Brevet FR2582872A1 — publié le 19861205

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. 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. Les pistes sont chacune reliées par soudage électrique à un conducteur d'alimentation correspondant. 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. 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. Enfin, la plaque porte-balais du type précité présente une chute de tension qui diminue le rendement. 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. 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. 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. 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. de métal conducteur, tel que du cuivre (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. 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. 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. Il comporte en son centre un orifice 4 généralement circulaire qui permet le passage du collecteur du moteur {non représenté). 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Ici encore la liaison électrique est assurée par soudure à la vague. 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. Sur une même plaque on peut donc sertir les fils de câblerie à des endroits les plus divers. 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. Un condensateur 24 représenté à titre d'exemple est connecté de cette façon au support 1 de la Fig.1. L'agencement qui vient d'être décrit présente les avantages suivants - il permet la suppression des chutes de tension. 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. 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. 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. 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. - REVENDICATIONS 1 - Plaque porte-balais pour moteur électrique,comprenant un corps (1) en matière plastique portant sur une de ses faces des guides (10) pour balais (12) raccordés électriquement à deux pistes (5,6), l'une positive et l'autre négative, disposées sur la face opposée du corps par rapport aux guides (10) des balais, caractérisée en ce que ledit corps (1) est constitué par une plaque de matériau pour circuits imprimés formée d'un support stratifié (2) revêtu sur une de ses faces d'un placage {3)due métal conducteur, les pistes (5,6) étant formées de deux zones annulaires à peu près concentriques du placage métallique séparées par un sillon (7) réalisé par enlèvement localisé du métal de placage. 2 - Plaque porte-balais suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le corps comporte des premières découpes (8) dont les bords sont délimités par le métal du placage, dans lesquelles sont engagés des éléments (11 ; 16) devant être connectés électriquement aux pistes (5,6) correspondantes dans lesquelles lesdites premières découpes (8)sont réalisées et des secondes découpes (9) autour desquelles sont prévues des plages !9a) dépourvues de métal conducteur, des éléments isolés électriquement des pistes (5,6) étant reçus dans lesdites secondes découpes en vue de leur fixation au corps. 3 - Plaque porte-balais suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que chaque porte-balais (10) comporte deux languettes de fixation et de connexion (11) dont l'une est engagée dans une première découpe (8) et rabattue sur le placage conducteur de la piste (5,6) correspondante et l'autre est engagée dans une seconde découpe (9) et rabattue sur la plage 19a) dépourvue de métal conducteur entourant ladite seconde découpe (9). 4 - Plaque porte-balais suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qug un shunt t13) de chaque balais (12) est engagé dans une première découpe (8) correspondante. 5 - Plaque porte-balais suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte des raccords (15 ; 17; 19) pour des conducteurs d'alimentation (14 ; 20) comportant chacun une portion tubulaire et une languette (16 ; 18; 21) de liaison avec la piste (5,6) correspondante. 6 - Plaque porte-balais suivant la revendication 5, caractérisée en ce que ladite languette (16,18) de chaque raccord (15,17) est engagée dans une première découpe (8) et rabattue contre le placage conducteur de la piste (5,6) correspondante. 7 - Plaque porte-balais suivant la revendication 5, caractérisée en ce que ladite languette (21) comporte une partie d'extrémité rabattue (22) pourvue de picots (23) d'accrochage sur le placage conducteur de la piste (5,6) correspondante, ladite partie rabattue (22) ayant une élasticité de serrage sur l'épaisseur du corps (1), la fixation de chaque raccord étant réalisée par accrochage sur un bord du corps (1). 8 - Plaque porte-balais suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les connexions (11, 12, 13, 16) des éléments (10,15)montés sur le corps (1) aux pistes (5,6)correspondantes sont complétées par une opération de soudure à la vague. 9 - Procédé de fabrication d'une plaque portebalais suivant l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser un corps (1) par découpage dans une plaque de matériau pour circuit imprimé, à former sur la plaque deux piste. (5,6) à peu près concentriques séparées par un sillon (7) obtenu par enlèvement localisée du métal conducteur du placage métallique du corps, à ménager dans lesdites pistes des premières découpes (8) délimitées par le métal du placage, destinées à assurer la connexion électrique d'éléments avec les pistes (5,6) correspondantes, à réaliser des secondes découpes (9) destinées à permettre la fixation d'éléments isolés des pistes (5,6) correspondantes, à former autour de chaque seconde découpe des plages (9a) dépourvues de métal conducteur, à introduire dans lesdites premières et secondes découpes (8,9) les éléments qu'elles sont destinées à recevoir, à rabattre les extrémités desdits éléments introduits dans lesdites premières et secondes découpes (8,9) contre le placage conducteur (3) du bord des premières découpes (8)et contre la plage (9a) dépourvue dudit placage des secondes découpes (9) et à soumettre le sous-ensemble ainsi constitué à une seule opération de soudure à la vague en faisant passer la face conductrice (3) du corps (1) dans une vague d'étain fondu.