Brevet FR2867628A1 — publié le 20050916

MOTEUR ELECTRIQUE AVEC DISPOSITIF ANTI-PARASITAGE La présente invention concerne un moteur électrique muni d'un dispositif anti- parasitage. En particulier, l'invention s'applique à un moteur électrique destiné à entraîner un équipement de véhicule automobile tel qu'un moteur de lève-vitre, de toit ouvrant ou d'actionnement de siège par exemple. Un moteur électrique comporte généralement une carcasse statorique et un rotor monté rotatif dans le stator. Le moteur comporte également des enroulements solidaires de l'arbre de rotor, chaque enroulement étant électriquement relié à deux lames diamétralement opposées d'un collecteur. Un collecteur comporte classiquement une bague présentant une série de lames conductrices sur sa périphérie, la bague de collecteur étant destinée à être montée solidaire d'un arbre de rotor. Le collecteur est généralement monté dans un boîtier de collecteur solidaire du stator. Un tel boîtier comporte un support présentant une ouverture destinée à recevoir le collecteur et à faire passer l'arbre de rotor à travers le support du boîtier. Le support est composé d'un matériau isolant, par exemple du plastique. Le boîtier de collecteur comporte également au moins une paire de balais diamétralement opposés par rapport au collecteur et destinés à faire contact avec les lames du collecteur au cours de sa rotation solidaire de l'arbre du rotor. Les balais sont électriquement reliés à une alimentation en courant électrique. Lors du fonctionnement du moteur, de façon connue en soi, les balais sont pressés contre les lames du collecteur et alimentent successivement les différents enroulements correspondant aux différentes paires de lames diamétralement opposées lors de la rotation du collecteur avec le rotor. Ainsi, lors du fonctionnement du moteur, les balais sont successivement en contact avec les différentes lames du collecteur en rotation. Lorsque le balai passe d'une lame à l'autre, un arc électrique peut être généré entre le balai et la lame précédemment en contact électrique avec le balai. L'apparition d'un arc électrique est un phénomène connu en soi lorsqu'un interrupteur est ouvert alors qu'un courant électrique le traverse. En l'occurrence, l'arc électrique est dû à l'effet d'inductance de l'enroulement précédemment alimenté par le balai. Or, l'apparition d'arcs électriques ou d'une surtension créée entre les lames de collecteur et les balais peuvent d'une part endommager ces éléments, et d'autre part émettre des signaux parasites qui peuvent perturber les autres équipements du moteur ou du véhicule. R:\Brevets\21800\21809-ARM007.doc - 04/03/04 - 17:03 - 1/8 De plus, des normes antiparasitage imposent de limiter la propagation de signaux parasites d'un équipement à l'autre. Différentes classes ont ainsi été déterminées par le CISPR (Comité International Spécial des Perturbations radioélectriques) ou par d'autres organismes, qui correspondent à des niveaux de bruits plus ou moins importants. Selon la gamme du véhicule, les constructeurs s'imposent de ne pas dépasser tel ou tel niveau de perturbations électromagnétiques. Pour réduire les signaux parasites induits, il a été proposé de disposer des filtres sur les boîtiers de collecteur. La figure 1 illustre un boîtier de collecteur 100 comportant un support 105 sur lequel est disposé un filtre antiparasitage 110. Le boîtier 100 comporte deux balais 120 destinés à venir au contact des lames de collecteur, un évidement 130 étant prévu pour recevoir le collecteur et à faire passer l'arbre de rotor à travers le support du boîtier 100. Le filtre antiparasitage 110 est constitué par un circuit de type LC (inductif, capacitif) qui relie les deux balais d'alimentation 120 du boîtier de collecteur et permet de filtrer en partie les perturbations créées par la commutation des balais sur les lames de collecteur. Un tel filtre LC ne permet pas de limiter suffisamment les parasites induits, de sorte que les moteurs équipés d'un tel dispositif ne répondent pas aux normes antiparasitage les plus élevées. Le graphe de la figure 3a montre le bruit radioélectrique induit par le moteur en fonction de la fréquence. Ce graphe est purement illustratif et les valeurs numériques en ordonnées et en abscisses sont indiquées à titre d'exemple. On constate que pour certaines fréquences, cette solution ne permet pas de remplir les conditions d'homologation les plus sévères. Le document FR 2 814 868 propose par ailleurs un collecteur pour moteur électrique comportant un dispositif antiparasitage simplifié. Les circuits de décharge sont réalisés sur une plaque de circuit imprimé de forme annulaire emmanchée sur l'arbre de rotor. Chaque paire de lames de collecteur adjacentes est ainsi reliée par un circuit RC (résistif, capacitif) du circuit imprimé solidaire de la bague de collecteur. Ces circuits de décharge permettent d'éviter l'essentiel des phénomènes d'arc électrique et de limiter les surtensions. Cependant, un tel dispositif antiparasitage nécessite la fabrication et le montage d'un circuit imprimé. En outre, pour un fonctionnement correct, il est nécessaire de prévoir un organe presseur qui maintient en permanence les plots du circuit imprimé en contact avec les lames de collecteur. Cette solution de l'art antérieur présente donc un surcoût de fabrication et présente des risques de disfonctionnement dus à des mauvais contacts. R:\Brevets\2 t 800\21809-ARM007.doc - 04/03/04 - 17:03 - 2/8 En outre, cette solution ne permet pas non plus d'atteindre les conditions d'homologation les plus sévères. Il existe donc un besoin pour un boîtier de collecteur qui permette d'atteindre un haut niveau d'antiparasitage tout en garantissant un montage et un fonctionnement fiable. A cet effet, l'invention propose un moteur électrique comprenant: un boîtier de collecteur monté solidaire d'un stator, ledit boîtier comprenant au moins deux balais destinés à venir au contact d'un collecteur et un filtre antiparasitage reliant les balais deux à deux; un collecteur comprenant une bague support montée solidaire d'un arbre de rotor, ledit collecteur comprenant une pluralité de lames métalliques agencées sur la périphérie de la bague support et une pluralité de condensateurs, chaque condensateur étant connecté entre deux lames métalliques adjacentes du collecteur. Selon les modes de réalisation, le moteur selon l'invention peut comprendre en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: les condensateurs sont disposés entre la bague support et les lames métalliques du collecteur; chaque condensateur comporte deux bornes électriques respectivement soudées à deux lames adjacentes du collecteur; - une pluralité de condensateurs sont connectés en parallèle entre une pluralité de deux même lames adjacentes du collecteur; le filtre antiparasitage du boîtier de collecteur comporte au moins une bobine et au moins un condensateur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent: figure 1, déjà décrite, un schéma d'un boîtier de collecteur selon un mode de réalisation de l'art antérieur; figure 2, un schéma d'un collecteur utilisé dans un moteur électrique selon l'invention; figure 3a, déjà décrite, un graphe illustrant le niveau de bruit radioélectrique en fonction de la fréquence d'un boîtier de collecteur de la figure 1, figure 3b, un graphe illustrant le niveau de bruit radioélectrique en fonction de la fréquence d'un collecteur de la figure 2; R:\Brevets\21800\2I809-ARM007.doc - 04/03/04 - 17:03 - 3/8 figure 3c, un graphe illustrant le niveau de bruit radioélectrique en fonction de la fréquence d'un moteur électrique selon l'invention. Le moteur selon l'invention comprend un boîtier de collecteur muni d'un filtre 5 antiparasitage et un collecteur comportant un dispositif antiparasitage monté sur le boîtier de collecteur. A cet effet, le boîtier de collecteur est monté solidaire d'un stator et comprend au moins deux balais destinés à venir au contact d'un collecteur et un filtre antiparasitage reliant les balais deux à deux. Par ailleurs, le collecteur comporte une bague support montée solidaire d'un arbre de rotor, une pluralité de lames métalliques agencées sur la périphérie de la bague support et une pluralité de condensateurs disposés entre la bague support et les lames métalliques. Chaque condensateur est connecté entre deux lames métalliques adjacentes. Les condensateurs connectés entre chaque lame permettent une bonne décharge des arcs électriques générés. En outre, un tel collecteur est monté sur un boîtier comportant un filtre antiparasitage qui complète la fonction de filtrage des condensateurs disposés sur le collecteur. La combinaison de ces deux dispositifs antiparasitage, directement sur le collecteur et sur le boîtier de collecteur permet de réduire les émissions de signaux parasites au maximum et d'atteindre les conditions de bruits de la classe la plus élevée connue. Le collecteur utilisé dans le moteur électrique selon l'invention va être décrit 25 en référence à la figure 2. Le collecteur comporte une bague support 11, généralement en plastique, et présente une pluralité de lames métalliques 12 agencées sur la périphérie de la bague support 11. Les lames 12 sont généralement disposées dans des encoches de la bague support 11, et sont ainsi isolées les unes des autres par des nervures 14 en plastique. Les lames métalliques 12 comportent également des crochets 13 usinés à une extrémité de chaque lame. Ces crochets permettent la connexion ultérieure des lames de collecteur aux enroulements du rotor. Des condensateurs 20 sont disposés directement entre la bague support 11 et les lames 12 de collecteur. Chaque condensateur 20 comporte deux bornes 35 électriques 21, 22 respectivement soudées à deux lames 12 adjacentes. Une pluralité de condensateurs 20 est ainsi disposée dans le collecteur utilisé dans l'invention, chaque condensateur 20 étant connecté entre deux lames métalliques 12 adjacentes. R:\Brevets\21800\21809-ARM007.doc - 04/03/04 - 17:03 - 4/8 Les condensateurs utilisés sont du type CMS (Composant Monté en Surface), ce qui permet une solution compacte et peu coûteuse. Ces condensateurs peuvent être de petite capacité, environ 470nF par exemple. De tels composants sont facilement accessibles sur le marché et peu coûteux. Selon une application, on peut disposer une pluralité de condensateurs 20 en parallèle soudés sur deux mêmes lames 12 adjacentes. On peut ainsi augmenter la capacité de décharge entre les lames du collecteur tout en utilisant des condensateurs de faible capacité. Le graphe de la figure 3b montre le bruit radioélectrique induit par un moteur comportant le collecteur de la figure 2 en fonction de la fréquence. Ce graphe est également purement illustratif et les valeurs numériques en ordonnées et en abscisses sont indiquées à titre d'exemple. On constate que, par rapport au graphe de la figure 3a représentant le bruit induit par un moteur comprenant un simple dispositif antiparasitage sur un boîtier de collecteur selon l'art antérieur, le bruit radioélectrique induit a été réduit. Cependant, les conditions d'homologation les plus sévères ne sont toujours pas remplies. Le collecteur 10 de la figure 2 est destiné à être placé dans un boîtier de collecteur 100 tel que représenté sur la figure 1 lors de l'assemblage d'un moteur électrique. Un tel boîtier est disposé dans le stator d'un moteur électrique (non représenté mais connu en soi). L'assemblage des différents éléments peut être effectué de la manière suivante. La bague de support 11 du collecteur 10 est enfilée sur un arbre de rotor. L'arbre de rotor est muni d'enroulements connus en soi. Les enroulements sont alors chacun respectivement connectés à deux lames du collecteur diamétralement opposées l'une de l'autre. Ces connexions avec les enroulements du rotor peuvent se faire avec les crochets 13 prévus à une extrémité de chaque lame 12. L'arbre de rotor, comportant la bague 11 de collecteur enfilée, est placé dans le stator et traverse une ouverture 130 du boîtier de collecteur 100. Le collecteur 10, muni des condensateurs 20, est ainsi positionné sur le support 105 du boîtier de collecteur 100 comportant un filtre antiparasitage 110. Un filtre antiparasitage 110 (R-L-C) quelconque peut être utilisé dans le cadre de l'invention. Le filtre antiparasitage 110 du boîtier de collecteur 100 peut éventuellement être simplifié puisque les condensateurs 20 du collecteur 10 assurent déjà une fonction antiparasitage relativement efficace (voir graphe de la figure 3b). On a ainsi réalisé un moteur électrique comportant un boîtier de collecteur monté solidaire d'un stator et comportant un filtre antiparasitage, et un collecteur R:1Brevets\21800\21809-ARM007.doc 04/03/04 - 17:03 - 5/8 monté solidaire d'un arbre de rotor et comprenant également un dispositif antiparasitage constitué d'une pluralité de condensateurs connectés entre des paires de lames métalliques adjacentes. Le moteur électrique ainsi obtenu comporte donc un dispositif antiparasitage amélioré. Le graphe de la figure 3c montre le bruit radioélectrique induit par un moteur selon l'invention. On constate, par rapport aux graphes des figures 3a et 3b, que le bruit radioélectrique induit a été réduit. En particulier, les conditions d'homologation les plus sévères sont atteintes pour toutes les fréquences. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits à titre d'exemple; ainsi, la disposition des condensateurs 20 sur le collecteur 10 et l'agencement du filtre antiparasitage 110 sur le boîtier de collecteur 100 peuvent être adaptés aux différents modèles de moteurs électriques. R:\Brevets\21800\21809-ARM007.doc - 04/03/04 - 17:03 - 6/8 7 REVENDICATIONS 1. Moteur électrique comprenant: un boîtier de collecteur (100) monté solidaire d'un stator, ledit boîtier (100) comprenant au moins deux balais (120) destinés à venir au contact d'un collecteur et un filtre antiparasitage (110) reliant les balais (120) deux à deux; - un collecteur (10) comprenant une bague support (11) montée solidaire d'un arbre de rotor, ledit collecteur comprenant une pluralité de lames métalliques agencées sur la périphérie de la bague support (11) et une pluralité de condensateurs (20), chaque condensateur étant connecté entre deux lames métalliques (12) adjacentes du collecteur. 2. Moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les condensateurs (20) sont disposés entre la bague support (11) et les lames métalliques (12) du collecteur (10). 3. Moteur électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque condensateur (20) comporte deux bornes électriques (21, 22) respectivement soudées à deux lames (12) adjacentes du collecteur (10). 4. Moteur électrique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que une pluralité de condensateurs (20) sont connectés en parallèle entre une pluralité de deux même lames (12) adjacentes du collecteur (10). 5. Moteur électrique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le filtre antiparasitage (110) du boîtier de collecteur (100) comporte au moins une 25 bobine (L) et au moins un condensateur (C). R:\Brevets\21800\21809-ARM007.doc - 04/03/04 - 17:03 - 7/8