Brevet FR2794299A1 — publié le 20001201

L'invention concerne les porte-balais pour machine électrique de véhicule, notamment pour alternateur, alterno-démarreur et démarreur. On connaît un tel porte-balais muni d'un support isolant, d'une embase métallique et d'un composant de commande à semi-conducteur. Dans ce porte-balais, la chaleur générée par le composant de commande est transférée à l'embase, puis de l'embase, elle est transférée vers l'extérieur par conduction ou par convection. Cette dissipation peut s'avérer insuffisante et entraîner des surchauffes réduisant la durée de vie du porte-balais. Un but de l'invention est de fournir un porte- balais permettant une meilleure évacuation de la chaleur. En vue de la réalisation de ce but, on prévoit selon l'invention un porte-balais de machine électrique de véhicule comportant un circuit électrique comprenant au moins un composant de commande à semi- conducteur et au moins un moyen de dissipation de chaleur métallique en contact avec le milieu ambiant et agencé pour recevoir de la chaleur du composant de commande dans lequel le moyen de dissipation est composé de deux parties distinctes. Ainsi une partie du moyen de dissipation, formant dissipateur, assure uniquement la fonction d'évacuation de la chaleur. Il peut donc être librement conçu pour évacuer rapidement une grande quantité de chaleur et éviter tout risque de surchauffe, contrairement à l'embase qui doit être réalisée en fer, fer-nickel ou cuivre pour respecter les coefficients de dilatation des composants électroniques de commande. Avantageusement, le porte-balais comporte un support et une embase fixée au support, ladite embase, recevant le composant électronique formant une première partie du moyen de dissipation. Ainsi, l'embase, en contact avec le milieu ambiant, constitue le dissipateur ou l'un des dissipateurs du porte-balais. Avantageusement, le porte-balais comporte un support et une embase fixée au support, ladite embase recevant d'une part, le composant électronique sur une de ses faces, et d'autre part, un dissipateur sur l'autre face, ledit dissipateur formant une deuxième partie du moyen de dissipation. Avantageusement, le support est surmoulé sur l'embase. Avantageusement, le support est surmoulé sur le dissipateur. Avantageusement, le dissipateur est rapporté sur le support. Avantageusement, le dissipateur est fixé par vis sur le support. Avantageusement, le porte-balais comprend une couche thermiquement conductrice interposée entre l'embase et le dissipateur. Avantageusement, l'embase et le dissipateur sont en contact direct. Avantageusement, l'un au moins parmi l'embase et le dissipateur présente des reliefs saillants aptes à pénétrer dans le matériau de l'autre parmi l'embase et le dissipateur lorsqu'ils sont placés en position de fonctionnement du porte-balais. Ainsi, on assure une bonne transmission de chaleur entre l'embase et le dissipateur même si leur contact mutuel surface contre surface est médiocre, voire absent. Avantageusement, le dissipateur est en aluminium. On prévoit également selon l'invention une machine électrique de véhicule comprenant un porte-balais selon l'invention. Lorsque le dissipateur est fixé par vis comme précité, on pourra prévoir que la ou au moins l'une des vis de montage du dissipateur sur le support assure en outre la fixation du porte-balais sur un carter de la5 machine. Ainsi, la ou les mêmes vis assurent la fixation du dissipateur au porte-balais et la fixation du porte- balais à la machine. Avantageusement, un élément thermiquement isolant est interposé entre la ou chaque vis et le dissipateur. On évite ainsi la transmission de chaleur du carter jusqu'au dissipateur via la ou les vis. La machine pourra être un alternateur, un alterno- démarreur ou un démarreur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description suivante de quatre modes préférés de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs. Aux dessins annexés: - la figure 1 est une vue de dessus d'un porte-balais selon un premier mode préféré de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue de dessous du porte-balais de la figure 1; - la figure 3 est une vue à plus grande échelle d'un détail de la figure 2; - la figure 4 est une vue en section du porte-balais de la figure 3 suivant le plan IV-IV; - la figure 5 est une vue en coupe d'un porte-balais selon un deuxième mode de réalisation, fixé à la machine; et - les figures 6 et 7 sont des vues en coupe de détail illustrant les troisième et quatrième modes de réalisation de l'invention. On a illustré aux figures 1 à 4 un premier mode de réalisation du portebalais selon l'invention, destiné en l'espèce à un alterno- démarreur de véhicule automobile. Le porte-balais 2 comporte un support 4 essentiellement plan en matière plastique électriquement isolante, présentant des orifices 6, ici au nombre de trois, pour sa fixation à un carter de la machine, sur un palier de celui-ci. Le porte- balais comporte une cage à balais 8 renfermant des balais destinés à venir en contact avec un collecteur de la machine. Le porte- balais comporte un connecteur 10 destiné à recevoir un module de connexion du véhicule. Le porte-balais comporte un composant de commande 12 à semi-conducteur du type Asic (circuit intégré) ou hybride, connu en soi. Le composant 12 est fixé à une embase métallique 14, éventuellement par l'intermédiaire d'une couche de colle bonne conductrice de la chaleur. Le porte-balais comporte des languettes ou traces métalliques 16 sur lesquelles le support 4 est surmoulé. Les languettes 16 sont connectées au composant 12 par des fils 18 classiques non illustrés. Elles sont par ailleurs connectées aux autres éléments électriques du circuit. Comme illustré sur la figure 4, l'embase 14 a ici une forme profilée en " U " à fond plat 20. L'embase résulte du pliage d'une feuille de métal. Une grande portion du fond 20 essentiellement parallèle au plan du support 4 s'étend dans une ouverture traversante 22 du support 4. Le composant 12 est fixé à l'embase 14 dans cette ouverture. L'embase présente deux flancs 24 parallèles entre eux, perpendiculaires au fond 20 et s'étendant d'un côté du fond opposé au composant 12. Le support 4 est surmoulé sur l'embase de sorte que les flancs 24 font saillie d'une face du support sur une plus grande partie de leur longueur et baignent dans l'air ambiant. Le porte-balais comporte un dissipateur principal profilé 26 à trois ailes planes 28 parallèles entre elles et muni d'une base 27. Ce dissipateur est rapporté sur le support 4, ici par clipsage, de sorte que sa base 27 vient en contact surfacique avec la face du fond 20 de l'embase du côté opposé au composant 12 et que les ailes 28 s'étendent parallèlement aux flancs 24 en regard de ceux-ci. Le dissipateur principal 26 est en 5 aluminium. Les ailes 28 baignent ainsi dans l'air ambiant extérieur à la machine. En fonctionnement, la chaleur dégagée par le composant 12 est transmise par contact au fond 20 de l'embase, puis aux flancs 24 de l'embase et au dissipateur principal. Ce dernier assure la plus grande partie de l'évacuation de la chaleur dégagée par le composant. Une petite partie de la chaleur est évacuée par les flancs 24. L'embase fait donc office de dissipateur secondaire. Les ailes 28 et les flancs 24 sont refroidis par l'air ambiant extérieur à la machine. La figure 5 illustre un deuxième mode de réalisation. Dans celui-ci, le support 4 est encore surmoulé sur l'embase 14 qui a ici une forme plane. L'embase porte le composant 12 par l'intermédiaire d'une couche de colle thermiquement conductrice 30. Le dissipateur 26 a ici une forme essentiellement plane. Il est fixé au support 4, parallèlement à celuici. Le dissipateur 26 comporte une proéminence 32 s'étendant dans l'ouverture 22 et ayant une face plane d'extrémité venant en contact surfacique avec la face de l'embase 14 opposée au composant 12, lequel est dirigé vers la machine. La machine comporte des vis de fixation 34 traversant chacune un orifice du dissipateur 26, un orifice du support 4 et un orifice d'un palier 36 du carter de la machine. Ainsi, les mêmes vis 34 assurent la fixation du dissipateur 26 au support 4 et la fixation du support 4 à la machine. La chaleur dégagée par le composant 12 est transmise à la colle conductrice 30 puis à l'embase 14 et au dissipateur 26, lequel baigne dans l'air ambiant par sa face opposée au support. Le dissipateur pourrait ici encore avoir des ailes. Le porte-balais comporte des rondelles thermiquement isolantes 37, par exemple en élastomère, interposées entre la tête des vis 34 et le dissipateur 26, de sorte que la chaleur du palier 36 transmise aux vis ne se transmet pas au dissipateur. On pourra aisément concevoir le dissipateur de façon à réduire au minimum ses contacts avec les tiges des vis. Dans le mode de réalisation de la figure 6, qui est librement compatible avec les deux précédents, le support 4 est surmoulé sur l'embase 14 et sur le dissipateur 26 qui sont ainsi par ce moyen fixés l'un à l'autre. Dans le mode de réalisation de la figure 7, lui aussi librement compatible avec les trois précédents, l'embase 14 présente sur sa face opposée au composant 12 des reliefs aiguisés 38 s'étendant en saillie. Ces reliefs pénètrent dans la face en regard du dissipateur 26 lorsque l'embase est accolée au dissipateur. Ces reliefs 38 constituent des ponts thermiques pour l'évacuation de la chaleur vers le dissipateur 26. Certains au moins des reliefs pourraient être portés par le dissipateur. Dans chacun de ces modes de réalisation, on pourra interposer une couche thermiquement conductrice entre l'embase et le dissipateur. REVENDICATIONS 1. Porte-balais (2) de machine électrique de véhicule, comportant: - un circuit électrique comprenant un composant de commande (12) à semi-conducteur; et - au moins un moyen de dissipation de chaleur métallique (14, 26) en contact avec le milieu ambiant et agencé pour recevoir de la chaleur du composant de commande (12), caractérisé en ce que le moyen de dissipation (14,26) est composé de deux parties distinctes. 2. Porte-balais selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un support (4) et une embase (14) fixée au support, ladite embase, recevant le composant (12), formant une première partie du moyen de dissipation (14,26). 3. Porte-balais selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un support (4) et une embase (14) fixée au support, ladite embase recevant d'une part, le composant (12) sur une de ses faces, et d'autre part, le dissipateur (26) sur l'autre face, ledit dissipateur formant une deuxième partie du moyen de dissipation (14,26). 4. Porte-balais selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que le support (4) est surmoulé sur l'embase (14). 5. Porte-balais selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le support (4) est surmoulé sur le dissipateur (14, 26). 6. Porte-balais selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le dissipateur (26) est rapporté sur le support (4). 7. Porte-balais selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dissipateur (26) est fixé par vis (34) sur le support (4). 8. Porte-balais selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une couche thermiquement conductrice (30) interposée entre l'embase (14) et le dissipateur (26). 9. Porte-balais selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que l'embase (14) et le dissipateur (26) sont en contact direct. 10. Porte-balais selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'un (14) au moins parmi l'embase (14) et le dissipateur (26) présente des reliefs saillants (38) aptes à pénétrer dans le matériau de l'autre (26) parmi l'embase et le dissipateur lorsqu'ils sont placés en position de fonctionnement du porte- balais. 11. Porte-balais selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le dissipateur (26) est en aluminium. 12. Machine électrique (3) de véhicule, caractérisée en ce qu'elle comprend un porte-balais (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11. 13. Machine électrique (3) de véhicule, caractérisée en ce qu'elle comprend un porte-balais selon la revendication 7, la ou au moins l'une des vis (34) de montage du dissipateur (26) sur le support (4) assurant la fixation du porte-balais (2) sur un carter de la machine. 14. Machine selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'un élément thermiquement isolant (37) est interposé entre la ou chaque vis (34) et le dissipateur (26). 15. Machine selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisée en ce qu'il s'agit d'un alternateur, d'un alterno-démarreur ou d'un démarreur.