Brevet FR2753848A1 — publié le 19980327

L'invention concerne les moteurs électriques à commande électronique intégrée, et notamment les motoventilateurs de véhicule automobile. On connaît d'après le document EP 0 715 396 un motoventilateur pour véhicule automobile à commande électronique intégrée, comportant un carter cylindrique fermé, un induit logé dans le carter, un boîtier s'étendant dans le prolongement axial de l'induit et un dispositif de commande électronique du moteur logé dans le boîtier. La disposition de la commande électronique à proximité du moteur permet de se dispenser de longs fils de connexion et donc de réduire les effets de la perturbation électromagnétique. La disposition du boîtier de commande dans le prolongement axial du carter permet de 'laisser libre tout l'espace périphérique radial autour du moteur, cet espace étant occupé par les pales du motoventilateur et traversé suivant la direction axiale par le flux d'air de refroidissement. Le boîtier de commande est séparé du carter par une couche d'air. Les composants électroniques logiques et de puissance logés dans le boîtier, dont certains résistent mal à des températures élevées, sont donc isolés dans une large mesure.,de la chaleur dégagée par le moteur. Cette couche d'air favorise l'!évacuation de la chaleur dégagée par le moteur et par les composants. Toutefois, cette structure à carter et boîtier séparés suivant la direction axiale par une couche d'air, présente un encombrement axial important. Or il existe aujourd'hui une demande croissante pour des motoventilateurs compacts suivant la direction axiale. Un but de l'invention est de fournir un moteur ménageant en périphérie du moteur un espace libre identique à celui du moteur précité, et présentant un encombrement axial réduit par rapport à ce moteur. En vue de la réalisation de ce but, on prévoit selon l'invention un moteur électrique à commande électronique intégrée, le moteur comportant un carter fermé, un induit logé dans le carter et un dispositif de commande électronique s'étendant dans un prolongement axial de l'induit, dans lequel le dispositif de commande électronique est logé dans le carter, et le moteur comporte un écran thermique interposé suivant la direction axiale entre l'induit et le dispositif de commande, l'écran comportant des moyens de dissipation de chaleur à l'extérieur du carter. Ainsi, l'écran forme obstacle aux échanges de chaleur entre l'induit et le dispositif de commande. L'écran capte et dissipe la chaleur dégagée par l'induit et par le dispositif de commande. La disposition de l'écran et du dispositif de commande dans le carter permet de réduire l'encombrement axial du moteur. L'encombrement radial du moteur ne s'en trouve pas augmenté. Avantageusement, l'écran est discontinu de sorte qu'il ménage un passage d'air entre l'induit et le dispositif de commande électronique. Ainsi, il est possible de protéger thermiquement seulement les parties les plus sensibles du dispositif de commande électronique. Cette discontinuité réduit la masse de l'écran et donc le poids du moteur. Avantageusement, l'écran comporte au moins un panneau métallique plat disposé perpendiculairement à l'axe de l'induit et interposé entre l'induit et le dispositif de commande. De préférence, le dispositif de commande comporte au moins un composant de puissance en contact thermique avec un panneau de l'écran. Ainsi, l'écran capte directement la chaleur dégagée par ce composant. Avantageusement, les moyens de dissipation de chaleur comprennent des ailettes s'étendant à l'extérieur du carter. Ainsi, ces ailettes sont refroidies par l'air extérieur au carter. Ce refroidissement est particulièrement efficace dans le cas d'un motoventilateur générant un flux d'air en périphérie immédiate du moteur. Avantageusement, les moyens de dissipation de chaleur comprennent des conduits s'étendant dans une épaisseur de l'écran, et présentant une première extrémité débouchant à l'intérieur du carter et une deuxième extrémité débouchant à l'extérieur du carter. Ainsi, on génère une circulation d'air entre l'extérieur et l'intérieur du moteur permettant l'évacuation vers l'extérieur de l'air chaud intérieur au moteur, et contribuant en outre à dissiper la chaleur captée par l'écran. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préféré donné à titre d'exemple non-limitatif. Aux dessins annexes: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un moteur selon l'invention; - la figure 2 est une vue en plan de l'écran et de la plaque à circuit imprimé montrant leurs faces situées du côté de l'induit; et - la figure 3 est une vue en perspective de l'écran seul montrant la face située du côté du flasque. Le moteur électrique représenté à la figure 1 est un motoventilateur pour véhicule automobile. Il comporte une carcasse cylindrique 2 d'axe 3 obturée par un fond à une première extrémité axiale et ouverte à une deuxième extrémité axiale, et un flasque 4 essentiellement plat s'étendant perpendiculairement à l'axe 3 et obturant la deuxième extrémité axiale de la carcasse. La carcasse et le flasque sont en métal et constituent un carter fermé du moteur de forme cylindrique. Le flasque 4 comporte des pattes 6 pour la fixation du flasque par clipsage sur un bord de la carcasse. Le moteur comporte un inducteur comportant des aimants permanents 7 et un induit 8 comprenant un arbre d'induit 10 d'axe 3, l'induit et l'inducteur étant logés dans le carter. Il comprend un collecteur 12 porté par l'arbre d'induit. Le moteur comporte une hélice 13 dont seul le moyeu a été partiellement représenté sur la figure 1, l'hélice étant fixée à une extrémité de l'arbre 10 émergeant du fond de la carcasse. Cette hélice comporte des pales s'étendant en périphérie du carter de façon connue, et génère autour du moteur un flux d'air orienté suivant la direction axiale d'avant en arrière, à savoir de gauche à droite sur la figure 1. Le moteur comporte un dispositif intégré 14 de commande électronique du moteur, s'étendant dans le prolongement axial de l'induit 8 et logé dans le carter en étant adjacent au flasque 4. Le dispositif de commande comporte une plaque de circuit imprimé 16 s'étendant perpendiculairement à l'axe 3 et présentant une face arrière 18 disposée en regard du flasque 4. Cette plaque porte des composants électroniques constituant un circuit assurant la détermination et la commande de la tension d'alimentation du moteur (et donc de sa vitesse de rotation) dans une plage de valeurs comprise entre une tension nulle et la tension nominale du moteur. Cette détermination est effectuée en fonction d'une valeur de consigne telle qu'une valeur de température dans le compartiment du moteur thermique du véhicule. Les composants électroniques sont fixés sur une face avant 20 de la plaque de circuit imprimé 16 s'étendant du côté de l'induit 8. Le moteur comporte un écran thermique 22 de forme générale plate disposé perpendiculairement à l'axe 3 et interposé suivant la direction axiale entre l'induit 8 et le dispositif de commande 14. L'écran 22 est constitué d'une seule pièce en métal moulé, par exemple en aluminium. L'écran comporte un cadre circulaire 24 centré sur l'axe 3 et interposé suivant la direction axiale entre la carcasse 2 et le flasque 4. Le cadre est en appui suivant la direction axiale vers l'induit 8 contre le bord de la carcasse 2 et vers le flasque 4 contre un épaulement du flasque. L'écran comporte quatre panneaux métalliques plats 26, 27, 28, 29 disposés perpendiculairement à l'axe 3, s'étendant à partir du cadre 24 à l'intérieur de ce cadre et du carter, et interposés suivant la direction axiale entre l'induit 8 et le dispositif de commande 14. Les deux panneaux 26, 27 ont une forme générale rectangulaire, et les deux panneaux 28, 29 ont une forme générale en secteur d'anneau. Les quatre panneaux sont répartis en vue en plan autour de l'axe 3 dans les quatre quadrants définis par le cadre circulaire 24, et ménagent au centre de l'écran un espace libre destiné à être occupé par le collecteur 12. Les trois panneaux 26, 27, 28 présentent une épaisseur mince par comparaison avec celle du cadre 24 et sont adjacents à une face avant 30 du cadre située en regard de l'induit 8. Le panneau 29 présente une épaisseur plus importante que celle des trois autres panneaux. Les quatre panneaux sont sensiblement coplanaires. Les panneaux sont espacés les uns des autres et l'écran présente une forme en plan discontinue. Il ménage ainsi un passage d'air entre l'induit 8 et le dispositif de commande électronique 14. L'écran 22 comporte des ailettes rectilignes 32 s'étendant perpendiculairement à l'axe 3 à partir du cadre 24 à l'extérieur du carter et du cadre suivant une direction radiale à l'axe 3. Les ailettes 32 sont au nombre de quinze et réparties en trois séries de cinq ailettes sur la périphérie du cadre, les trois séries s'étendant à environ 180 les unes des autres. L'écran 22 présente des conduits rectilignes 34 à section circulaire s'étendant dans une épaisseur de l'écran notamment à travers le cadre 24 suivant une direction radiale à l'axe 3. Chaque conduit 34 présente une première extrémité débouchant à l'intérieur du carter et du cadre, et une deuxième extrémité débouchant à l'extérieur du carter et du cadre. Les conduits 34 sont au nombre de seize. Quatre conduits s'étendent dans le cadre et le panneau 29 suivant son épaisseur. Les douze autres conduits sont répartis en deux séries de six conduits associées chacune à une série d'ailettes 32. Les deuxièmes extrémités de ces conduits, débouchant à l'extérieur, sont intercalées avec les ailettes. Les conduits 34 sont des conduits d'air. L'écran 22 capte la chaleur dégagée par le moteur et le dispositif de commande électronique intégré. Les ailettes 32 et les conduits 34 constituent des moyens de dissipation de la chaleur captée par l'écran 22. Les ailettes en contact thermique avec le reste de l'écran s'étendent dans le flux d'air généré par l'hélice 13. Elles dissipent la chaleur captée par l'écran en transmettant cette chaleur au flux d'air. Les conduits 34 permettent une circulation d'air dans un plan perpendiculaire à l'axe 3, entre l'air échauffé situé à l'intérieur du moteur et l'air froid situé à l'extérieur. Le dispositif de commande électronique 14 comporte deux transistors de puissance MOSFET 36 connectés à la plaque de circuit imprimé 16 et fixés au voisinage du cadre 24 à la face arrière du panneau épais 29 muni de conduits 34. Ainsi, ces composants sont en contact thermique avec le panneau 29. La plaque de circuit imprimé 16 est découpée en regard de ces composants, et ces composants ne dépassent pas suivant la direction axiale de la face arrière de la plaque de circuit imprimé 16 comme le montre la figure 1. La chaleur dégagée par les transistors 36 est directement captée par le panneau 29 et dissipée vers l'extérieur du moteur par le panneau, les ailettes 32 adjacentes à celui-ci, et l'air circulant dans les conduits 34 de ce panneau. Les trois panneaux 26, 27, 28 de l'écran s'étendent à distance de la plaque de circuit imprimé 16 suivant la direction axiale de sorte qu'un espace est ménagé entre ces panneaux et la plaque pour des composants électroniques portés par celle-ci. Les composants les plus fragiles thermiquement, notamment les composants logiques, sont placés en regard de la face arrière des panneaux 26, 27, 28 et ainsi sont protégés. Le cadre 24 présente un épaulement circulaire interne 33 adjacent à sa face arrière. La plaque de circuit imprimé 16 est logée dans cet épaulement 33 afin d'être immobilisée en translation vers l'avant suivant l'axe 3 et suivant la direction radiale à cet axe. La profondeur de cet épaulement 33 suivant la direction axiale 3 est sensiblement égale à l'épaisseur de la plaque de circuit imprimé 16 de sorte que la face arrière 18 de celle-ci s'étend dans le prolongement de la face arrière du cadre 24. La plaque de circuit imprimé 16 est fixée à l'écran 22. A cette fin, l'écran 22 comporte deux pattes de fixation 37 s'étendant radialement à partir du cadre en direction du centre de l'écran. Ces pattes sont adjacentes à la face avant 20 du cadre. Chacune des deux pattes 37 est plate et porte sur sa face arrière en regard de la plaque de circuit imprimé 16 des moyens de fixation de la plaque de circuit imprimé aux pattes 37. Ces moyens peuvent être par exemple des ergots d'encliquetage 39 agencés par couple sur chaque patte, les ergots de chaque couple étant disposés dos à dos. La plaque de circuit imprimé présente alors deux orifices destinés à être traversés par les couples d'ergots 39 respectifs. Sur la figure 3, les ergots ont été représentés de façon simplifiée par des crochets. La plaque de circuit imprimé 16 présente en son centre un évidement circulaire 38 destiné à être occupé par le collecteur 12. Le moteur comporte quatre balais 40 orientés suivant une direction radiale à l'axe 3, s'étendant sur la face avant 20 de la plaque et destinés à venir en contact avec le collecteur 12. Les balais sont logés dans des cages de balais 42 portées par la plaque de circuit imprimé.. La plaque de circuit imprimé 16 porte des composants d'antiparasitage 44 s'étendant sur la face avant de la plaque. La plaque de circuit imprimé fait donc également office de platine porte-balais. Les panneaux 26, 27, 28, 29 sont conformés et disposés de sorte que les balais 40 et les composants d'antiparasitage 44 s'étendent en regard de l'induit 8 sans être recouverts par les panneaux, et se trouvent dans le plan des panneaux, entre ceux-ci. L'écran 22 comporte trois pattes triangulaires 50 s'étendant radialement à partir du cadre 24 à l'extérieur du carter. Les pattes 50 présentent un orifice et sont adaptées pour la fixation du motoventilateur au véhicule. Ainsi, cette fixation est effectuée par l'intermédiaire de l'écran 22. Après fermeture du carter, les ailettes 32 et les pattes 50 s'étendent entre les pattes 6 de clipsage du flasque sur la carcasse. Le moteur, avec notamment le dispositif de commande électronique, est connecté au véhicule au moyen d'un unique connecteur par lequel le moteur est alimenté en courant électrique et reçoit la valeur de consigne précitée. Eventuellement, le dispositif de commande électronique pourra être agencé pour délivrer au véhicule via ce connecteur des informations sur le fonctionnement du moteur électrique. La masse électrique du dispositif de commande électronique est connectée à la masse mécanique du moteur. Le logement du dispositif de commande électronique intégré à l'intérieur du carter assure une isolation électromagnétique entre l'intérieur du moteur et l'environnement extérieur, limitant ainsi la perturbation électromagnétique du moteur par l'environnement et réciproquement la perturbation électromagnétique de l'environnement par le moteur. Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. Ainsi, on pourra notamment modifier la forme, le nombre et la disposition des panneaux 26, 27, 28, 29, des ailettes 32 et des conduits 34 de l'écran. La fixation de la plaque de circuit imprimé 16 sur l'écran 22 pourra être également effectuée au moyen de vis ou de rivets ou de moyens analogues. REVENDICATIONS 1. Moteur électrique à commande électronique intégrée, le moteur comportant un carter fermé (2, 4), un induit (8) logé dans le carter et un dispositif de commande électronique (14) s'étendant dans un prolongement axial de l'induit, caractérisé en ce que le dispositif de commande électronique est logé dans le carter, et le moteur comporte un écran thermique (22) interposé suivant la direction axiale entre l'induit et le dispositif de commande, l'écran comportant des moyens (32, 34) de dissipation de chaleur à l'extérieur du carter. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran (22) est discontinu de sorte qu'il ménage un passage d'air entre l'induit (8) et le dispositif de commande électronique (14). 3. Moteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'écran comporte au moins un panneau métallique plat (26, 27, 28, 29) disposé perpendiculairement à l'axe (3) de l'induit et interposé entre l'induit et le dispositif de commande. 4. Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de commande comporte au moins un composant de puissance (36) en contact thermique avec un panneau (29) de l'écran. 5. Moteur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'écran (22) comporte plusieurs panneaux s'étendant dans un même plan, et un cadre (24) portant les panneaux. 6. Moteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de dissipation de chaleur comprennent des ailettes (32) s'étendant à l'extérieur du carter (2, 4). 7. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moteur comporte une hélice (13) et en ce que les ailettes (32) sont disposées de façon à s'étendre dans un flux d'air généré par l'hélice. 8. Moteur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de dissipation de chaleur comprennent des conduits (34) s'étendant dans une épaisseur de l'écran, et présentant une première extrémité débouchant à l'intérieur du carter et une deuxième extrémité débouchant à l'extérieur du carter. 9. Moteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les conduits (34) sont rectilignes et s'étendent suivant une direction radiale à l'axe de l'induit. 10. Moteur selon l'une des revendications 3 à 5 et selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que les conduits (34) s'étendent dans au moins un panneau (29). 11. Moteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de commande (14) comporte un composant de puissance (36) disposé en regard d'un panneau (29) présentant des conduits (34). 12. Moteur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'écran (22) est constitué d'une pièce métallique d'un seul tenant. 13. Moteur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le dispositif de commande électronique comporte une plaque de circuit imprimé (16) s'étendant perpendiculairement à l'axe de l'induit et fixée à l'écran (22). 14. Moteur selon l'une des revendications 3 à 5 et selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'au moins un panneau (26, 27, 28, 29) de l'écran s'étend à distance de la plaque de circuit imprimé (16), le dispositif de commande électronique comportant des composants électroniques disposés entre le panneau et la plaque. 15. Moteur selon la revendication 14, caractérisé en ce que le moteur comporte un collecteur (12), la plaque de circuit imprimé présentant un évidement (38) en son centre et portant des balais (40) adaptés à venir en contact avec le collecteur. 16. Moteur selon la revendication 15, caractérisé en ce que les balais (40) s'étendent dans le plan des panneaux, entre ceux-ci. 17. Moteur selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le carter comprend une carcasse (2) et un flasque (4) obturant une extrémité de la carcasse, l'écran (22) étant interposé suivant la direction axiale entre la carcasse et le flasque. 18. Moteur selon la revendication 17, caractérisé en ce que le flasque comporte des pattes (6) pour la fixation du flasque par clipsage sur un bord de la carcasse. 19. Moteur selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un motoventilateur de véhicule automobile. 20. Moteur selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'écran comporte des pattes (50) s'étendant à l'extérieur du carter, les pattes présentant un orifice et étant adaptées pour la fixation du motoventilateur au véhicule.