Brevet FR2799904A3 — publié le 20010420

FR 2799904 A3 20010420 FR 0013280 A 20001017 GROUPE PORTE-BALAIS La présente invention concerne un groupe porte- balais destiné à un moteur électrique à courant continu équipé d'un collecteur, utilisable par exemple pour l'actionnement d'un ventilateur associé au radiateur d'un système de refroidissement du moteur a combustion interne d'un véhicule automobile. La commande de la vitesse de rotation d'un moteur électrique ainsi constitué s'effectue en général au moyen d'un circuit de puissance comprenant des commutateurs électromécaniques (relais) typiquement situés à l'extérieur de la carcasse ou enveloppe moteur électrique. Ces solutions, largement utilisées dans la pratique, ont pour inconvénient qu'elles obligent à prévoir et à monter une enveloppe ou boîtier spécial pour ces interrupteurs électromécaniques de puissance, ainsi qu'à prévoir et a relier des câbles électriques entre ces interrupteurs et le moteur proprement dit. La présente invention a pour objet de réaliser un groupe porte-balais qui permette de surmonter les inconvénients des solutions traditionnelles du susmentionné. Cet objet ainsi que d'autres sont atteints selon l'invention par un groupe porte-balais destiné à moteur électrique à courant continu équipé d'un collecteur, comprenant une plaquette de support annulaire, faite dans un matériau électriquement isolant, sur une face de laquelle, dans des positions diamétralement opposées, sont fixées au moins une première et une deuxième gaines de guidage dans lesquelles sont montés des balais conducteurs coulissants respectifs destinés à agir sur le collecteur du moteur et/ou, sur la plaquette support, étant prévues des pistes, faites en matériau électriquement conducteur, auxquelles sont fixés raccordés électriquement des composants électriques et électroniques d'un circuit de commande du moteur comprenant au moins un interrupteur électronique à ,état solide relié aux balais et présentant une borne d'entrée destinée à un signal de commande, et composants passifs de polarisation de l'interrupteur électronique. Avantageusement, auxdites pis conductrices de la plaquette de support sont en outre fixés et reliés électriquement des dispositifs à semi- conducteurs de protection contre les surtensions. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit, effectuée à siirple titre dlexenple limitatif en référence aux dessins joints, sur lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'un groupe porte balais selon l'invention ; la figure 2 est un schéma électrique qui représente les liaisons entre les divers ccnposants électriques et électroniques du groupe porte-balais de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en perspective, en partie éclatée, qui représente un autre groupe porte-balais selon l'invention, et la figure 4 est un schéma électrique qui représente un mode de raccordement possible des conposants électriques et électroniques du groupe porte-balais selon la figure 3. Le numéro de référence 1 sur les f igures 1 et 2 igne globalement un groupe porte-balais selon l'invention. Ce groupe comprend une plaquette de support 2, de forme essentiellement annulaire, faite à partir d'un matériau électriquement isolant, tel que, par exemple, la Vetronite. La plaquette 2, d'une manière connue en soi, présente une ouverture centrale 3 susceptible de permettre le passage du collecteur (non représenté) d'un moteur électrique à courant continu. Sur une face de la plaquette 2, dans des positions diamétralement opposées, sont fixées deux gaines de guidage 4 et 5 dans lesquelles sont montés des balais conducteurs respectifs coulissant axialement et 7. D'une manière connue en soi, ces balais sont poussés par des moyens élastiques associés l'un en direction de l'autre et sont destinés à agir sur le collecteur du moteur. Sur et/ou dans cette plaquette de support 2 sont prévues des pistes en matériau électriquement conducteur auxquelles sont fixés et raccordés électriquement des composants électriques et électroniques d'un circuit de commande du moteur, dont on parlera plus en détail ci-après, ainsi les extrémités de câbles électriques isolés 8 (figure 1) pour l'alimentation en tension et l'application d'un signal de commande à ce circuit. En référence aux figures 1 et 2, ce circuit de commande comprend un interrupteur électronique a l'état solide Q, de manière avantageuse un transistor de type MOSFET dont le drain est relié à un des balais et la source est destinée à être reliée au pôle négatif d'une source de tension continue d'alimentation (batterie) B. La grille de l'interrupteur Q est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance Rl (figure 2), à un câble de raccordement 8 destiné à permettre l'application d'un signal électrique de commande à interrupteur. Une autre résistance R2 est reliée entre la grille et le drain du transistor Q. Une diode Zener Zl reliée de la même façon entre la grille et la source du transistor Q. Une autre diode Zener Z2 a son anode reliée à la grille du transistor Q et sa cathode reliée à la cathode d'une diode D dont l'anode est reliée drain du transistor Q. Un condensateur C est relié en parallèle entre balais 6 et 7, dont le premier est destiné à être relié en fonctionnement au pôle positif de la source de tension d'alimentation B. Dans le groupe porte-balais décrit ci-dessus, le circuit de commande de puissance du moteur est, de façon avantageuse, "embarqué" sur la même plaquette de support que celle qui porte les balais 6 et 7. Cette solution évite d'avoir à prévoir et à monter séparément ce circuit de commande,' et fait en outre les câblages habituels, qu'il fallait prévoir pour relier le circuit de commande au moteur électrique dans les solutions de l'art antérieur, ne sont plus nécessaires. On obtient en définitive une simplification notable au point de vue structurel, avec une réduction du nombre de pièces à préassembler, à monter et interconnecter. En référence à la figure 1, l'enveloppe ou boîtier du transistor MOSFET Q, qui est reliée drain, est soudée, de manière commode, sur une piste, d'alimentation 9 ménagée sur la plaquette de support et sert en même temps de dissipateur thermique et de contact électrique, optimisant ainsi l'exploitation de la surface du circuit imprimé réalisé sur plaquette de support. Sur la figure 3 est représentée une variante de mode de réalisation d'un groupe porte-balais selon l'invention. Sur cette figure, on a là encore attribué aux pièces et éléments déjà décrits les memes numéros de référence. Dans le groupe porte-balais 1 de la f igure 3, sur la plaquette de support 2, sont fixées quatre gaines de guidage 4, 5, 14, 15, angulairement équidistantes, dans lesquelles sont montés des balais conducteurs respectifs coulissants 6, 7, 16, 17 destinés à agir sur le collecteur du moteur électrique. Sur et/ou dans la plaquette de support 2 sont ménagées des pistes conductrices auxquelles sont fixés et électriquement reliés des composants électriques et électroniques d'un circuit de commande de puissance qui présente, par exemple, le schéma représenté sur la figure 4. Selon ce schéma, les balais 6 et 7 sont interconnectés les uns avec les autres, et, par l'intermédiaire d'un inducteur Ll, sont destinés à être reliés au pôle positif de la source de tension d'alimentation B. A chacun des balais 16 et 17 sont reliés des circuits de commande respectifs ayant une même topographie et comprenant chacun essentiellement les mêmes composants que ceux déjà décrits en référence au circuit de la figure 2. Ces circuits comprennent en particulier des interrupteurs électroniques respectifs à l'état solide, en particulier un transistor MOSFET, désignés par Ql et Q2. Les sources de ces transistors sont interconnectées les unes avec les autres et, par l'intermédiaire d'un inducteur L2, sont destinées à être reliées au PÔle négatif de la source de tension d'alimentation B. La lettre C sur la figure 4 désigne un condensateur relié de manière à se trouver, fonctionnement, en parallèle avec la source de tension. Le circuit de commande selon les figures 3 et présente deux entrées de commande, reliées aux grilles des transistors Ql et Q2. Ce circuit de commande permet de piloter le moteur électrique de la façon dite "à balais commutés", pour déclencher un fonctionnement dans lequel deux, trois ou quatre balais sont actifs. Sur la figure 3, tous les composants du circuit de commande ne sont pas explicités graphiquement. D'autre part, les deux transistors MOSFET Ql et Q2 sont représentés. Dans le mode de réalisation illustré ' titre d'exemple, ces transistors sont physiquement disposés sur la face de la plaquette de support 2 est opposée à celle à laquelle sont fixées les gaines de guidage pour les balais. Les bornes de ces transistors sont soudées à des pistes conductrices reliées ménagées sur la face inférieure de la plaquette de support 2. Auxdits transistors est associé de manière commode un dissipateur thermique massif, que celui indiqué en 20 sur la figure 3. Ce dissipateur présente une forme globale annulaire, avec deux appendices 21 et 22 qui font saillie radialement vers l'extérieur, qui sont placés et bloqués en contact avec les dissipateurs des transistors Ql et Q2 l'intermédiaire de pinces 30. # Le dissipateur 20 peut être fixé à la plaquette de support 2 à l'aide de tétons 23 de ce dissipateur qui, lors du montage, sont insérés dans des ouvertures ou trous correspondants 24 de la plaquette 2. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, sur la face inférieure de la plaquette de support est fixé un connecteur multipolaire 25, relié aux bornes d'alimentation et d'entrée des signaux de commande circuit de commande porté par cette plaquette. Le groupe porte-balais décrit ci-dessus en référence figures 3 et 4 présente également les mêmes avantages que ceux mis en évidence ci-dessus en rapport avec groupe porte-balais représenté sur les figures 1 et 2. Bien entendu, tout en conservant le principe de l'invention, les formes de mise en #uvre et les détails de réalisation pourront être largement modifiés par rapport éléments décrits et illustrés à simple titre d'exemple non limitatif, sans pour autant sortir de la portee de l'invention. REVENDICATIONS 1. Groupe porte-balais (1) destiné à un moteur électrique à courant continu équipé d'un collecteur comprenant une plaquette de support annulaire (2), faite dans un matériau électriquement isolant, sur une face laquelle, dans des positions diamétralement opposées sont fixées au moins une première et une deuxième gaines de guidage (4, 5 ; 14, 15) dans lesquelles sont montés des balais conducteurs coulissants respectifs ( , 7 16, 17) destinés à agir sur le collecteur du moteur et/ou, sur ladite plaquette de support (2) étant prévues des pistes, faites en matériau électriquement conducteur, auxquelles sont fixés et raccordés électriquement des composants électriques électroniques (Q ; Q1, Q2 ; Rl, R2 ; Zl, Z2, ... d'un circuit de commande du moteur comprenant au moins un interrupteur électronique à l'état solide (Q ; Q1, Q2) relié auxdits balais (6, 7 ; 16, ) et présentant une borne d'entrée destinée à un signal de commande, et des composants passifs (Rl, R2) de polarisation dudit interrupteur électronique (Q ; Q1, Q2). 2. Groupe porte-balais selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'auxdites pistes faites en matériau electriquement conducteur de la plaquette de support (2) sont en outre reliés des câbles électriques isolés (8) pour l'alimentation en tension et l'application d'un signal électrique de commande audit circuit de commande. 3. Groupe porte-balais selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que auxdites pistes conductrices de la plaquette de support (2) sont en outre f ixés et reliés électriquement des dispositifs à semi- conducteurs (z2, D3) de protection contre les surtensions. 4. Groupe porte-balais selon une des revendications précédentes, caractérisé ce que les composants dudit circuit de commande sont disposés sur la même f ace de la plaquette de support ) que celle sur laquelle sont fixées lesdites gaines de guidage (4, 5 ; 14, 15) pour les balais (6, 7 ; 16, 17). 5. Groupe porte-balais selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un interrupteur électronique est un transistor MOSFET (Q ; QI, Q2) équipé d'un dissipateur thermique qui est soudé sur une piste d'alimentation en tension (9) portée sur ladite plaquette de support (2). 6. Groupe porte-balais selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit au moins un interrupteur électronique est un transistor MOSFET (QI, Q2) disposé sur la face de la plaquette de support (2) qui est opposée à celle sur laquelle sont fixées lesdites gaines porte-balais (4, 5 ; 14, 15) et ayant un dissipateur thermique placé relation d'échange thermique avec une structure dissipatrice (20) fixée à ladite plaquette de support (2 .