Brevet FR2679076A1 — publié le 19930115

"Moteur de commande commuté électroniquement" Etat de la technique L'invention part d'un moteur de commande commuté électroniquement avec un rotor, dont les ai- mants permanents sont disposés sur une paroi au moins à peu près parallèle à l'axe de rotation du rotor d'un corps de fermeture arrière en rotation et avec un sta- tor portant des enroulements et qui a un support pour une plaque de circuits imprimés comportant les moyens10 de commande pour la commutation et qui s'étend trans- versalement à l'axe de rotation du rotor sur le côté du support opposé au rotor. On connaît déjà un tel moteur (EP-C- 0 236 467) dans lequel le support est réalisé en forme de disque et avec un diamètre qui correspond à peu près au diamètre du rotor La plaque de circuits im- primés de forme annulaire est alors placée dans une gorge annulaire du support Pour des moteurs de puis- sance réduite, une telle réalisation et disposition de20 la plaque de circuits imprimés peut suffire aux exigences posées à l'évacuation de la chaleur Mais lors- que la puissance du moteur doit dépasser une certaine limite, il se pose le problème d'une évacuation fiable et rapide de la chaleur qui est produite par les25 transistors de puissance nécessaires pour la commuta- tion. L'invention est caractérisée en ce que le support comporte une paroi annulaire qui empiète sur la paroi du rotor jusque dans la zone des aimants per- manents. Avantages de l'invention Le moteur de commande conforme à l'invention a l'avantage que grâce à l'agencement de la paroi an- nulaire, la surface du support agissant comme structu- re de refroidissement est considérablement augmentée, sans que pour cela l'encombrement du moteur d'entraî- nement augmente notablement L'agencement de la paroi annulaire autour du rotor améliore encore l'évacuation de la chaleur dans cette zone, car le rotor assure un échange intensif de l'air échauffé se trouvant à cet endroit. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, le stator a en coupe transversale la forme d'un godet, le fond de ce godet constituant le support pour la plaque de circuits imprimés et la paroi annu- laire du godet entourant la paroi du rotor. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, la paroi annulaire du stator est munie de nervures sur sa face externe. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, le support pour la plaque de circuits impri- més est réalisé sous forme de collerette et est entou- ré d'un bord annulaire qui comporte des moyens d'en- cliquetage coopérant avec des moyens antagonistes d'encliquetage d'un couvercle. Suivant une autre de l'invention, dans l'es- pace entouré par la collerette, le bord annulaire et le couvercle, est disposée la plaque de circuits im- primés essentiellement de forme annulaire et entourant l'axe de rotation du rotor. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, la plaque de circuits imprimés s'applique contre des saillies de la collerette. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, les moyens de commande pour la commutation du moteur comportent des transistors de puissance dispo- sés à côté de la plaque de circuits imprimés et dans un plan allant vers l'extérieur au-delà de celle-ci et ils s'appliquent de façon étendue par leurs palettes de refroidissement sur la paroi de la collerette ou bien sur ses saillies. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, la plaque de circuits imprimés est fixée sur les saillies conjointement avec un étrier s'étendant de préférence sur plusieurs transistors de puissance, et en ce que contre la paroi de l'étrier en regard des transistors de puissance prend appui un élément élas- tique qui est précontraint et qui pousse le transistor de puissance contre la paroi ou bien de la collerette. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, la collerette comporte au moins un perçage qui va de l'espace vers le côté du rotor et qui est traversé par des éléments de raccordement, qui relient l'enroulement du stator à la plaque de circuits impri- més. Dessins Un exemple de réalisation de l'invention est représenté selon les dessins ci-joints et va être dé- crit plus en détails dans la description ci-après. la figure 1 est une coupe longitudinale d'un moteur de commande commuté électroniquement et qui a un carter permettant de loger une plaque de cir- cuits imprimés. la figure 2 est une vue en élévation du moteur de commande selon la figure 1 dans la direction de la flèche A alors que le couvercle du carter est enlevé. la figure 3 est une coupe partielle du carter le long de la ligne III-III à la figure 2. la figure 4 est une coupe partielle du carter le long de la ligne IV-IV à la figure 1. la figure 5 est une vue de dessus de la plaque de circuits imprimés enlevée du carter et à la- quelle sont fixés plusieurs transistors de puissance. la figure 6 est une section transversale du moteur de commande le long de la ligne VI-VI de la figure 1. Description de l'exemple de réalisation Un moteur de commande 10 représenté en coupe longitudinale à la figure 1, sert à entraîner des dis- positifs dans des véhicules automobiles, comme par exemple des roues de ventilateur, etc Le moteur de commande 10 est commuté électroniquement Il comporte un stator 12 dont font partie un moyeu de palier 14, formé sur ce moyeu, un support 16 en forme de disque dans l'exemple de réalisation représenté, et sur le- quel sont formées des pattes de fixation 18 Font en outre partie du stator 12 un paquet de tôles 20 et des enroulements 22 disposés sur le paquet de tôles 20. Sur le moyeu 14, sont maintenus à une certaine distan- ce l'un de l'autre deux paliers à calotte 24 dans les- quels est monté un arbre 26 du moteur Un rotor en forme de cuvette 32 est solidaire de l'extrémité 28 de l'arbre 26 par l'intermédiaire d'une douille 30 Con- tre la face interne 34 de la paroi 36 du rotor 32, es- sentiellement parallèles à l'axe de rotation 46 du ro- tor, plusieurs aimants permanents 38 en forme de co- quille avec une section transversale en forme de seg- ment sont maintenus à l'aide de ressorts à lames 40. Le corps 32 du rotor en forme de cuvette sert conjoin- tement avec la douille 30 de fermeture arrière magné- tique pour les aimants permanents 38 Comme cela appa- raît notamment clairement sur la figure 1, le paquet de tôles 20 avec son enroulement 22 se trouve sur un des côtés du support 16 Cela est également valable pour les rotors 30, 32, 38, qui de façon connue empiè- tent sur des parties essentielles 20, 22 du stator 12. En d'autres termes, ces parties du stator se trouvent à l'intérieur de la cuvette du rotor. En outre, la figure 1 montre que sur le côté du support 16 en regard du rotor 32, une paroi annu- laire 42 est formée sur ce support, paroi qui empiète sur la paroi en forme de cuvette 36 du rotor 32 jusque dans la zone des aimants permanents 38 Le stator est donc, dans cette zone, réalisé en forme de godet, le support 16 formant le fond du godet et la paroi annu- laire 42 du godet, entourant la paroi en forme de cu- vette 36 du rotor 32 Cette paroi annulaire 42 est de forme tubulaire est munie sur sa face externe de ner- vures 44 qui s'étendent dans le sens de l'axe de rota- tion 46 de l'arbre 26 du rotor Grâce aux nervures 44, la surface supérieure externe de la paroi annulaire 42 est augmentée de sorte, qu'une meilleure évacuation de la chaleur est possible, évacuation sur laquelle on reviendra ultérieurement plus en détails Enfin, la figure 1 montre, que sur le côté du support opposé au rotor un bord annulaire 48 est formé sur ce support, ce bord comportant également sur sa face externe des nervures qui sont indiquées par 50 sur la figure 1. Dans un évidement du bord annulaire 48, est insérée une fiche de raccordement 49 (figure 2), par l'inter- médiaire de laquelle la plaque de circuits imprimés 58 est reliée à la tension du réseau de bord d'une élec- tronique de commande non représentée Sur le bord an- nulaire 48, est encliqueté un couvercle 52 fabriqué en matière plastique A cet effet, le bord annulaire 48 comporte des moyens d'encliquetage 49 qui coopèrent avec des moyens d'encliquetage antagonistes 51 du cou- vercle 52 Le couvercle 52 a un perçage central 54 à travers lequel passe l'arbre d'entraînement 26 du ro- tor 10 Le support 16, en forme de collerette dans l'exemple de réalisation représenté, entoure conjoin- tement avec son bord annulaire 48 et le couvercle 52 un espace 56 qui sert essentiellement à recevoir une plaque de circuits imprimés 58 et, relié à celle-ci des transistors de puissance 60 La plaque de circuits imprimés 58 ou bien les éléments de commutation dispo- sés sur celle-ci assurent en liaison avec les transis- tors de puissance 60 une commutation en bonne et due forme. A la figure 5, la plaque de circuits impri- més est représentée conjointement avec six transistors de puissance On peut voir que la plaque de circuits imprimés 58 est essentiellement réalisée sous une for- me annulaire, parce qu'elle a une ouverture centrale 62 pour le passage de l'arbre 26 du rotor Au voisina- ge des transistors de puissance 60, qui sont répartis en deux groupes de chacun trois transistors, la plaque de circuits imprimés 58 comporte des évidements 64 ou- verts sur le bord, dans lesquels se trouvent les transistors de puissance 60 Les transistors sont ain- si disposés en pratique dans le plan, o s'étend la plaque de circuits imprimés 58 Ceci est particulière- ment visible aux figures 3 et 4 Ces figures montrent en outre que la plaque de circuits imprimés 58 s'ap- plique sur des saillies 66 du support 16 Ainsi, des zones importantes de la plaque de circuits imprimés 58 ne sont pas soutenues Enfin, la figure 4 montre que les transistors de puissance 60 s'appliquent comme ha- bituellement par leurs palettes de refroidissement d'une façon étendue sur les surfaces en regard des saillies 66 La plaque de circuits imprimés 58 est el- le-même serrée en plusieurs points contre les saillies 66 à l'aide de vis de fixation 68 On peut alors pla- cer, pour des raisons d'isolation entre les saillies 66 et les transistors de puissance 60, une plaquette mince 70 conductrice de la chaleur Par les vis de fixation 68, sont maintenus contre le support 16 deux étriers 72, dont chacun recouvre les trois transistors de puissance 60 qui lui correspondent Entre la face interne de l'étrier 72 et les transistors de puissan- ce, est ménagé un intervalle Ceci est notamment visi- ble aux figures 3 et 4 Sur la face interne de l'é- trier sont prévus des ressorts à lames précontraints 74 qui pressent fermement les transistors de puissance contre la surface tournée vers eux des saillies 66. De cette façon, une évacuation particulièrement bonne de la chaleur à partir des transistors de puissance 60 vers le support 16 est garantie A la figure 2, on voit nettement comment la plaque de circuits imprimés 58 avec ses transistors 60 est disposée dans l'espace 56 A cet effet, l'étrier 72 a été enlevé sur le côté gauche tandis qu'il est représenté sur le côté droit. A la figure 1, on peut voir que le support en forme de collerette disposé transversalement par rapport à l'axe de rotation 46 du rotor, comporte des perfora- tions 76 qui, partant de l'espace 56 vont vers le côté rotor du support 16 Ces perforations 76 sont traver- sées par des éléments de raccordement 78 qui relient l'enroulement 22 du stator 12 à la plaque de circuits imprimés 58 En outre, les éléments de raccordement 78 viennent en prise par des languettes 80 dans les ou- vertures de raccordement 82 de la plaque de circuits imprimés 58. La chaleur, essentiellement produite par les transistors de puissance 60, arrive comme déjà décrit dans le support en forme de collerette 16 du stator 12 et de là, vers l'extérieur dans la paroi annulaire 42 ou bien le bord annulaire 48 Une évacuation de cha- leur excellente est notamment assurée par l'intermé- diaire de la paroi annulaire 42 car celle-ci empiète sur des parties essentielles du rotor 32 et le rotor 32 tournant à l'intérieur de la paroi annulaire 42, assure un rapide échange de l'air échauffé se trouvant à cet emplacement Une particularité de l'invention réside en ce que le rotor 32 a une paroi 36, 34 au moins approximativement parallèle à son axe de rota- tion 46 et sur laquelle sont disposés les aimants per- manents 38, et en ce que cette paroi est entourée à une certaine distance par la paroi annulaire 42 du support 16 Le support 16 s'étendant transversalement par rapport à l'axe de rotation 46 de l'arbre 26 du moteur, ne doit pas nécessairement être réalisé sous forme de collerette Ce support, peut également com- porter par exemple plusieurs rayons qui s'étendent à partir du moyeu 14 vers la paroi annulaire 42. R E V E N D I C A T I O N S 1) Moteur de commande commuté électronique- ment avec un rotor, dont les aimants permanents sont disposés sur une paroi au moins à peu près parallèle à l'axe de rotation du rotor d'un corps de fermeture ar- rière en rotation, et avec un stator portant des en- roulements et qui a un support pour une plaque de cir- cuits imprimés comportant les moyens de commande pour la commutation, et qui s'étend transversalement à l'axe de rotation du rotor sur le côté du support op- posé au rotor, moteur caractérisé en ce que le support ( 16) comporte une paroi annulaire ( 42) qui empiète sur la paroi ( 36) du rotor jusque dans la zone des aimants permanents ( 38). 2) Moteur de commande selon la revendication 1, dont le rotor a un corps de fermeture arrière es- sentiellement en forme de cuvette, sur la face interne de la paroi duquel sont disposés des aimants perma- nents, moteur caractérisé en ce que le stator ( 12) a en coupe transversale la forme d'un godet, le fond de ce godet constituant le support ( 16) pour la plaque de circuits imprimés ( 58) et la paroi annulaire ( 42) du godet entourant la paroi ( 36) du rotor ( 32). 3) Moteur de commande selon une des revendi- cations 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi annu- laire ( 42) du stator ( 12) est munie de nervures ( 44) sur sa face externe. 4) Moteur de commande selon une des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que le support ( 16) pour la plaque de circuits imprimés ( 58) est réalisé sous forme de collerette et est entouré d'un bord an- nulaire ( 48), qui comporte des moyens d'encliquetage ( 49) coopérant avec des moyens antagonistes d'encli- quetage ( 51) d'un couvercle ( 52). 5) Moteur de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans l'espace ( 56) entouré par la collerette ( 16), le bord annulaire ( 48) et le couvercle ( 52) est disposée la plaque de circuits im- primés ( 58) essentiellement de forme annulaire et en- tourant l'axe de rotation ( 46) du rotor ( 32). 6) Moteur de commande selon la revendication , caractérisé en ce que la plaque de circuits impri- més ( 58) s'applique contre des saillies ( 66) de la collerette ( 16). 7) Moteur de commande selon la revendication 6, dans lequel les moyens de commande pour la commuta- tion du moteur comportent des transistors de puissan- ce, moteur caractérisé en ce que ces transistors de puissance ( 60) sont disposés à côté de la plaque de circuits imprimés ( 58) et dans un plan allant vers l'extérieur au-delà de celle-ci et en ce que ils s'ap- pliquent de façon étendue par leurs palettes de re- froidissement sur la paroi ( 16) de la collerette ou bien sur ses saillies ( 66). 8) Moteur de commande selon une des revendi- cations 6 ou 7, caractérisé en ce que la plaque de circuits imprimés ( 58) est fixée sur les saillies ( 66) conjointement avec un étrier ( 72) s'étendant de préférence sur plusieurs transistors de puissance ( 60), et en ce que contre la paroi de l'étrier ( 72) en regard des transistors de puissance ( 60) prend appui un élément élastique ( 74) qui est précontraint et qui pousse le transistor de puissance ( 60) contre la paroi ( 16) ou bien ( 66) de la collerette. 9) Moteur de commande selon une des revendi- cations 5 à 8, caractérisé en ce que la collerette ( 16) comporte au moins un perçage ( 82) qui va de l'es- pace ( 56) vers le côté du rotor et qui est traversé par des éléments de raccordement ( 78), qui relient l'enroulement ( 22) du stator ( 12) à la plaque de cir- cuits imprimés ( 58).