Brevet FR2632790A1 — publié le 19891215

i La présente invention concerne un moteur électrique, notamment pour démarreur de moteur à combustion interne de véhicule automobile, et concerne plus particulièrement l'ensemble inducteur de tels moteurs électriques. Les moteurs électriques pour démarreurs comprennent généralement un rotor comportant un arbre ayant chacune de ses deux extrémités qui tourillonne dans un palier. Un circuit magnétique est constitué d'un empilage de tôles annulaires monté sur l'arbre et dont la pluralité d'encoches reçoit un bobinage rotorique induit. Le bobinage rotorique est connecté à un collecteur, frontal ou axial, monté sur l'arbre à proximité du circuit magnétique bobiné. Le stator, dans lequel tourne le rotor, est constitué d'une carcasse à l'intérieur de laquelle sont fixées quatre masses polaires recevant un bobinage, le plus souvent réalisé à l1aide de quatre bobines montées en série avec le bobinage rotorique qui est alimenté par des balais frottant sur le collecteur. Un démarreur électrique équipé d'un tel moteur électrique est apte à assurer l'entraînement en rotation du moteur à combustion interne pour son démarrage. Pour ce faire un contacteur électromagnétique solénoidal actionne un noyau plongeur par alimentation d'un enroulement d'appel. Le noyau plongeur est relié à l'une des extrémités d'un levier à fourche pivotant à l'intérieur du démarreur, lequel levier à fourche assure la mise en prise d'un pignon lanceur avec une couronne dentée de démarrage du moteur à combustion interne. Le pignon lanceur est généralement entraîné par le moteur électrique par'l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse et au travers d'une roue li-bre. Lorsque le moteur à combustion interne est démarré, - l'utilisateur accélère et, lorsqu'il est tout à fait certain que celui-ci est démarré, il coupe l'alimentation du démarreur électrique. Il s'ensuit un désengrènement du pignon lanceur de la couronne dentée. Lorsque le moteur à combustion interne est démarré et que l'utilisateur ne coupe pas l'alimentation électrique du démarreur, le moteur à combustion interne tourne plus vite que le moteur du démarreur. Il s'ensuit le désaccouplement par la roue libre. Dès cet instant le moteur du démarreur tourne à vide et sa vitesse devient rapidement très élevée, ce qui est inhérent à l'emploi d'un moteur série. Ceci conduit à une destruction possible du moteur électrique dans les conditions les plus défavorables d'utilisation, malgré toutes les dispositions prises à cet effet. Une solution permettant de résoudre cet inconvénient a fait l'objet du brevet d'invention français n0 1.160.540 en proposant de rajouter au moteur électrique du flux à vide en branchant au moins une bobine shunt en parallèle sur le bobinage rotorique du moteur. Lors de la fabrication, les enroulements séries sont d'abord disposés sur le talon des masses polaires, puis le ou les enroulements shunts sont disposés par dessus. Cette solution permet certainement de rajouter du flux à vide et, conséquemment, d'éviter au moteur de s'emballer, mais demande également une carcasse d'un diamètre supérieur afin d'y ajouter les enroulements shunts, ce qui aboutit à un démarreur plus lourd et d'un volume plus important. La présente invention propose d'adjoindre un enroulement shunt au moteur électrique sans pour cela augmenter le diamètre et la longueur de la carcasse, et le poids du démarreur. A cet effet, la présente invention concerne un ensemble inducteur de moteur électrique, notamment pour démarreur de moteur à combustion interne de véhicule automobile, comportant une carcasse, quatre masses polaires identiques fixées à l'intérieur de la carcasse, et un bobinage inducteur constitué de quatre bobines inductrices disposées chacune autour du talon d'une des masses polaires, caractérisé en ce que l'une des bobines inductrices est un frein électromagnétique. Selon une autre caractéristique de l'invention, le bobinage inducteur comporte trois bobines, dites bobines séries, destinées à être branchées en série avec l'induit du moteur électrique, et une bobine, dite bobine shunt, destinée à être branchée en parallèle sur l'ensemble induit-bobines séries. La description qui va suivre en regard des dessins annexés fera mieux comprendre comment l'invention peut être obtenue, dessins selon lesquels: - la figure 1 représente une coupe longitudinale d'un moteur électrique de démarreur selon l'invention; - la figure 2 représente un schéma électrique d'un démarreur électrique muni du moteur objet de-l'invention; - la figure 3 représente une vue développée des bobines.inductrices du moteur électrique objet de l'invention; - la figure 4 représente une coupe IV-IV du démarreur représenté à- la figure 1; - la figure 5 est une vue de face du bobineau de la bobine shunt; - la figure 6 est une vue de face, à plus grande échelle, d'une cosse de raccordement électrique de la bobine shunt; - la figure 7 est une coupe VII-VII de la figure 6; - la figure 8 est une vue de face, à-plus grande échelle, d'une seconde cosse de raccordement électrique de la bobine shunt; - la figure 9 est une coupe IX-IX de la figure 8. Le moteur électrique 1, pour démarreur électrique de' véhicule automobile, est constitué d'une carcasse étagée 2 réalisée à l'aide d'un tube extérieur 21, comportant à l'une de ses extrémités des oreilles de fixation 22, et d'un tube intérieur 23 emboîté dans le tube extérieur 21. Quatre masses polaires identiques 31 à 34 sont fixées à l'intérieur de la carcasse 2 à l'aide de vis 35 à 38. Pour ce faire, le tube intérieur 23 est percé de quatre trous pour le passage des vis 35 à 38, et le tube extérieur 21 est également percé de quatre trous d'un diamètre inférieur à celui des trous ménagés dans le tube intérieur 23, de manière à ce qu'ils soient coaxiaux lorsque les deux tubes 21 et 23 sont emboîtés l'un dans l'autre. Une opération d'emboutissage vient déformer le bord des trous du tube extérieur 21 à l'intérieur des trous du tube intérieur 23 afin de constituer un appui aux têtes des vis à 38. Un bobinage inducteur est constitué de quatre bobines inductrices 41 à 44 disposées chacune autour du talon d'une des masses polaires identiques 31 à 34. Un couvercle 24 ferme l'extrémité de la carcasse 2 et comporte sur son axe une partie en forme de pot 25 apte à recevoir un palier 26 dans lequel est logée l'une des extrémités 30a d'un arbre 30 d'un rotor 3, l'autre extrémité 30b de l'arbre 30 étant logée dans un second palier non représenté. Un circuit magnétique rotorique 39 est disposé sur l'arbre 30 et est réalisé par un empilage de tôles annulaires, lequel comporte sur toute sa périphérie une pluralité d'encoches longitudinales aptes à loger des bobines 40 constituant un bobinage rotorique. Un flasque 45 est disposé sur l'arbre 30 et maintient les têtes de bobines 40 et prend appui sur le circuit magnétique rotorique 39. Un collecteur 46, réalisé par moulage de matière isolante, est disposé sur l'arbre 30 et est en appui sur l'autre face du circuit magnétique rotorique 39. Le collecteur comporte sur toute sa périphérie une pluralité de lamelles conductrices 47 connectées chacune à une extrémité d'une bobine 40 du bobinage rotorique. Quatre balais 51 à 54 logés dans des porte-balais 55,56 alimentent le bobinage rotorique. Le schéma électrique représenté à la figure 2 montre le fonctionnement d'un tel démarreur électrique et le branchement de ses composants. Les quatre bobines inductrices 41 à 44 constituant le bobinage inducteur comportent trois bobines 42, 43.et 44, dites bobines séries, branchées en parallèle entre elles, et toutes trois en série avec le rotor 3 au travers de deux balais 51 et 53. La quatrième bobine inductrice 41 est branchée directement entre la sortie du contacteur solénoidal 6 et la masse du véhicule. Le contacteur solénoïdal 6 comporte un enroulement d'appel 61, un' enroulement de maintien 62, un noyau mobile 63, mis en. mouvement par l'enroulement d'appel 61 et maintenu en position par l'enroulement de maintien 62, et un contact 64 actionné par le noyau mobile 63. Un contacteur manuel 5 sert à actionner le démarreur électrique. Pour cela, le manipulateur ferme le contacteur manuel. 5, ce qui permet d'alimenter en série à partir de la batterie 4 du véhicule, l'enroulement d'appel 61, et le moteur 1 avec son enroulement shunt 41, ainsi que l'enroulement de maintien 62. L'enroulement d'appel 61- attire le noyau mobile 63, ce qui permet de fermer le contact 64. Lorsque le contact 64 est fermé, 'les enroulements 42 à 44 sont alimentés en série avec le rotor 3-, et l'enroulement shunt est également alimenté. L'enroulement d'appel 61 est court-circuité ne laissant alimenté que lenroulement de maintien 62 suffisant à maintenir le contact 64 fermé par maintien du noyau mobile. Lorsque le moteur à-combustion interne a démarré, et avant que l'utilisateur n'ouvre le contacteur manuel 5, le moteur 1 tourne à vide, le courant dans les enroulements' séries 42, 43 et 44- devient très faible, et donc le flux est proportionnellement faible, mais. l'enroulement shunt 41, qui est constamment.alimenté tant que le moteur 1 est également alimenté, ajoute du flux supplémentaire, ayant-pour conséquence de-freiner le moteur., évitant ainsi une vitesse élevée du rotor avant que le manipulateur n'ouvre le contacteur manuel 5. L'ensemble inducteur représenté à la figure 1 montre un enroulement shunt 41 constitué d'un fil enroulé sur un bobineau de matière plastique 57 disposé sur le talon de la masse polaire 31 et présentant, à son extrémité frontale, un auvent 58 se logeant dans le décrochement constitué par la surface frontale du tube intérieur 23 et la face interne du tube extérieur 21. L'ensemble inducteur, représenté à la figure 3, montre quatre bobines 41 à 44. les bobines 42 à 44 sont constituées d'un enroulement de quelques spires d'un conducteur électrique de section importante, par exemple 8 spires d'un conducteur de section égale à 5,4 mm2, comme on peut le voir par les extrémités 42a à 44a et 42h à 44b et sont connectées en parallèle entre elles grâce à des conducteurs 48 et 49 sous forme de barres. Deux balais 51 et 53 sont connectés directement sur la barre 48 et permettent un branchement série des trois bobines 42 à 44 avec l'induit 3 du moteur électrique 1. Les bobines 42 à 44 comportent chacune une ouverture centrale 42c à 44c permettant de les disposer sur les masses polaires 32 à 34, lesdites ouvertures 42c à 44c ayant sensiblement la même section que le talon desdites masses polaires 32 à 34. La quatrième bobine 41, qui est la bobine shunt et qui est constituée par exemple d'un enroulement de 180 spires de 0,5 mm2, est branchée, comme montré sur le schéma de la figure 2, en parallèle sur l'ensemble série constitué des trois bobines 42 à 44 branchées en parallèle entre elles et l'induit 3. Pour ce faire le bobineau de matière plastique 57 présente un auvent 58 apte à recevoir deux cosses de raccordement 7 et 8 sur lesquelles sont branchées les extrémités 41a et 41b du fil constituant l'enroulement shunt 41. La barre préformée 49 se prolonge vers la cosse 7 afin de constituer un raccordement électrique, tandis que la cosse 8 est apte à connecter un fil 80 qui permettra le raccordement électrique de l'extrémité 41b du fil de l'enroulement shunt 41, à la masse. On remarquera que l'ouverture centrale 41- du bobineau de matière plastique 57 est la même que les ouvertures centrales 42c à 44c des trois bobines séries 42 à 44, ceci afin de permettre son po.sitionnement sur une. masse polaire 31 strictement identique aux masses polaires 32 à 34 sur lesquelles se positionnent les enroulements séries 42 à 44. A la figure 4 est représenté l'ensemble inducteur à l'intérieur de la carcasse 2 du moteur électrique 1. L'auvent 58 ménagé sur la paroi extérieure 59 du bobineau de matière plastique 57 présente deux cheminées 71 et 81 qui reçoivent les cosses de-raccordement 7 et 8. Les - cheminées 71 et 81 se logent dans l'espace libre obtenu par la différence des diamètres intérieurs des tubes intérieur 23 et extérieur 21 constituant la carcasse étagée 2, et ceci afin de ne pas obturer l'espace central nécessaire au rotor 3. Les cosses de raccordement 7 et 8 sont représentées aux figures 5 à 9 et sont réalisées à l'aide d'un flan de tôle découpé et plié. Chacune d'entre elles est munie d'un pied 72 et 82 présentant sur ses côtés des griffes 72a et 82a. Les pieds 72 et 82 sont aptes. à pénétrer à l'intérieur des cheminées 71 et 81 agencées sur l'auvent 58 du bobineau 57, par moulage (figure 5), et y sont maintenus grâce auxdites griffes 72a et 82a. La cosse de raccordement 7 est munie d'un décrochement 73 ménagé pour recevoir l'extrémité du conducteur 49 de liaison des bobines séries 42 à 44 afin d'y être soudée. Une languette 74 est également ménagée sur la cosse de raccordement 7 afin d'y pincer l'extrémité 41a du fil constituant l'enroulement shunt 41. La cosse 8 comporte également une languette 84 pour y connecter par pincement l'extrémité 41b du fil constituant l'enroulement shunt 41 et deux pliures 83 et 85 de section partiellement circulaire, la première 83 étant apte à établir'un contact électrique par pincement avec l'âme du fil 80 afin de connecter l'extrémité 41b à la masse, et la seconde pliure 85 étant apte à être serrée sur l'isolant du fil 80 pour le maintenir en position. REVENDICATIONS 1) Ensemble inducteur de moteur électrique (1), notamment pour démarreur de moteur à combustion interne de véhicule automobile, comportant une carcasse (2), quatre masses polaires identiques (31 à 34) fixées à l'intérieur de la carcasse (2), et un bobinage inducteur constitué de quatre bobines inductrices (41 à 44) disposées chacune autour du talon d'une des masses polaires (31 à 34), caractérisé en ce que l'une des bobines inductrices (41) est un frein électromagnétique. 2) Ensemble inducteur, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bobinage inducteur comporte trois bobines (42 à 44), dites bobines séries, destinées à-être branchées en série avec l'induit (3) du moteur électrique (1), et une bobine (41), dite bobine shunt, destinée à être branchée en parallèle sur l'ensemble induit (3)-bobines séries (42 à 44). 3) Ensemble inducteur, selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bobine shunt (41) est constituée d'un bobineau (57) de matière plastique disposé autour du talon de sa masse polaire respective (31), et sur lequel est disposé un enroulement de fil (41). 4) Ensemble inducteur, selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bobineau (57) de matière plastique comporte, sur son extrémité frontale, un auvent (58) apte à recevoir un dispositif de connexion de l'enroulement de fil (41). ) Ensemble inducteur, selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'auvent (58) prolonge la joue extérieure (59) du bobineau (57) dans le sens axial du moteur électrique (1). 6) Ensemble inducteur, selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de connexion de l'enroulement de fil (41) est constitué de deux cosses métalliques (7 et 8) fixées sur l'auvent (58) et sur chacune desquelles est connectée l'une des extrémités (41a et 41b) de l'enroulement de fil (41). 7) Ensemble inducteur, selon les revendications 4 et 6, caractérisé en ce que les cosses (7,8) sont aptes à s'ancrer dans-des cheminées (71,81) agencées sur l'auvent (58) du bobineau (57). 8) Ensemble inducteur, selon les revendications-4 à 7, caractérisé en ce que les cheminées (71,81) sont obtenues de matière sur la paroi extérieure (59) de l'auvent (58). 9) Ensemble inducteur, selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que les cheminées (71,81) sont disposées sur l'auvent (58) de manière à se loger dans l'espace libre obtenu par la différence des diamètres intérieurs de la carcasse étagée (2> du moteur électrique (1).