Brevet FR2816100A1 — publié le 20020503

DISPOSITIF ELECTROMAGNETIOUE ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif électromagnétique tel qu'un moteur ou similaire, par exemple utilisé dans une boîte de transmission contenant de l'huile. Description de l'art connexe La figure 4 est une vue en plan du moteur pas-à- pas 1. La figure 5 est une vue en coupe du moteur pas- à-pas 1 représenté sur la figure 4 le long d'une ligne V-V. La figure 6 est une vue en coupe du moteur pas-à- pas 1 représenté sur la figure 5 le long d'une ligne VI-VI. La figure 7 est une vue en coupe du moteur pas- à-pas 1 représenté sur la figure 5 le long d'une ligne VII-VII. La figure 8 est une vue en perspective d'une portion critique du moteur pas-à-pas 1 représenté sur la figure 4. Sur les dessins, le moteur pas-à-pas de type à aimant permanent 1, inclus dans une boîte de transmission (non représentée) contenant de l'huile, comprend un boîtier en résine 2, un logement cylindrique en résine 12 relié au boîtier 2, un corps de moteur 3 situé dans le boîtier 2, un arbre 4 apte à être entraîné en rotation par le corps de moteur 3, et une structure de conversion pour convertir le mouvement rotatif de l'arbre 4 en un mouvement linéaire. Le boîtier 2 et le logement 12 forment un couvercle. 2 2816100 Le corps de moteur 3 comprend un stator 5 fixé au boîtier 2 et un rotor 6 fixé à l'arbre 4. Le stator 5 comprend une bobine 7 ayant un conducteur réalisé avec un câble de cuivre couvert d'un film d'isolation qui est enroulé plusieurs fois, des bornes de bobine 8 sortant de la bobine 7, des *bornes de connecteur 9 connectées aux bornes de la bobine 8, et des bornes extérieures 25 connectées aux bornes du connecteur 9. Le rotor 6 comprend une douille 10 fixée à l'arbre 4 et un aimant permanent creux cylindrique 11 fixé à la douille 10. Le logement 12 est fixé à une première extrémité au boîtier 2 au moyen de plusieurs vis 12A qui s'étendent parallèlement à l'arbre 4. Le boîtier 2 est fourni avec un orifice de raccordement circulaire 2a ménagé à l'intérieur, et le logement 12 est fourni avec un élément de raccordement 12a de façon à être inséré dans l'orifice de raccordement 2a. Sur la figure 6, l'élément de raccordement 12a est muni de trois saillies de positionnement 12b sur la périphérie extérieure de l'élément de raccordement 12a, les saillies de positionnement 12b saillant dans les directions radiales et au contact de la périphérie interne de l'orifice de raccordement 2a. Le logement 12 est fourni avec une cannelure annulaire 12c ménagée à l'intérieur, sur une face reliée au boîtier 2. Le logement 12 est fourni ici avec un orifice 12d communiquant entre l'extérieur et l'intérieur du logement 12, l'orifice 12d étant ménagé sur une face latérale du logement 12. Un filtre 13 permettant de capturer la contamination de l'huile est situé dans 3 2816100 l'orifice 12d. L'arbre 4 est soutenu de manière rotative par des paliers 14 et 15. Le palier 15 fixé dans le logement 15 est un palier de type joint caoutchouc. Le logement 12 est doté, à une seconde extrémité, opposée à la première extrémité fixée au boîtier 2, d'une tige 16 qui va et vient le long de l'axe de l'arbre 4 lors de la rotation de l'arbre 4. La tige 16 est insérée dans le logement 12 à l'extrémité de base de la tige 16, et l'autre extrémité de la tige 16 ressort de la seconde extrémité du logement 12. La tige 16 est située ici dans un orifice 16a communiquant entre l'intérieur du logement 12 et l'intérieur de la tige 16. Le logement 12 est muni, sur la face intérieure de la seconde extrémité, d'un manchon 17 pour guider la tige 16 dans un mouvement linéaire, d'un joint étanche à l'huile 18 pour éviter que la contamination ne pénètre de la périphérie extérieure de la tige 16, et un tampon annulaire 19 pour limiter le mouvement linéaire de la tige 16. La structure de conversion comprend une partie filetée 4a de l'arbre 4, un élément de guidage en résine 20 disposé à l'extrémité de base de la tige 16 et accouplé à la partie filetée 4a et un tampon métallique 21 pour limiter le mouvement linéaire de la tige 16 de l'autre côté du tampon annulaire 19. L'élément de guidage 20 et le tampon 21 comprennent des faces de tampon 20b et 21a, respectivement, perpendiculaires à l'axe rotatif de l'arbre 4. Sur la figure 7, l'élément de guidage 20 est doté de saillies limitant la rotation 20a pour limiter la rotation de la 4 2816100 tige 16 formée en s'étendant dans les directions radiales à la périphérie extérieure de l'élément de guidage 20. Avec ce dispositif, l'élément de guidage 20 est déplacé dans la direction axiale de l'arbre 4 par sa rotation. La tige 16 est montée avec un élément en résine 22 à raccorder à la première articulation 30 à l'extrémité opposée à l'extrémité de base de la tige 16. Dans le moteur pas-à-pas 1 ayant la configuration ci-dessus, quand un courant électrique est appliqué à la bobine 7 via les connecteurs 25, un champ magnétique entraîné par rotation est généré dans la bobine 7, en faisant ainsi tourner le rotor 6 et l'arbre 4 comme une unité. L'arbre 4 est raccordé à l'élément de guidage 20 au niveau de la partie filetée 4a de l'arbre 4, et le mouvement rotatif de l'élément de guidage 20 est limité, le mouvement rotatif de l'arbre 4 est ainsi converti en un mouvement linéaire de l'élément de guidage 20 et de la tige 16. Par le mouvement linéaire de la tige 16 dans les deux directions, la soupape de commande de transmission (non représentée) est ouverte et fermée, ce qui fait varier le rapport des vitesses de rotation entre l'arbre de commande et l'arbre du moteur, comme décrit ci-dessus. Un moteur pas-à-pas 1 connu étant utilisé dans de l'huile contenant du soufre et des composés de soufre, le revêtement extérieur d'un conducteur est endommagé à cause d'un fait décrit ci-dessous, une réaction chimique est alors générée entre le soufre et les composés de soufre et un câble en cuivre du conducteur 2816100 à un endroit o le revêtement extérieur du conducteur est endommagé, et le cuivre du câble en cuivre se dissout à cause du gradient potentiel entre les câbles de cuivre adjacents, en provoquant ainsi des court- circuits ou des déconnexions. (A) Quand des étincelles se forment sur une bobine , une grande pression de moulage est appliquée au corps de moteur 3 lorsque le logement 12 est moulé à l'aide d'un moulage par injection, et le revêtement extérieur d'un conducteur est endommagé à cause des étincelles. (B) Quand une bobine 7 est formée par l'enroulement du conducteur autour de la bobine 50, le revêtement extérieur du conducteur est endommagé par le frottement entre la bobine 50 et le conducteur. (C) Quand le conducteur est enroulé autour de la bobine 50, le conducteur adhère à la bobine et le revêtement extérieur est thermo-soudé sur la bobine 50. Ensuite, le revêtement extérieur du conducteur est endommagé par une contrainte thermique générée par la différence de matériaux entre la bobine 50 et le revêtement extérieur. (D) Quand l'épaisseur du revêtement extérieur du conducteur est inférieure à la taille de l'étincelle, une pointe de l'étincelle atteint le conducteur quand celui-ci est enroulé autour de la bobine 50, en endommageant ainsi le revêtement extérieur du conducteur. RESUME DE L'INVENTION 6 2816100 La présente invention est destinée à résoudre les problèmes ci-dessus et un objet de la présente invention consiste à fournir un dispositif électromagnétique dans lequel le revêtement extérieur d'un conducteur est protégé contre les dommages, et dans lequel le risque de court-circuits et de déconnexion dans le conducteur est réduit. Dans ce but, selon la présente invention, un dispositif électromagnétique, utilisé dans un boîtier contenant de l'huile, comprend: un corps de dispositif électromagnétique comprenant une bobine formée d'un conducteur enroulé autour d'une autre bobine et un élément de couverture renfermant la bobine; et un couvercle pour recouvrir le corps du dispositif électromagnétique, dans lequel l'élément de couverture protège la bobine contre l'exposition directe à la pression de moulage quand le couvercle est réalisé à l'aide d'un moulage par injection, en recouvrant la bobine. Selon un autre aspect de la présente invention, un dispositif électromagnétique utilisé dans un boîtier contenant de l'huile, comprend: une bobine et un conducteur enroulé autour de la bobine et revêtu d'un revêtement extérieur, dans lequel la bobine comprend un matériau ayant des caractéristiques lubrifiantes compatibles avec le matériau du revêtement extérieur. Selon encore un autre aspect de la présente invention, un dispositif électromagnétique utilisé dans un boîtier contenant de l'huile comprend une bobine, un conducteur enroulé autour de ladite bobine et revêtu d'un revêtement extérieur, et un matériau ayant des 7 2816100 caractéristiques lubrifiantes déposé sur la surface de la bobine. Selon encore un autre aspect de la présente invention, le dispositif électromagnétique utilisé dans un boîtier contenant de l'huile comprend: une bobine et un conducteur enroulé autour de la bobine et revêtu d'un revêtement extérieur, dans lequel l'épaisseur du revêtement extérieur du conducteur dépasse la taille d'une étincelle produite sur la bobine. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 est une vue en coupe d'un moteur pas- à-pas selon un premier mode de réalisation de la présente invention; La figure 2 est une vue en perspective d'une portion critique d'un élément de couverture représenté sur la figure 1; La figure 3 est une vue en coupe critique d'un moteur pas-à-pas selon un troisième mode de réalisation de la présente invention; La figure 4 est une vue en plan d'un moteur pas-à- pas connu; La figure 5 est en vue en coupe du moteur pas-à- pas connu, représenté sur la figure 4 le long d'une ligne V-V; 8 2816100 La figure 6 est une vue en coupe du moteur pas-à- pas connu, représenté sur la figure 5 le long d'une ligne VI-VI; La figure 7 est une vue en coupe du moteur pas-à- pas connu, représenté sur la figure 5, le long d'une ligne VII-VII; et La figure 8 est une vue en perspective d'une portion critique du moteur pasà-pas connu, représenté sur la figure 4. DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES Premier mode de réalisation La figure 1 est une vue en coupe d'un moteur pas- à-pas 100 utilisé dans un dispositif électromagnétique. Le moteur pas-à-pas de type à aimant permanent 100 logé dans un boîtier de transmission (non représenté) contenant de l'huile comprend un boîtier en résine 2, un logement cylindrique en résine 12 raccordé au boîtier 2 à une extrémité du logement 12, un corps de moteur 51 qui est un dispositif électromagnétique disposé dans le boîtier 2, un arbre 4 apte à être entraîné en rotation par le corps de moteur 51 et une structure de conversion 31 pour convertir le mouvement rotatif de l'arbre en un mouvement linéaire. Le boîtier 2 et le logement 12 forment un couvercle. Le corps de moteur 51 comprend un stator 5 fixé au boîtier 2 et un rotor 6 fixé à l'arbre 4. Le stator 5 comprend des bobines 50, une paire de bobines 7, chacune étant formée d'un conducteur revêtu d'un revêtement extérieur sur un câble en cuivre et enroulé autour de la bobine 50, un élément de couverture 52 9 2816100 renfermant les bobines 7, les bornes de bobines 8 sortant de la bobine 7, et les bornes de connecteur 9 étant raccordées aux bornes de bobine 8. Les deux bobines 7 opposées l'une à l'autre sont recouvertes par l'élément de couverture 52 ayant la forme représentée sur la figure 2 sur trois faces de chaque bobine 7 ayant une section rectangulaire. Le rotor 6 comprend une douille 10 fixée à l'arbre 4 et un aimant permanent cylindrique creux 11 fixé à la douille 10. Le logement 12 est muni ici d'un orifice de passage 12d communiquant entre l'extérieur et l'intérieur du logement 12, l'orifice de passage 12d étant ménagé sur une face latérale du logement 12. Un filtre 13 pour capturer la contamination dans l'huile est muni d'un orifice passant du logement 12d. L'arbre 4 est soutenu de manière rotative par des paliers 14 et 15. Le logement 12 est muni, à une extrémité opposée à l'extrémité fixée au boîtier 2, d'une tige 16 qui va et vient le long de l'axe de l'arbre 4 lors de la rotation de l'arbre 4. La tige 16 est insérée dans le logement 12 à l'extrémité de base de la tige 16 et l'autre extrémité de la tige 16 ressort de l'extrémité du logement 12. La tige 16 est dotée ici d'un orifice passant 16a communiquant entre l'intérieur du logement 12 et l'intérieur de la tige 16. Le logement 12 est muni sur la face intérieure de l'extrémité d'un manchon 17 pour guider la tige 16 dans un mouvement linéaire, d'un joint étanche à l'huile 18 pour éviter que la contamination ne pénètre depuis la périphérie 2816100 extérieure de la tige 16 et d'un tampon annulaire 19 pour limiter le mouvement linéaire de la tige 16. La structure de conversion 31 comprend une partie filetée 4a de l'arbre 4, un élément de guidage en résine 20 disposé à l'extrémité de base de la tige 16 et raccordé à la partie filetée 4a, et un tampon métallique 21 pour limier le mouvement linéaire de la tige 16 vers le côté du corps de moteur 3. L'élément de guidage 20 se déplace le long de l'axe de l'arbre 4 lors de la rotation de celui-ci. Dans le moteur pas-à-pas 100 utilisé comme un dispositif électromagnétique et ayant la configuration ci-dessus, quand un courant électrique est appliqué via les connecteurs externes 25, les bobines 7 sont excitées, et font ainsi tourner le rotor 6 et l'arbre 4 en une seule unité. L'arbre 4 est raccordé à l'élément de guidage 20 au niveau de la partie filetée 4a de l'arbre 4 et le mouvement rotatif de l'élément de guidage 20 est limité, c'est pourquoi le mouvement rotatif de l'arbre 4 est converti en un mouvement linéaire de l'élément de guidage 20 et de la tige 16. Par le mouvement linéaire de la tige 16 dans les deux directions, une soupape de commande de transmission (non représentée) disposée dans le boîtier de transmission est ouverte et fermée, ce qui fait varier le rapport des vitesses de rotation entre un arbre de commande et un arbre moteur. Dans le moteur pas-à-pas 100, l'élément de couverture 52 renferme les bobines 7, o l'élément de couverture 52 protège les bobines 7 de la pression de moulage qui peut être directement appliquée lors du il 2816100 moulage par injection du logement 12. Donc, le risque de dommages au revêtement extérieur du conducteur du fait d'étincelles générées sur la bobine 50 est réduit, et en conséquence, le risque de court-circuits et de déconnexion dans le conducteur est réduit, les court- circuits et déconnexions étant causés par la dissolution du cuivre des câbles de cuivre dans l'huile à cause d'un gradient potentiel entre les câbles. Deuxième mode de réalisation Selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention, une bobine est réalisée en polytétrafluoréthylène. La bobine a une surface lisse, réduisant ainsi le frottement entre la bobine et le revêtement extérieur d'un conducteur, et par conséquent le risque de dommages au revêtement extérieur dus au frottement est réduit quand une bobine est formée par l'enroulement du conducteur sur la bobine. La bobine n'adhère pas au revêtement extérieur. Donc, la force d'adhésion pour thermosouder le conducteur sur la bobine au revêtement extérieur est réduite, et par conséquent, la contrainte thermique produite entre la bobine et le revêtement extérieur due à la différence de matériaux entre ces composants est réduite, en réduisant ainsi le risque de dommages au revêtement extérieur du fait de la contrainte thermique. Les dommages au revêtement extérieur du conducteur peuvent être supprimés en appliquant du silicone ou une huile sur la superficie de la bobine de façon à avoir des caractéristiques de lubrification. Troisième mode de réalisation La figure 3 est une vue en coupe d'une portion critique d'un moteur pas-à-pas utilisé comme un dispositif électromagnétique selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. Un conducteur 60 comprend un câble en cuivre 61 revêtu d'un revêtement extérieur. Le revêtement extérieur comprend une couche d'isolation 62 en émail et une couche de soudure 63 en époxy thermodurci déposée sur la couche d'isolation 62. La couche de soudure 63 sert à lier les conducteurs adjacents 60 les uns aux autres. L'épaisseur du revêtement extérieur est fixée à une valeur dépassant la taille d'une étincelle 64 générée sur une bobine 50. La taille de l'étincelle 64 ne dépasse généralement pas 0,01 mm. Donc, l'épaisseur du revêtement extérieur est fixée à 0,01 mm. Selon le troisième mode de réalisation, l'épaisseur du revêtement extérieur du conducteur 60 est supérieure à la taille de l'étincelle 64 de la bobine 50, et donc la pointe de l'étincelle 64 n'atteint pas le câble en cuivre 61 lors de l'enroulement du conducteur 60 autour de la bobine 50, en réduisant ainsi le risque de dommages au revêtement extérieur du conducteur 60. Donc, dans le moteur pas-à-pas immergé dans de l'huile contenant du soufre et des composés de soufre, le risque de court-circuits et de déconnexion dans le conducteur 60 est réduit, les court-circuits et la déconnexion survenant à cause de la dissolution de cuivre du fait d'un gradient potentiel entre les conducteurs adjacents 60, provoquée par une réaction chimique entre le soufre et les composés de soufre et le câble en cuivre 61 sur une portion endommagée du revêtement extérieur, le soufre et les composés de soufre pénétrant dans le conducteur 60 à travers la portion endommagée du revêtement extérieur du conducteur 60. Dans le moteur pas-à-pas selon les premier et deuxième modes de réalisation, l'épaisseur du revêtement extérieur peut être réglée à une valeur dépassant la taille de l'étincelle, et donc le risque de dommages au revêtement extérieur du conducteur est plus faible, en augmentant donc la résistance du conducteur contre les court-circuits et la déconnexion. Bien que dans les premier, deuxième et troisième modes de réalisation, un moteur pas-à-pas soit utilisé comme dispositif électromagnétique, la présente invention n'est pas limitée à un moteur pas-à-pas. La présente invention s'applique également, par exemple, à une soupape de commande de transmission (solénoïde) pour contrôler une transmission, dans laquelle le flux d'huile ou la pression d'huile est contrôlé en limitant les itinéraires de l'huile au moyen d'une soupape mobile entraînée par une force électromagnétique générée dans une bobine comprenant un conducteur enroulé autour d'une bobine, en variant ainsi le rapport de vitesses de rotation entre un arbre de commande et un arbre moteur. Comme décrit ci-dessus, selon un aspect de la présente invention, un dispositif électromagnétique utilisé dans un boîtier contenant de l'huile comprend: un corps de dispositif électromagnétique comprenant une 14 2816100 bobine formée d'un conducteur enroulé autour d'une bobine et un élément de couverture renfermant la bobine; et un couvercle pour couvrir le corps du dispositif électromagnétique, dans lequel l'élément de couverture protège la bobine contre l'exposition directe à la pression de moulage lorsque la couverture est formée à l'aide d'un moulage par injection, en la recouvrant. Donc, le corps du dispositif électromagnétique n'est pas directement exposé à une grande pression de moulage lors du moulage par injection du couvercle, et par conséquent, le risque de dommages au revêtement extérieur du conducteur à cause de la pression de moulage est réduit, ce qui augmente par conséquent la résistance du conducteur aux court- circuits et à la déconnexion. Selon un autre aspect de la présente invention, un dispositif électromagnétique utilisé dans un boîtier contenant de l'huile comprend: une bobine, et un conducteur enroulé autour de la bobine et revêtu d'un revêtement extérieur, dans lequel la bobine comprend un matériau ayant des caractéristiques lubrifiantes compatibles avec le matériau du revêtement extérieur. Donc, le frottement produit entre la bobine et le conducteur est réduit, en limitant donc le risque de dommages au revêtement extérieur lors de la formation de la bobine en enroulant le conducteur autour de la bobine, et donc la résistance du conducteur aux court- circuits et à la déconnexion est accrue. De même, la contrainte thermique qui est générée par l'adhésion entre les conducteurs adjacents qui sont thermosoudés au revêtement extérieur après l'enroulement du 2816100 conducteur autour de la bobine, est réduite, en supprimant donc les dommages au revêtement extérieur, et la résistance du conducteur aux court-circuits et à la déconnexion est accrue. Selon une forme de la présente invention, une bobine peut être réalisée en polytétrafluoréthylène. Donc, la résistance du conducteur aux court-circuits et à la déconnexion est accrue à faible coût. Selon encore un autre aspect de la présente invention, un dispositif électromagnétique utilisé dans un boîtier contenant de l'huile comprend: une bobine, un conducteur enroulé autour de la bobine et revêtu d'un revêtement extérieur et un matériau ayant des caractéristiques de lubrification déposé sur une surface de la bobine. Donc, la résistance du conducteur aux court-circuits et à la déconnexion est accrue avec une configuration simple. Selon une autre forme de la présente invention, le matériau ayant des caractéristiques de lubrification peut être le silicone. Donc, la résistance du conducteur aux court-circuits et à la déconnexion est accrue à faible coût. Selon encore une autre forme encore de la présente invention, le matériau ayant des caractéristiques de lubrification peut être une huile. Donc, la résistance du conducteur aux court-circuits et à la déconnexion est accrue à faible coût. Selon encore un autre aspect encore de la présente invention, un dispositif électromagnétique utilisé dans un boîtier contenant de l'huile comprend: une bobine et un conducteur enroulé autour de la bobine et revêtu 16 2816100 d'un revêtement extérieur, dans lequel l'épaisseur du revêtement extérieur du conducteur dépasse la taille d'une étincelle produite sur la bobine. Donc, les pointes des étincelles n'atteignent pas le conducteur5 quand celui-ci est enroulé autour de la bobine, en supprimant donc les dommages au revêtement extérieur et en augmentant la résistance du conducteur aux court- circuits et à la déconnexion. 17 2816100 REVENDICATIONS 1. Dispositif électromagnétique utilisé dans un boîtier contenant de l'huile, ledit dispositif électromagnétique comprenant: un corps de dispositif électromagnétique comprenant une bobine (7) formée d'un conducteur enroulé autour d'une bobine (50) et d'un élément de couverture (52) renfermant ladite bobine (7); et un couvercle (12) pour recouvrir ledit corps de dispositif électromagnétique, dans lequel ledit élément de couverture (52) protège ladite bobine (7) contre l'exposition directe à une pression de moulage quand ledit couvercle (12) est formé à l'aide d'un moulage par injection, en recouvrant ladite bobine (7). 2. Dispositif électromagnétique utilisé dans un boîtier contenant de l'huile, ledit dispositif électromagnétique comprenant: une bobine (50); et un conducteur (60) enroulé autour de ladite bobine (50) et revêtu d'un revêtement extérieur, dans lequel ladite bobine (50) comprend un matériau ayant des caractéristiques lubrifiantes compatibles avec le matériau dudit revêtement extérieur. 3. Dispositif électromagnétique selon la revendication 2, dans lequel ladite bobine (50) est réalisée en polytétrafluoréthylène. 4. Dispositif électromagnétique utilisé dans un boîtier contenant de l'huile, ledit dispositif électromagnétique comprenant: une bobine (50); un conducteur (60) enroulé autour de ladite bobine (50) et revêtu d'un revêtement extérieur; et un matériau ayant des caractéristiques lubrifiantes déposé sur une surface de ladite bobine (50). 5. Dispositif électromagnétique selon la revendication 4, dans lequel ledit matériau ayant des caractéristiques lubrifiantes est le silicone. 6. Dispositif électromagnétique selon la revendication 4, dans lequel ledit matériau ayant des caractéristiques lubrifiantes est une huile. 7. Dispositif électromagnétique utilisé dans un boîtier contenant de l'huile, ledit dispositif électromagnétique comprenant: une bobine (50); et un conducteur (60) enroulé autour de ladite bobine (50) et revêtu d'un revêtement extérieur; dans lequel l'épaisseur dudit revêtement extérieur dudit conducteur (60) dépasse la taille d'une étincelle produite sur ladite bobine (50). 8. Dispositif électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 4, dans lequel l'épaisseur dudit revêtement extérieur dudit conducteur (60) dépasse la taille d'une étincelle produite sur ladite bobine (50).