement à l'autre conducteur en circuit imprimé de chaque paire de conducteurs en circuit imprimé. Plus précisément, la broche conductrice 75 est connectée électriquement au conducteur en circuit imprimé 53; la broche conductrice 76 est connectée électriquement au conducteur en circuit imprimé 55; et la broche conductrice 77 est connectée électriquement au conducteur en circuit imprimé 57. Chacune de ces broches conductrices est connectée électriquement au conducteur en circuit imprimé correspondant par soudage, comme il est indiqué en 75a, 76a et 77a. Chacune des broches conductrices 75, 76 et 77 traverse la pièce de support annulaire 51 et des trous de passage dans la plaque conductrice de l'électricité 65 qui ont un diamètre suffisamment grand pour éviter toute connexion électrique entre les broches conductrices et la plaque conductrice de l'électricité 65. Dans ce mode de réalisation, les broches conductrices 75, 76 et 77 sont des broches commercialisées par la firme AMP Incorporated, Harrisburg, Pennsylvanie, EoU.A, sous la référence 60803-2. Pour connecter l'un des conducteurs en circuit imprimé de chaque paire de conducteurs en circuit imprimé à un conducteur de balai respectif, le conducteur de balai 28a- 28b relatif au balai de polarité positive pour la vitesse lente, 12, est connecté à la broche conductrice 76, le conducteur de balai 29a-29b relatif au balai de polarité positive pour la vitesse élevée, 13, est connecté à la broche conductrice 75 et le conducteur de balai 30a-30b relatif au balai de polarité négative 14 est connecté à la broche conductrice 77. Comme la figure 5 le montre le mieux, les deux parties du conducteur de balai 28a-28b relatif au balai de polarité positive pour la vitesse lente, 12, sont connectées ensemble dans un réceptacle du type pince, 79, qui est conçu de façon à s'adapter à la broche conductrice 76 pour établir un contact électrique intime. De façon correspondante, les deux parties du conducteur de balai 29a-29b relatif au balai de polarité positive pour la vitesse élevée, 13, sont connectées ensemble de façon similaire dans un réceptacle identique du type pince, non représenté, qui est conçu de façon à s'adapter 2492 184 à la broche conductrice 75 pour établir un contact électrique intime, et les deux parties du conducteur de balai 30a-30b relatif au balai de polarité négative 14 sont connectées ensemble de façon similaire dans un réceptacle identique du type pince, 80, qui est conçu de façon à s'adapter à la broche conductrice 77 pour établir un contact électrique intime. Dans ce mode de réalisation, les réceptacles du type pince 79,et 80 et le réceptacle du type pince non représenté pour le conducteur de balai 29a-29b sont commercialisés par- la firme AMP Incorporated, Harrisburg, Pennsylvanie sous la désignation 60789-1. Avec ces connexions, le condensateur 61 est connecté entre le conducteur de balai 29a-29b relatif au balai de polarité positive pour la vitesse élevée, 13, et la plaque conductrice de l'électricité 65, par un circuit qui comprend le réceptacle du type pince qui n'est pas représenté, la broche conductrice 75, le conducteur en circuit imprimé 53, le condensateur 61, le conducteur en circuit imprimé 52 et le rivet conducteur 71. De façon correspondante, le condensateur 62 est connecté entre le conducteur de balai 28a-28n relatif au balai de polarité positive pour la vitesse lente, 12, et la plaque conductrice de l'électricité 65, par un circuit qui comprend le réceptacle du type pince 79, la broche conductrice 76, le conducteur en circuit imprimé 55, le condensateur 62, le conducteur ? en circuit imprimé 54 et le rivet conducteur 72. De façon similaire, le condensateur 63 est connecté entre le conducteur de balai 30a-30b relatif au balai de polarité négative 14 et la plaque conductrice de l'électricité 65 par un circuit qui comprend le réceptacle du type pince 80, la broche conductrice 77, le conducteur en circuit imprimé 57, le condensateur 63, le conducteur en circuit imprimé 56 et le rivet conducteur 73. Comme la figure t le montre le mieux, lorsque le moteur 10 est monté, la plaque conductrice de l'électricité 65 est maintenue en contact électrique intime avec le flasque d'extrémité 81 du moteur 10, qui est également en contact électrique avec la carcasse 110 Par conséquent, chacun des condensateurs 61, 62 et 63 est connecté entre le conducteur de balai respectif et la carcasse 11 du moteur 10. Avec les connexions expliquées ci-dessus pour les condensateurs 40, 41 et 42 et les condensateurs 61, 62 et 63, les deux condensateurs correspondant à chaque conducteur de balai sont connectés entre le conducteur de balai relatif au balai correspondant et la carcasse du moteur, avec une longueur choisie de conducteur de balai entre ces condensateurs. Plus précisément, les condensateurs 40 et 62 correspondant au balai de polarité positive pour la vitesse lente, 12, sont connectés en parallèle entre le conducteur de balai 28a et la carcasse du moteur, avec une longueur choisie de conducteur de balai entre eux, pour former un filtre en PI pour le balai de polarité positive pour la vitesse lente, 12; les condensateurs 41 et 61 correspondant au balai de polarité positive pour la vitesse élevée, 13, sont connectés en parallèle entre le conducteur de balai 29a et la carcasse du moteur, avec une longueur choisie de conducteur de balai entre eux, pour former un filtre en PI pour le balai de polarité positive pour la vitesse élevée, 13;et les condensateurs 42 et 63 correspondant au balai de polarité négative 14 sont connectés en parallèle entre le conducteur de balai 30a et la carcasse du moteur, avec une longueur choisie de conducteur de balai entre eux, pour former un filtre en PI pour le balai de polarité négative 14. Comme il ressort le plus clairement du schéma de la figure 6, les conducteurs de balai 28a, 29a et 30a constituent les inductances de filtres en PI respectifs à condensateurs en parallèle. Sur la figure 6, ces inductances sont indiquées par une bobine en pointillés pour chacun des conducteurs de balai. Les longueurs des parties inductives des balais dépendent de la taille et de la configuration du moteur particulier, et la réponse électrique globale est adaptée de façon à minimiser les parasites radiofréquences. On a trouvé qu'avec ces filtres en PI, à raison d'un pour chaque balai du moteur 10, le rayonnement parasite radifréquence est notablement réduit, comme le montre le tableau ci-après qui indique l'énergie rayonnée, en décibels par rapport à un microvolt, dans les bandes de longueurs d'onde correspondant respectivement à la modulation d'amplitude 2492 184 à la modulation de fréquence et à la bande publique, pour le fonctionnement du moteur à vitesse élevée et à vitesse lente. Bande de longueurs d'onde Modulation d'amplitude Modulation de fréquence Vitesse du moteur -Elevée Lente Elevée Lente Elevée Lente Condensateurs 40, 41 et 42 seulement 58,04 59,16 39,81 35,35 30,14 23,97 Condensateurs 61, 62 et 63 seulement 51,41 52,08 50,47 46,10 39,53 36,70 Configuration à filtre en PI 48,80 52,17 30,93 26,75 17,68 16,08 Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. Bande publique - 2492184 -1 REVENDICATIONS 1i Moteur électrique du type comportant un collecteur (15) et des balais (12,15, 14) conçus de façon à être connectés aux-bornes d'une source de potentiel d'alimentation par l'intermédiaire de conducteurs de balais respectifs, avec un " dispositif destiné à l'atténuation du rayonnement de l'énergie parasite radiofréquence générée par l'ensemble balaiscollecteur, au moyen d'un filtre en PI pour chaque balai, caractérisé en ce que le dispositif d'atténuation du rayonnement comprend un premier condensateur (62, 61, 63) et un second condensateur (40, 41, 42) pour chaque balai (12, 13, 14), une pièce de support (51) en une matière isolante au point de vue électrique qui supporte, sur Ses côtés opposés respectifs, une paire de conducteurs en circuit imprimé (54, 55; 52, 53; 56, 57) pour chaque premier condensateur et un élément conducteur (65), des moyens qui connectent chaque premier condensateur aux bornes d'une paire respective de conducteurs en circuit imprimé, des moyens (72, 71, 73) qui traversent la pièce de support et qui connectent un conducteur (54, 529 56) de chaque paire de conducteurs en circuit imprimé à l'élément conducteur, des moyens (76, 75, 77) qui connectent l'autre conducteur (55, 53, 57) de chaque paire de conducteurs en circuit imprimé à un conducteur de balai respectif (28a, 28b; 29a, 29b; 30a, 30b), grâce à quoi le condensateur correspondant est connecté entre le conducteur de balai et l'élément conducteur, des moyens qui connectent électriquement l'élément conducteur à la carcasse (1i) du moteur (10), et des moyens (45 à 48) qui connectent chaque second condensateur entre un conducteur de balai respectif (28a, 29a, 30a) et la carcasse du moteur de manière qu'il existe entre les premier et second condensateurs une longueur choisie de conducteur de balai qui constitue l'induetance d'un filtre en PI à condensateurs en parallèle. 2. Moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément conducteur consiste en une plaque (65) d'une matière conductrice de l'électricité. 3. Moteur électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément conducteur consiste en une plaque de métal (65). 2492 184 4. Moteur électrique selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la pièce de support (55) est de forme annulaire. 5. Moteur électrique selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les moyens (71, 72, 73) qui traversent la pièce de support (51) traversent également la plaque ( 65) en matière conductrice de l'électricité et ils fixent la plaque de matière conductrice de l'électricité à la pièce de support.