Brevet FR2749715A1 — publié le 19971212

La présente invention concerne un dispositif de commande pour un moteur électrique. L'invention a plus précisément pour objet un dispositif de commande pour un moteur électrique qui comprend une structure de support comprenant elle-même un élément porteur en matière métallique solidaire du stator; le moteur présentant une pluralité d'enroulements connectés à une pluralité de bornes qui s'étendent à travers des ouvertures correspondantes dudit élément porteur, le dispositif de commande comprenant une plaque de circuits imprimés portant les composants d'un circuit de commande du moteur, parmi lesquels, en particulier, un ou plusieurs transistors de puissance qui s'étendent en porte-à-faux à partir de ladite plaque de circuits; la plaque de circuits portant en outre des éléments conducteurs de connexion destinés à être connectés aux extrémités des bornes connectées aux enroulements du moteur, et une pluralité de bornes électriques pour la connexion à des circuits extérieurs. Le dispositif de circuits de support selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe de support en matière isolante de l'électricité, apte à être fixée audit élément métallique porteur de la structure de support du moteur, sur le côté opposé au stator; cependant que, à partir de la paroi de fond de ladite enveloppe s'étendent une pluralité d'appendices tubulaires venus d'une seule pièce, aptes à être traversés par les bornes de connexion aux enroulements du moteur; l'enveloppe définissant un logement en forme de cuvette profilée qui, dans la situation d'utilisation, est dirigée du côté opposé audit élément métallique porteur du moteur, ladite plaque de circuits étant disposée dans le logement de l'enveloppe de support à un niveau inférieur à celui des sommets desdits appendices tubulaires, lesdits transistors étant disposés à l'extérieur du logement de telle manière que, dans l'état monté sur le moteur, lesdits transistors soient susceptibles de se disposer en position relative d'échange thermique avec l'élément métallique porteur de la structure de support du moteur, ledit logement étant rempli d'une matière isolante de l'électricité coulée à l'état liquide ou plastique puis durcie, dans laquelle sont enrobés les composants de circuits portés par la plaque et contenus dans ledit logement, lesdites bornes électriques et lesdits éléments conducteurs de connexion de la plaque de circuits sortant de la matière isolante. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un moteur électrique sans balais équipé d'un dispositif de circuits de commande selon l'invention, la figure 2 est une vue en perspective, partiellement éclatée du moteur et du dispositif de circuits de commande correspondant qui sont représentés sur la figure 1, la figure 3 est une vue en perspective, partiellement éclatée, du dispositif de commande selon l'invention, les figures 4 et 5 sont des vues en coupe selon les lignes IV-IV et V-V de la figure 3, et la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 2. Sur la figure 1, on a indiqué globalement par 1 un moteur électrique du type sans balais comprenant un rotor extérieur 2 et un stator intérieur (non visible sur la figure). Le rotor 2 est monté rotatif par rapport à une structure de support qui comprend un élément métallique terminal désigné par 3 qui, dans la forme de réalisation représentée, a sensiblement la forme d'un disque muni d'une pluralité d'ailettes périphériques 4, sensiblement radiales, pour la dissipation de la chaleur. Comme on le voit mieux sur la figure 2, l'élément métallique terminal 3 peut présenter une ouverture centrale 5 à l'intérieur de laquelle sont ménagées d'autres ouvertures 6 à travers lesquelles font saillie à l'extérieur les extrémités ou bornes 7 des enroulements du stator. Sur la face extérieure de l'élément métallique terminal 3 du moteur 1, est fixé, au moyen de vis 8, un dispositif de circuits de commande désigné globalement par 9. Ce dispositif de circuits comprend une enveloppe de support 10 en matière isolante de l'électricité, telle qu'une matière plastique moulée. Dans cette enveloppe 10, est défini un logement 11 en forme de cuvette profilée (voir en particulier la partie inférieure de la figure 3). Sur la paroi de fond 12 du logement 11, partent une pluralité d'appendices tubulaires 13 venus d'une seule pièce, dans des positions relatives qui correspondent aux positions relatives des ouvertures 6 de l'élément métallique terminal 3 de la structure du moteur 1. Dans l'état monté du dispositif de circuits, les appendices tubulaires 13 sont traversés par une borne correspondante 7 d'un enroulement du stator du moteur, comme on peut le voir sur la figure 1. Comme ceci est représenté sur la figure 5, lesdits appendices tubulaires 13 présentent avantageusement, bien que non nécessairement, à l'opposé du logement 11 par rapport à la paroi de fond 12, des prolongements respectifs 13a qui, à l'état monté, s'introduisent dans les ouvertures 6 de l'élément métallique terminal 3 du moteur électrique, en contribuant ainsi à assurer l'isolation des bornes 7 des enroulements statoriques par rapport audit élément métallique terminal 3. Dans la réalisation représentée à titre d'exemple, la paroi latérale 14 du logement 11 forme une pluralité de rentrants 15 dont les portions de parois 15a dirigées vers le centre du logement présentent chacune trois entailles 16 horizontalement adjacentes. Ces entailles partent du bord supérieur desdites portions de parois 15a en s'étendant jusqu'à une certaine distance de la paroi de fond 12. Comme on le voit en particulier sur la figure 3, chaque rentrant 15 présente sur un côté, une portion de paroi 15b sensiblement en forme de L qui définit, avec une bretelle 17 qui lui fait face, formée d'une seule pièce avec l'enveloppe et elle aussi en forme de L, un passage vertical 18 de section sensiblement quadrangulaire, située à l'extérieur du logement 11. En se reportant encore à la figure 3, on voit qu'une portion de la paroi latérale 14 du logement 11 est profilée de manière à définir une formation extérieure 19 qui s'étend en porte-à-faux et dans laquelle sont formés une pluralité de réceptacles adjacents 20 séparés par des cloisons 21. La formation 19 comprend en outre une portion 22 en forme de console qui s'étend sensiblement dans un plan parallèle au plan de la paroi de fond 12 du logement 11. Dans la face supérieure de la portion en forme de console 22, sont ménagés une pluralité de canaux 23 dont chacun part au droit d'un réceptacle 20 correspondant. Sur la paroi de fond 12 du logement 11 font saillie finalement trois protubérances tubulaires désignées par 24 sur la figure 3. On a désigné globalement par 25 sur les figures 3 et 4 une carte de circuits qui porte les composants du circuit de commande du fonctionnement du moteur électrique 1. La carte comprend une plaque 26 à circuits imprimés ayant un contour dont la forme correspond sensiblement à celui du logement 26 de l'enveloppe de support 10. La plaque 26 présente en particulier trois entailles 27 ayant une forme sensiblement en L au-dessus desquelles s'étendent, en porte-à-faux, des transistors mosfet respectifs M1, M2 et M3. Comme on le voit en particulier sur les figures 3 et 4, les bornes des transistors mosfet M1, M2 et M3 sont repliées et soudées à la plaque de circuits 26. A cette plaque sont fixés en outre des éléments conducteurs de connexion 28 qui, dans la réalisation représentée sont sensiblement en forme de L, adjacents à des ouvertures 29 ménagées dans la plaque 26 dans des positions qui correspondent à celles des appendices tubulaires 13 de l'enveloppe 10. Ainsi que ceci ressortira plus clairement de ce qui suit, les éléments conducteurs 28 sont destinés à être connectés aux extrémités des bornes 7 des enroulements du stator qui, à l'état monté, émergent desdits appendices tubulaires 13 de l'enveloppe de support 10. La plaque 26 porte en outre une pluralité de bornes électriques 30, disposées dans l'ordre, dans une position surélevée, près d'un de ses côtés, pour la connexion à des circuits extérieurs. La plaque à circuits imprimés 26 porte en outre d'autres composants du circuit de commande, non représentés sur les dessins. La carte de circuits 25 est disposée dans le logement 11 de l'enveloppe de support 10 de telle manière que la plaque 26 s'étende à un niveau inférieur à celui des bords de sommet de la paroi latérale 14 et des appendices tubulaires 13 (voir en particulier la figure 6) les transistors mosfet M1, M2 et M3 étant disposés à l'extérieur dudit logement 11, en particulier dans les rentrants 15 (figures 2 et 6). Les bornes ou broches de ces transistors s'étendent à travers les entailles 16. Dans le logement 11 de l'enveloppe de support, on coule ensuite une matière 31 isolante de l'électricité, telle qu'une résine synthétique, à l'état liquide ou plastique, jusqu'à un niveau (indiqué par L sur la figure 6) inférieur au niveau du sommet des appendices tubulaires 13 mais de toute façon suffisant pour enrober tous les composant portés par la plaque de circuits imprimés 26 et contenus dans le logement 11. Après cette opération de coulée de la matière isolante, les bornes électriques 30 portées par la plaque 26 émergent de toute façon de la matière isolante coulée, et leurs extrémités se logent dans l'ordre dans les réceptacles définis dans la formation en console 22 de l'enveloppe 10 (figures 2 et 6). Le dispositif de circuits de commande désigné globalement par 9 est avantageusement de nature à être préassemblé et à pouvoir être manipulé comme un ensemble monolithique pour son accouplement à un moteur électrique 1 correspondant. Dans les phases de manipulation et d'accouplement au moteur, les composants du dispositif sont convenablement protégés, aussi bien du point de vue mécanique que du point de vue électrique ainsi que protégés des agents de l'environnement. L'accouplement du dispositif de circuits 9 à un moteur électrique 1 comporte simplement le positionnement de ce dispositif contre l'élément métallique terminal 3 de la structure de support du moteur, de manière telle que les extrémités 7 des enroulements de stator du moteur s'enfilent dans les appendices tubulaires 13 de l'enveloppe de support et émergent au delà de ces appendices tubulaires, dans des positions adjacentes aux éléments conducteurs 28 correspondant qui sont portés par la plaque de circuits 26, conducteurs auxquels ils sont ensuite soudés ou connectés d'une autre façon. L'élément métallique terminal 3 du moteur électrique 1 présente avantageusement, bien que non nécessairement, une pluralité de protubérances 35, placées dans des positions relatives qui correspondent à celles des transistors M1, M2, M3. La hauteur des protubérances 35 est telle que lorsque le dispositif de circuits de commande 9 est assemblé au moteur 1, les transistors Ml, M2, M3 se disposent dans des positions relatives d'échange thermique par rapport à ces protubérances et donc par rapport à l'élément métallique terminal 3 de la structure de support du moteur. Entre les transistors et les protubérances correspondantes 35 de l'élément terminal 3 du moteur peuvent avantageusement, bien que non nécessairement, être interposées de minces feuilles de matière isolante de l'électricité, telles que des matières micacées (Kapton, etc. ) mais capables de permettre une bonne transmission de la chaleur. Une protubérance additionnelle, désignée par 36 sur la figure 2 est avantageusement adjacente à chaque protubérance de l'élément métallique terminal 3 du moteur 1. Les protubérances 36 ont des dimensions telles qu'elles puissent s'introduire dans les passages 18 définis dans l'enveloppe de support 10 du groupe de circuits de commande 9 au moment de l'assemblage de ce groupe avec le moteur. Dans chacune des protubérances 36 est ménagé à l'avance un logement 37 qui a sensiblement la forme d'un C dans la réalisation représentée. L'extrémité d'ancrage 38a d'un organe de poussée élastique correspondant 38, réalisé par exemple en une matière métallique et ayant une allure sensiblement en forme de S, est avantageusement en prise dans ce logement. L'extrémité 38a de chaque organe de poussée élastique 38 a deux branches latérales possédant un profil denté ou dentelé qui permet d'introduire ces branches à force dans les branches latérales du logement de retenue 37 correspondant d'une protubérance 36 de l'élément terminal 3 du moteur. Les profils dentés des extrémités 38a des organes de poussée 38 empêchent de dégager ces organes des logements 37. L'autre extrémité 38b de chaque organe 38 exerce une poussée élastique sur le transistor correspondant qui lui est adjacent, comme ceci est représenté sur la figure 1, en tendant à le maintenir pressé en position relative d'échange thermique avec l'élément métallique terminal du moteur électrique 1. Lorsque l'assemblage est terminé, on peut souder aux bornes 30 du dispositif de circuits de commande 9 des conducteurs de connexion à des circuits extérieurs, dont les extrémités sont convenablement disposées et logées dans les canaux 23 ménagés dans la formation 19 de l'enveloppe de support 10. A cette formation, peut ensuite être accouplé un élément de fermeture (non représenté) qui protège les connexions ainsi réalisées. Un élément de couverture en matière isolante de l'électricité (non représenté) peut ensuite être éventuellement appliqué sur le dispositif de circuits de commande 9 et ancré à l'enveloppe de support 10 ou à l'élément métallique terminal 3 du moteur électrique 1. La surface de l'enveloppe de support 10 dirigée vers l'élément métallique terminal 3 du moteur 1 et/ou la surface extérieure de cet élément métallique terminal 11 peuvent avantageusement, bien que non nécessairement, être profilées de manière qu'au moins un interstice ou passage de ventilation soit défini entre elles. La paroi de fond de l'enveloppe 10 peut en outre former un ou plusieurs appendices tubulaires borgnes, aptes à être introduits dans des ouvertures correspondantes de l'élément métallique 3 du moteur et à loger, par exemple des capteurs, tels que des capteurs à effet Hall. L'élément métallique de support 3 peut être muni d'ouvertures éventuelles positionnées et dimensionnées de manière à réduire les résonances mécaniques à un minimum et à améliorer le refroidissement du moteur. Comme on le voit sur la figure 2, l'élément métallique de support 3 peut présenter au moins une ouverture centrale , par exemple pour l'introduction et le montage d'un support pour l'arbre du moteur. Dans ce cas, la paroi de fond 12 de l'enveloppe 10 présente avantageusement un appendice annulaire 51 saillant (figures 5 et 6) destiné à s'introduire dans ladite ouverture 50, de manière à assurer la fermeture de celle-ci. Bien entendu, diverses modifications et variantes pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit à titre d'exemple non limitatif, sans pour cela sortir du domaine de l'invention. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif de commande (9) pour un moteur électrique (1) qui comprend une structure de support (3) comprenant elle-même un élément porteur en matière métallique (3) solidaire du stator; le moteur présentant une pluralité d'enroulements connectés à une pluralité de bornes (7) qui s'étendent à travers des ouvertures correspondantes (6) dudit élément porteur (3), le dispositif de commande (9) comprenant une plaque de circuits imprimés (25, 26) portant les composants d'un circuit de commande du moteur (1), parmi lesquels, en particulier, un ou plusieurs transistors de puissance (Ml, M2, M3) qui s'étendent en porte- à-faux à partir de ladite plaque de circuits (26); la plaque de circuits (26) portant en outre des éléments conducteurs de connexion (28) destinés à être connectés aux extrémités des bornes (7) connectées aux enroulements du moteur, et une pluralité de bornes électriques (30) pour la connexion à des circuits extérieurs; Le dispositif de commande (9) étant caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe de support (10) en matière isolante de l'électricité, apte à être fixée audit élément métallique porteur (3) de la structure de support du moteur, sur le côté opposé au stator; cependant que, à partir de la paroi de fond (12) de ladite enveloppe (10) s'étendent une pluralité d'appendices tubulaires (13) venus d'une seule pièce, aptes à être traversés par les bornes (7) de connexion aux enroulements du moteur (1); l'enveloppe (10) définissant un logement en forme de cuvette profilée qui, dans la situation d'utilisation, est dirigée du côté opposé audit élément métallique porteur (3) du moteur, ladite plaque de circuits (26) étant disposée dans le logement (11) de l'enveloppe de support (10) à un niveau inférieur à celui des sommets desdits appendices tubulaires (13), lesdits transistors (Ml, M2, M3) étant disposés à l'extérieur du logement (11) de telle manière que, dans l'état monté sur le moteur (1), lesdits transistors (M1, M2, M3) soient susceptibles de se disposer en position relative d'échange thermique avec l'élément métallique porteur (3) de la structure de support du moteur (1), ledit logement (11) étant rempli d'une matière isolante de l'électricité (31) coulée à l'état liquide ou plastique puis durcie, dans laquelle sont enrobés les composants de circuits portés par la plaque (26) et contenus dans ledit logement (11), lesdites bornes électriques (30) et lesdits éléments conducteurs de connexion (28) de la plaque de circuits sortant de la matière isolante (31). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une portion de la paroi latérale (14) dudit logement (11) est profilée de manière à définir une formation extérieure (19) en porte-à-faux, dans laquelle sont formés une pluralité de réceptacles isolés (20) dans chacun desquels est logée une borne électrique respective (30) de ladite plaque de circuits (26). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits réceptacles (20) communiquent avec des canaux respectifs (23) ménagés dans ladite formation (19, 22) et aptes à loger des conducteurs électriques respectifs destinés à établir la connexion entre lesdites bornes (30) de la plaque (26) à des circuits extérieurs. 4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 ou 3, caractérisé en ce que la paroi latérale (14) de l'enveloppe de support (10) forme des rentrants (15) dans lesquels sont disposés extérieurement lesdits transistors (M1, M2, M3). 5. Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, pour chacun desdits transistors (Ml, M2, M3), un organe de poussée élastique respectif (38) qui, à l'état monté sur le moteur (1), est apte à maintenir le transistor correspondant (M1, M2, M3) pressé vers ledit élément métallique porteur (3) de il la structure de support du moteur (1). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque organe de poussée élastique (38) présente une portion d'ancrage (38a) apte à être introduite et retenue dans un logement correspondant (37) ménagé dans l'élément métallique porteur (3) du moteur, et d'une portion de poussée incurvée (38b) apte à exercée une poussée contre le transistor (Ml, M2, M3). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la portion d'ancrage (38a) de chaque organe de poussée élastique (38) a une section sensiblement en forme de C, avec des branches latérales ayant un profil terminal denté ou dentelé, apte à l'empêcher de se dégager du logement de retenue (37) correspondant. 8. Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, sur le côté opposé de la paroi de fond (12) du logement (11), lesdits appendices tubulaires (13) présentent des prolongements respectifs (13a) aptes à s'insérer dans les ouvertures (6) de l'élément métallique porteur (3) du moteur (1), d'o émergent les bornes (7) connectées aux enroulements du moteur. 9. Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de l'enveloppe de support (10) qui est dirigée vers le moteur (1) et/ou la surface de l'élément métallique porteur (3) du moteur qui est dirigée vers elle, sont conformées de telle manière qu'au moins un interstice ou passage de ventilation soit défini entre l'enveloppe de support (10) et ledit élément métallique porteur (3). 10. Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes, pour un moteur (10) dont l'élément métallique porteur (3) présente au moins une ouverture (50), caractérisé en ce que, dans la paroi de fond (12) de ladite enveloppe de support (10), est ménagée une formation saillante (51) apte à s'introduire dans ladite ouverture (50) et à en assurer la fermeture.