Brevet FR2568066A1 — publié le 19860124

"Protection contre l'échauffement pour démarreur électrique avec moteur à aimants permanents" La présente invention concerne des moyens de protection contre l'échauffement, destinés à un démarreur électrique avec moteur à aimants permanents, et plus particulièrement à un démarreur pour moteur a combustion interne de véhicule automobile. Un démarreur d'automobile comprend habituellement un moteur électrique qui est alimenté à partir de la batterie du véhicule et qui, lorsqu'il est mis sous tension, entraîne en rotation un pignon lanceur apte à venir en prise avec une couronne dentée située sur le volant moteur. Certains démarreurs utilisent un moteur électrique à aimants permanents, dans lequel seul le rotor est alimenté en courant électrique à partir de la batterie, tandis que les pôles statoriques sont constitués par des aimants permanents. Ces démarreurs à aimants permanents ne doivent pas recevoir, dans leur rotor, un courant électrique d'intensité supérieure à un certain seuil, qui correspond au début de démagnétisation des aimants. L'intensité du courant qui parcourt le rotor atteint sa valeur maximale lorsque le rotor est arrêté en rotation, le moteur se trouvant alimenté, ce qui se produit notamment à chaque mise en service du démarreur lors de l'entrée en prise du pignon lanceur avec la couronne du moteur à lancer, qui n'a pas encore démarré. La valeur Icc de l'intensité maximale du courant, dite intensité de court-circuit, est donnée par la formule Icc= Eb (1) cc Rd + Roc + Rb (I) dans laquelle : Eb désigne la force électromotrice de la batterie, Rd la résistance interne du démarreur, Rb la résistance interne de la batterie et Rc la résistance du câblage reliant la batterie au démarreur. Par ailleurs, dans le dimensionnement d'un moteur électrique de démarreur, la caractéristique d'échauffement constitue un obstacle à la réduction de volume du rotor. La caractéristique d'échauffement est définie par la durée maximale possible de fonctionnement en charge en service continu, sans détérioration du démarreur. L'énergie calorifique dégagée est essentiellement produite par les pertes Joule dans les conducteurs électriques du rotor. Plus le rotor est petit, plus ses capacités de dissipation thermique sont faibles et plus rapidement sera atteinte la température de détérioration des isolants, si aucune mesure particulière n'est prise. Un moyen permettant une réduction des dimensions du rotor consiste à diminuer la valeur des pertes Joule, par une diminution de la résistance du rotor résultant d'une augmentation de la section de ses conducteurs électriques. Ce moyen est généralement applicable car, bien que l'on soit amené alors à augmenter les dimensions d'encoches des tôles du rotor, le faible flux magnétique produit par les aimants du stator a encore une section de passage suffisante dans les dents des tôles du rotor. Pour préciser ce qui précède, partant d'un démarreur existant de résistance interne Rd, l'augmentation de la section des conducteurs du rotor produit une chutent de la résistance du rotor, de sorte que la résistance interne du démarreur devient égale à Rd-AR. Les pertes Joule dégagées dans le rotor seront alors réduites dans un rapport donné par la formule Rd (2) Rd -hR Toutefois, d'après la formule précédente (1), pour une résistance interne de batterie Rb et une résistance de câblage Rc données, l'intensité Icc augmente si la résistance interne du démarreur Rd est diminuée. Le seuil de démagnétisation des aimants risque alors d'être dépassé. Autrement dit, en essayant d'accroître la tenue à l'échauffement d'un démarreur à aimants permanents, on compromet sa tenue à la démagnétisation. La présente invention évite cet inconvénient, c'est-à-dire qu'elle fournit des moyens permettant d'améliorer la tenue à l'échauffement sans réduire la tenue à la démagnétisation. A cet effet, l'invention a pour objet une protection contre l'échauffement, pour démarreur électrique avec moteur à aimants permanents, qui consiste en une résistance électrique additionnelle branchée en série dans le circuit d'alimentation du rotor du moteur électrique à aimants permanents du démarreur. On insère ainsi, dans le circuit, une résistance électrique qui, sans augmenter la résistance propre du rotor, s'additionne dans l'ensemble à la résistance de câblage Rc de manière à éviter l'augmentation de l'intensité maximale Icc. En particulier, si l'on se réfère aux formules précédentes (1) et (2), le choix de la valeur pour la résistance électrique additionnelle permet de compenser exactement la diminution de la résistance du rotor, donc de conserver la même valeur de l'intensité de court-circuit Icc. Sur le plan du principe, cette résistance électrique additionnelle peut être placée en tout point du circuit d'alimentation du démarreur à aimants permanents. De préférence, toutefois, la résistance électrique additionnelle en question fait partie intégrante du démarreur à aimants permanents ; on évite par ce moyen tout problème d'interchangeabilité et on peut ainsi associer par construction, à chaque démarreur concerné, une résistance de valeur appropriée en fonction des caractéristiques de ce démarreur. Avantageusement, la résistance additionnelle est placée à l'exté- rieur du corps du démarreur et constitue l'élément de liaison électrique entre le moteur électrique à aimants permanents de ce démarreur et l'un des contacts fixes de puissance de son électrocontacteur à solénoïde. L'invention est ainsi mise en oeuvre, de façon simple, en remplaçant l'élément de liaison habituel tel que câble, tresse ou barre métallique bonne conductrice, généralement en cuivre, par une pièce spécifique possédant une résistance plus importante et judicieusement choisie. Cette pièce de liaison est notamment réalisable en un métal ou alliage moins bon conducteur, notamment du type des alliages utilisés pour la fabrication des résistances métalliques tels que, par exemple, les alliages ferro-nickel ou cupro-nickel. La disposition extérieure de la pièce de liaison constituant la résistance additionnelle permet par déjà elle-même une bonne dissipation thermique dans l'air ambiant. Cette pièce est de préférence non isolée vis-à-vis de l'airez ambiant, de manière à permettre une meilleure dissipation thermique, et éviter ainsi un trop grand échauffement, qui serait nuisible aux pièces raccordées. La pièce constituant la résistance additionnelle est avantageusement une pièce de faible épaisseur, notamment en forme de bande, offrant ainsi une surface importante pour une section donnée, telle qu'une pièce découpée dans un feuillard. Pour accroître encore l'échange thermique avec l'air ambiant, cette pièce en forme des bande peut comporter des ailettes latérales. Une forme particulière peut être donnée à la pièce de liaison constituant la résistance additionnelle, ceci par pliage, emboutissage et/ou découpage, non seulement pour obtenir les caractéristiques électriques et thermiques désirées, mais encore d'un point de vue mécanique pour conférer à cette pièce de liaison une élasticité suffisante, lui permettant d'admettre des écarts de positionnement des pièces à raccorder qui sont dues, d'une part, aux tolérances de fabrication des différents composants et, d'autre part, aux vibrations que subit le démarreur. Ainsi, la pièce de liaison peut présenter la forme d'une bande plate sur les bords de laquelle sont découpées des encoches alternées et imbriquées les unes dans les autres, ou encore la forme d'une bande à profil longitudinal ondulé. Une extrémité de cette pièce de liaison en forme de bande peut être perforée, de manière à être enfilée sur la borne extérieure de l'un des contacts fixes de puissance de l'électrocontacteur du démarreur, et serrée sur cette borne au moyen d'un écrou. L'autre extrémité de la pièce de liaison, passant au travers de la carcasse du démarreur pour être raccordée au moteur électrique de ce démarreur, est de préférence protégée électriquement et contre les entrées d'eau et de poussière, à sa traversée de la carcasse, par un passe-fil en matière isolante, telle qu'élastomère ou thermoplastique. Le passe-fil est réalisable en deux éléments de formes complémentaires, prenant place de part et d'autre de l'extrémité de la pièce de liaison, à l'intérieur d'un logement ménagé à cet effet dans la carcasse du démarreur.On peut prévoir des formes complémentaires non seulement sur les deux éléments du passe-fil, mais encore entre ces éléments et l'extrémité de la pièce de liaison elle-même, de sorte que le passe-fil positionne de façon précise la pièce de liaison constituant la résistance additionnelle. Pour éviter des courts-circuits accidentels entre la pièce de liaison constituant la résistance additionnelle, d'une part, et la carcasse du démarreur, d'autre part, le passe-fil ou l'un de ses deux éléments est avantageusement prolongé, du côté de ladite pièce de liaison, par une bavette isolante qui est interposée entre cette pièce de liaison et la carcasse du démarreur, de manière à empêcher tout contact électrique de la pièce de liaison avec la carcasse. Le passe-fil avec sa bavette assure aussi une certaine protection thermique de la carcasse. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, quelques formes de réalisation de cette protection contre l'échauffement pour démarreur électrique avec moteur à aimant permanents Figure 1 est un schéma de principe montrant un démarreur a aimants permanents et son circuit d'alimentation, dans lequel est branchée une résistance additionnelle conformément à la présente invention Figure 2 est une vue de côté plus détaillée, avec coupes partielles, d'un démarreur à aimants sur lequel est montée la résistance additionnelle, constituant ici pièce de liaison entre le moteur électrique et l'électrocontacteur du démarreur;; Figures 3,4 et 5 sont des vues en perspective montrant diverses formes de réalisation de cette pièce de liaison entre le moteur électrique et l'électrocontacteur Figures 6 et 7 sont des vues en perspective éclatée, montrant des exemples de réalisation du passe-fil en deux éléments, placé vers l'une des extrémités de la pièce de liaison constituant la résistance additionnielle Figure 8 est une vue de côté partielle, avec coupe, d'un démarreur à aimants dont la carcasse est isolée de ladite pièce de liaison par un prolongement du passe-fil; Figure 9 est une vue en perspective montrant l'élément du passefil muni d'une bavette isolante, dans la variante selon la figure 8 Figure 10 est une vue en perspective d'une autre forme de réalisation de la résistance additionnelle selon la présente invention. Les figures 1 et 2 montrent, l'une de façon très schématique et l'autre avec davantage de détails, un démarreur (1) de véhicule automobile comprenant, à l'intérieur d'une carcasse (2), un moteur électrique (3) dont les pôles statoriques (4) sont constitués par des aimants permanents, tandis que le rotor (5), bloqué sur un arbre (6), porte un collecteur (7) sur lequel sont appliqués des balais (8) pour l'alimentation des conducteurs électriques non représentés de ce rotor. Le moteur électrique (3) est alimenté en courant électrique à partir de la batterie (9) du véhicule, au moyen d'un circuit d'alimentation (10).Sur le circuit d'alimentation (10) est intercalé un électrocontacteur (11) à solénoïde (12), avec deux contacts de puissance fixes (13,14) et un contact de puissance mobile (15) qui, lors de la fermeture d'un contact de commande (16), est déplacé de manière à établir une liaison électrique entre les deux contacts fixes (13,14). Le moteur électrique (3), ainsi alimenté, se met à tourner et entraîne en rotation un pignon lanceur (17). Simultanément, l'électrocontacteur (11) provoque, par l'intermédiaire d'un levier (18), un déplacement axial du pignon lanceur (17) amenant ce dernier en prise avec une couronne dentée (19) située sur le volant moteur. L'invention fournit un moyen qui, pour éviter la démagnétisation des aimants (4) limite l'intensité maximale ou de "court-circuit" du courant électrique parcourant les conducteurs du rotor (5), intensité maximale qui est atteinte lorsque le rotor (5) est arrêté ; ceci se produit, à la mise en service du démarreur (1), lors de l'entrée en prise du pignon (17) avec la couronne (19), liée au moteur à combustion interne qui n'est pas encore lancé. Le moyen proposé consiste, selon l'invention, en une résistance électrique additionnelle (20) qui est branchée en série dans le circuit d'alimentation (10) du moteur électrique (3), et dont la présence permet de diminuer la résistance électrique du rotor (5) donc l'échauffement, sans que cela ait pour conséquence une augmentation de l'intensité maximale du courant. Plus particulièrement, comme le montre la figure 2, la résistance électrique additionnelle (20) est une pièce conductrice supportée par le démarreur (1), tout en étant située à l'extérieur du corps du démarreur, et réalisant la liaison électrique entre le moteur électrique (3) et l'électrocontacteur (11). La pièce (20), ayant la forme générale d'une bande de faible épaisseur, s'étend principalement suivant une direction parallèle à l'axe du moteur électrique (3) du démarreur, mais elle possède des extrémités coudées (21,22) pour ses raccordements. Plus particulièrement, la première extrémité (21) de la pièce constituant la résistance additionnelle (20) présente une perforation (23) et est enfilée sur la borne extérieure filetée de l'un des contacts fixes (14) de l'électrocontacteur (11), où elle est serrée au moyen d'un écrou (24). L'autre extrémité (22) de la pièce (20) traverse la carcasse (2) du démarreur (1), au travers d'un passefil isolant (25); cette extrémité (22) se trouve raccordée, par un conducteur souple (26), à l'un des balais (8) assurant l'alimentation électrique du rotor (5). La disposition retenue et les branchements réalisés placent nécessairement la pièce (20) en série dans le circuit d'alimentation (10) du moteur électrique (3), comme cela ressort aussi de la figure 1. La pièce de liaison (20) est découpée dans un feuillard en métal ou alliage, notamment ferro-nickel ou cupro-nickel. Ses formes particulières sont obtenues par pliage, emboutissage et/ou découpage, diverses exécutions possibles de cette pièce (20) étant illustrées aux figures 3,4 et 5. Dans la réalisation selon la figure 3, la pièce de liaison (20) se présente comme une bande plate, sur les bords de laquelle sont découpées des encoches alternées et imbriquées (27), conférant à ladite pièce de liaison (20) une certaine élasticité lui permettant d'absorber les écarts dimensionnels et les vibrations. Une élasticité analogue peut aussi être obtenue, comme le montre la figure 4, en réalisant la pièce de liaison (20) sous la forme d'une bande dont le profil longitudinal présente des ondulations. Comme représenté à la figure 5, des ailettes latérales de refroidissement (28) peuvent être ajoutées sur les bords de la pièce de liaison (20) en forme de bande. La présence des ailettes (28) est tout-à-fait compatible avec les encoches (27), ce qui ressort clairement du dessin. Le passe-fil isolant (25) est réalisable, comme montré aux figures 6 et 7, en deux éléments (29,30) de formes complémentaires, prenant place de part et d'autre de la seconde extrémité (22) de la pièce de liaison (20), à l'intérieur d'un logement ménagé dans la carcasse (2) du démarreur (1). Les deux éléments (29,30) présentent chacun une rainure périphérique (respectivement 31,32), permettant leur emboîtement sur le bord du logement qui les reçoit. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 6, l'extrémité (22) de la pièce de liaison (20) comporte une partie rétrécie résultant d'encoches latérales opposées (33). Cette partie rétrécie est engagée dans un logement (34) de l'un des éléments (29) du passe-fil (25), qui peut ainsi positionner avec précision la pièce de liaison (20). Dans l'exemple de réalisation selon la figure 7, l'extrémité (22) de la pièce de liaison (20) présente un trou (35), dans lequel s'introduit un téton (36) formé sur l'un des éléments (29) du passe-fil (25), ce qui constitue un autre moyen de positionnement précis de la pièce de liaison (20). L'élément (29) du passe-fil (25) peut, comme montré aux figures 8 et 9, être prolongé par une bavette (37), en matière isolante comme le restant du passe-fil (25). La bavette (37) s'étend le long de la carcasse (2) du démarreur (1), entre cette carcasse et la partie de la pièce de liaison (20) qui est parallèle à l'axe du moteur électrique (3), de manière à éviter tout court-circuit et à assurer aussi une certaine isolation thermique. La figure 10 montre une autre forme de réalisation de la résistance additionnelle (20), toujours prévue pour être branchée entre le moteur électrique et l'électrocontacteur du démarreur. Cette résistance est réalisée sous la forme d'un fil enroulé en hélice. Une extrémité (21) du fil est conformée en oeillet (23), permettant la liaison par vissage sur 11 une des bornes extérieures de l'électrocontacteur. L'autre extrémité (22) est coudée et aménagée pour faciliter sa liaison avec le conducteur souple (26) raccordé à l'un des balais (8) du moteur (3) - voir aussi figure 8 ; cette extrémité (22) peut notamment présenter un écrasement local, qui facilite la réalisation de la soudure du conducteur souple (26). I1 va de soi que l'invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation de cette protection contre l'échauffement pour démarreur électrique avec moteur à aimants permanents qui ont été décrites cidessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes respectant le même principe, quel que soit notamment le détail des formes données à la pièce constituant la résistance additionnelle. REVENDICATIONS 1. Protection contre l'échauffement pour démarreur électrique avec moteur à aimants permanents, plus particulièrement pour moteur à combustion interne de véhicule automobile, caractérisée en ce qu'elle consiste en une résistance électrique additionnelle (20) branchée en série dans le circuit d'alimentation (10) du rotor (5) du moteur électrique (3) à aimants permanents (4) du démarreur (1). 2. Protection contre l'échauffement pour démarreur à aimants selon la revendication 1, caractérisée en ce que la résistance électrique additionnelle (20) fait partie intégrante du démarreur (1) à aimants permanents (4). 3. Protection contre l'échauffement pour démarreur à aimants selon la revendication 2, caractérisée en ce que la résistance électrique additionnelle (20) est placée à l'extérieur du corps du démarreur (1) et constitue l'élément de liaison électrique entre le moteur électrique (3) à aimants permanents (4) de ce démarreur (1) et l'un des contacts fixes de puissance (14) de son électrocontacteur à solénolde (11). 4. Protection contre l'échauffement pour démarreur à aimants selon la revendication 3, caractérisée en ce que la résistance électrique additionnelle (20), constituant aussi élément de liaison entre le moteur électrique (3) à aimants permanents (4) et l'électrocontacteur (11), est une pièce en métal ou en alliage, tel que ferro-nickel ou cupro-nickel. 5. Protection contre l'échauffement pour démarreur à aimants selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que la résistance électrique additionnelle (20), constituant aussi élément de liaison entre le moteur électrique (3) à aimants permanents (4) et l'électrocontacteur (11), est une pièce non isolée vis-à-vis de l'air ambiant. 6. Protection contre l'échauffement pour démarreur à aimants selon la revendication 5, caractérisée en ce que la résistance électrique additionnelle (20), constituant aussi élément de liaison entre le moteur électrique (3) à aimants permanents (4) et l'électrocontacteur (11), est une pièce de faible épaisseur, notamment en forme de bande. 7. Protection contre l'échauffement pour démarreur à aimants selon la revendication 6, caractérisée en ce que la pièce de liaison en forme de bande (20), constituant la résistance additionnelle, comporte des ailettes latérales (28) pour l'échange thermique avec l'air ambiant. 8. Protection contre l'échauffement pour démarreur à aimants selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que la pièce de liaison (20), constituant la résistance additionnelle, est une pièce formé par pliage, emboutissage et/ou découpage. 9. Protection contre l'échauffement pour démarreur à aimants selon la revendication 8, caractérisée en ce que la pièce de liaison (20), constituant la résistance additionnelle, présente la forme d'une bande plate sur les bords de laquelle sont découpées des encoches (27) alternées et imbriquées les unes dans les autres. 10. Protection contre l'échauffement pour démarreur à aimants selon la revendication 8, caractérisée en ce que la pièce de liaison (20), constituant la résistance additionnelle, présente la forme d'une bande à profil longitudinal ondulé. 11. Protection contre l'échauffement pour démarreur selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisée en ce qu'une extrémité (21) de la pièce de liaison en forme de bande (20), constituant la résistance additionnelle, présente une perforation (23) et est enfilée sur la borne extérieure de l'un des contacts fixes de puissance (14) de l'électrocontacteur (11), où elle est serrée au moyen d'un écrou (24). 12. Protection contre l'échauffement pour démarreur à aimants selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisée en ce que l'autre extrémité (22) de la pièce de liaison en forme de bande (20) constituant la résistance additionnelle, passant au travers de la carcasse (2) du démarreur (1) pour être raccordée au moteur électrique (3), est protégée à sa traversée de ladite carcasse (2) par un passe-fil (25) en matière isolante. 13. Protection contre l'échauffement pour démarreur à aimants selon la revendication 12, caractérisée en ce que le passe-fil (25) est réalisé en deux éléments (29,30) de formes complémentaires, prenant place de part et d'autre de l'extrémité (22) de la pièce de liaison en forme de bande (20) constituant la résistance additionnelle. 14. Protection contre l'échauffement pour démarreur à aimants selon la revendication 13, caractérisée en ce que l'extrémité (22) de la pièce de liaison en forme de bande (20), constituant la résistance additionnelle, présente elle-même des formes (33,35) complémentaires de celles (34,36) des éléments (29,30) du passe-fil (25). 15. Protection contre l'échauffement pour démarreur à aimants selon la revendication 13 ou 14, caractérisée en ce que le passe-fil (25) ou l'un de ses deux éléments (29,30) est prolongé par une bavette isolante (37) interposée entre la pièce de liaison (20) et la carcasse (2) du démarreur (1). 16. Protection contre l'échauffement pour démarreur à aimants selon la revendication 3, caractérisée en ce que la résistance électrique additionnelle (20), constituant aussi un élément de liaison entre le moteur électrique (3) à aimants permanents (4) et l'électrocontacteur (Il), est réalisée sous la forme d'un fil enroulé en hélice, dont une extrémité (21) est conformée en oeillet (23) pour sa liaison avec l'électrocontacteur et dont l'autre extrémité (22) est aménagée, notamment par un écrasement local, pour sa liaison avec un conducteur souple (26) raccordé à l'un des balais (8) du moteur électrique (3).