Brevet FR2892572A1 — publié le 20070427

Domaine de l'invention La présente invention concerne une machine électrique comportant une plaque de circuit. L'invention concerne également un procédé de montage d'une telle machine électrique. Etat de la technique On connaît diverses réalisations de machines électriques selon l'état de la technique. Elles s'utilisent par exemple dans les véhicules automobiles comme actionneurs de confort par exemple pour le réglage électrique de siège, la commande d'un toit ouvrant, des lève-vitres, le réglage des rétroviseurs extérieurs, et plus récemment on utilise des moteurs à courant continu sans collecteur (moteur EC). Dans de tels moteurs on génère un réseau artificiel de courant alternatif à l'aide d'un circuit de commande. Pour cela, on visse ou on colle les pla- ques de circuit nécessaires à d'autres composants du moteur. Après montage de la plage de circuit, on relie habituellement le conducteur électrique entre la plaque de circuit et un support de connecteur. Mais comme des températures élevées s'appliquent alors à la plaque de circuit, du fait de coefficients de dilatation différents entre les composants du moteur, on peut avoir des effets de positionnement qui engendrent des contraintes gênantes dans la plaque de circuit. Cela se traduit fréquemment par des dommages des composants ou de la plaque de circuit de sorte que pour de tels moteurs travaillant dans des conditions de fonctionnement brutales, le pourcentage de défaillance est élevé. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne une machine électrique du type défini ci-dessus caractérisée en ce que la machine électrique comprend un boîtier logeant un stator et un rotor ainsi qu'une bride fermant le boîtier, une plaque de circuit, un élément élastique installé au voisinage immédiat de la plaque de circuit et un support de connecteur, la plaque de circuit étant préassemblée librement dans un groupe de préassemblage, et la plaque de circuit et l'élément élastique étant fixés entre le support de connecteur et la bride à l'aide d'une liaison par pincement lorsque la machine électrique est montée. Une telle machine à l'avantage de permettre un montage simple et en sécurité d'une plaque de circuit sur la machine. On peut faire un montage de la plaque de circuit avec des tolérances réduites. En outre, l'invention permet un montage de la plaque de circuit sans engendrer de contrainte et cela pendant toute la durée de vie de la ma-chine électrique grâce à la plaque de circuit et à l'élément élastique directement adjacent à la plaque de circuit qui constitue les parties d'un groupe de préassemblage préassemblé librement. Cela signifie que la plaque de circuit et l'élément élastique peuvent se déplacer l'un par rapport à l'autre dans la direction axiale de la machine électrique dans le groupe de préassemblage. Lorsque la machine électrique est montée, la plaque de circuit et l'élément élastique sont fixés par une liaison par pincement entre un support de connecteur et une bride. L'utilisation de l'élément élastique exerce une précontrainte élastique en pression sur la plaque de circuit ce qui permet des possibilités de compensation des variations de dilatation liées à la température ou sous l'effet des contraintes engendrées par les secousses grâce à l'élément élastique. Cela permet également d'appliquer les procédés de contact les plus divers entre la plaque de circuit et le support de connecteur ou d'autres composants sans risquer d'endommager la plaque de circuit. La plaque de préassemblage comprend de préférence la bride, la plaque de circuit et l'élément élastique. L'élément élastique est installé entre la plaque de circuit et la bride. Selon une variante de réalisation de l'invention, le groupe de préassemblage comprend le support de connecteur, la plaque de circuit et l'élément élastique. La plaque de circuit comporte de préférence des orifices de passage servant à recevoir des broches et ainsi la plaque de circuit peut s'engager librement sur les broches. Les broches sont installées dans la direction axiale de la machine électrique et la plaque de circuit ainsi que l'élément élastique peuvent être emmanchés sur toute la longueur de la broche dans le groupe de préassemblage. De manière préférentielle, une zone de précentrage de la bride est prévue sur le support de connecteur entre celui-ci et la bride. Cela facilite notamment le montage du groupe de préassemblage dans la machine électrique. Suivant une autre caractéristique préférentielle, un élément formant écran est prévu sur le rotor ; cet élément est en matière magnétoconductrice et entoure une zone radialement en saillie vers l'extérieur par rapport à l'arbre de rotor pour recevoir un élément de capteur. Ce moyen permet la protection magnétique vis-à-vis des champs parasites engendrés par les bobines et l'aimant actif par rapport à la plaque de circuit. Comme l'invention permet d'utiliser n'importe quel pro-cédé de contact pour relier le contact avec la plaque de circuit, cette plaque est de préférence équipée de composants montés en technique SMD. Cela permet de réaliser une plaque de circuit de manière particulièrement économique. Pour éviter tout détachement accidentel de la plaque de circuit par rapport au groupe de préassemblage, il est prévu une installation formant butée sur le groupe de préassemblage. L'installation formant butée de préférence un capuchon que l'on engage sur la broche après avoir enfiché la plaque de circuit et l'élément élastique. En va- riante, l'installation de butée peut être la broche elle-même que l'on recourbe après avoir mis en place le premier circuit et l'élément élastique pour que la zone recourbée de la broche serve de butée. La machine électrique est de préférence un moteur à courant continu sans collecteur (moteur EC) utilisé de préférence comme actionneur de confort dans les véhicules. L'invention concerne également un procédé de montage d'une machine électrique comprenant les étapes suivantes : - préassemblage d'un groupe de préassemblage comprenant une plaque de circuit et au moins un élément élastique, la plaque de circuit et au moins cet élément élastique étant mobiles librement dans la di- rection axiale du groupe de préassemblage, et - montage du groupe de préassemblage avec d'autres composants de la machine électrique de façon qu'à l'état monté, la plaque de circuit et l'élément élastique soient fixés par des pinces entre la pièce de connecteur et une bride. L'utilisation de la liaison par pincement pour fixer la plaque de circuit et l'élément élastique voisin de celle-ci permet d'éviter les vis et le collage de sorte qu'aucune variation de température n'engendre de contrainte de niveau inacceptable dans la plaque de circuit. Dessins La présente invention sert à décrit ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation de l'invention représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'une machine électri- que correspondant à un premier mode de réalisation de l'invention, à l'état monté, - la figure 2 est une vue en coupe de la machine électrique de la figure 1 au cours de son montage, - la figure 3 est une vue partielle agrandie de la machine électrique de 15 la figure 1, - la figure 4 est une vue en coupe schématique d'une machine électrique selon un second mode de réalisation de la présente invention, au cours de l'opération de montage, - la figure 5 est une vue en coupe schématique de la machine électri- 20 que selon la figure 4 à l'état monté, - la figure 6 est une vue en coupe schématique d'une machine électrique d'un troisième mode de réalisation de l'invention, et - les figures 7 et 8 sont des vues en perspectives différentes de la ma-chine électrique présentée à la figure 6. 25 Description des modes de réalisation Une machine électrique 1 correspondant à un premier mode de réalisation de l'invention sera décrite ci-après en référence aux figures 1 à 3. Selon la figure 1, la machine électrique 1 comprend un 30 boîtier ou un pot de stator 2 réalisé principalement en forme de pot et ayant une zone de fixation 3, annulaire, venant en saillie vers l'extérieur. Le boîtier 2 loge de manière connue un stator et un rotor ; la référence 4 de la figue 1 désigne schématiquement l'arbre du rotor. La machine électrique présentée à la figure 1 correspondant au premier 35 mode de réalisation de l'invention est un moteur électrique sans collec- teur ou moteur EC comprenant une plaque de circuit 5 installée perpendiculairement à la direction axiale X-X de l'arbre de rotor 4. La plaque de circuit 5 est en contact électrique avec un support de connecteur 8 pour fermer le boîtier ouvert dans la direction axiale il est prévu en outre une bride 7. La bride 7 comporte un palier 10 pour recevoir une extrémité de l'arbre 4 du rotor ainsi qu'un joint 11. La bride 7 présente comme le boîtier 2, une zone annulaire dirigée radialement vers l'extérieur ainsi qu'une zone cylindrique. Directement au voisinage de la plaque de circuit 5 on a un élément élastique 6. Le support de connecteur 8 comporte en outre un joint torique 12 par rapport au boîtier ainsi qu'un joint plat 9 par rapport à la bride 7. Un groupe de capteurs magnétique 13 se compose d'un support d'aimant 14 et d'aimants 15 en forme de disques annulaires reliés au support d'aimant. Ces aimants sont sollicités par les bobi- nes du stator et le champ magnétique des aimants de travail. L'élément formant écran 14 est installé solidairement sur l'arbre de rotor 4 ; cet élément est réalisé en une matière magnétoconductrice pour constituer un écran magnétique pour le groupe de capteurs magnétiques 13 vis-à-vis des champs parasites engendrés par les bobines et les aimants actifs de la machine électrique. Les capteurs 16 sont reliés à la plaque de circuit 5 et sont branchés électriquement. Les capteurs détectent la position et la vitesse de rotation du rotor. Comme le montre la figure 1, il subsiste un intervalle prédéfini A entre la plaque de circuit 5 et la face des aimant 15 tournée vers la bride 7. Les figures 2 et 3 montrent schématiquement le montage de la machine électrique 1. Comme cela apparaît en particulier à la figure 2, la bride 7 comporte une broche 7b parallèle à l'arbre 4 et dirigée vers le boîtier 2. A une position correspondante du connecteur 8, il y a une cavité 8b qui à l'état monté tel que représenté à la figure 3 sert à recevoir la broche 7b. Pour simplifier le centrage en cours de montage, la bride 7 comporte un épaulement annulaire 7a et le support de connecteur 8 comporte un épaulement annulaire 8a. Selon la figure 7, l'élément élastique 6 et la plaque de circuit 5 sont emmanchés libre- ment sur la broche 7b de la bride 7 pour que l'élément élastique 6 et la plaque de circuit 5 puissent être déplacés dans la direction axiale X-X. Ainsi la bride 7, l'élément élastique 6 et la plaque de circuit 5 constituent un premier groupe de préassemblage. Il est à remarquer que plu-sieurs broches peuvent être prévues de préférence le long de la périphérie et dans les positions correspondantes la plaque de circuit 5 ou l'élément élastique 6 comporte des perçages traversant. La plaque de circuit 5 est positionnée par rapport à la bride 7 par l'intermédiaire de deux broches 7b en regard. La position de la plaque de circuit 7 est ainsi alignée par rapport au milieu axial du rotor et suivant un angle défini par rapport à une caractéristique de la bride 7. Pour le montage de la machine électrique, après avoir enfoncé le stator dans le boîtier 2 et le palier du rotor au fond du boîtier, on introduit tout d'abord l'arbre de rotor 4 avec le rotor. Ensuite, on emmanche le premier groupe de préassemblage composé de la bride 7, de l'élément élastique 6 et de la plaque de circuit 5 à l'aide des épaulements annulaires 7a, 8a sur le support de connecteur 8. Comme le montre la figure 3, la plaque de circuit 5 arrive en contact avec la surface de butée 8c au voisinage de la cavité 8b. Entre la plaque de circuit 5 et la bride 7, on a l'élément élastique 6 qui se déforme légèrement à l'état monté. L'élément élastique 7 est appliqué contre la surface 7c de la bride 7. Cela garantit qu'il n'y aura aucun contact direct entre le support de connecteur et la bride 7 par les surfa-ces dans la direction axiale X-X ce qui permet un intervalle S entre le support de connecteur 8 et la bride 7. Il est également garanti que la bride 7b ne s'appuie pas contre le fond de la cavité 8b. Les liaisons électriques nécessaires entre les contacts du support de connecteur 8 et ceux de la plaque de circuit 5 sont réalisées pour qu'au montage du second groupe préassemblé comprenant le support de connecteur 8 et le premier groupe de préassemblage on forme une unité. Le support de connecteur avec le premier groupe de préassemblage est ensuite emmanché sur le boîtier 2. La bride 7 peut alors être fixée par exemple à l'aide de vis au boîtier 2. Les surfaces d'appui en regard de la bride 7 et de la zone d'appui 3 du boîtier 2 sont fermement serrées l'une contre l'autre. L'invention permet un montage à tolérances réduites de la plaque de circuit 5 avec le support de connecteur 8 comme référence fixe. Grâce à l'élément élastique 6, on évite des contraintes de niveau excessif qui seraient transmises à la plaque de circuit 5 et pourraient endommager cette plaque 5. L'élément élastique peut également compenser les variations de longueur ou de dilatation engendrées par la température ou les contraintes résultant de vibration. En outre, différents procédés de mise en contact entre les conducteurs du support de connecteur 8 et de la plaque de circuit 5 peuvent se réaliser. Le contact se fait avant ou pendant le montage du support de connecteur 8 avec le groupe de préassemblage dans le boîtier 2 si bien que l'on peut réaliser des procédés de contact multiples. En outre, la bride 7 peut servir de puits à chaleur car elle est située à proximité de la plaque de circuit 5. De plus les tolérances de montage entre les aimants de capteur 15 et les composants 16 de la plaque de circuit 5 sont réduites au minimum ce qui permet de transmettre les signaux sur une distance A la plus courte et d'assurer une bonne exploitation des signaux avec une faible hystérésis et un temps de réponse court. Selon l'invention un groupe de préassemblage peut être réalisé avec la plaque de circuit et la fixation de la plaque se fait à l'état monté par pincement de la plaque de circuit 5 entre la bride 7 et le support de connecteur 8. L'élément élastique 6 garantit ainsi une liai-son sans jeu pendant toute la durée de vie de la machine électrique. La machine électrique peut s'installer tout particulièrement dans des véhi- cules par exemple comme actionneurs de confort pour les sièges, les toits ouvrants, les lève-glaces, les rétroviseurs ou autres. En outre l'utilisation de l'élément élastique au voisinage immédiat de la plaque de circuit évite les effets de positionnement dans la machine électrique une fois montée. En référence aux figures 4 et 5, on décrira ci-après une machine électrique correspondant à un second mode de réalisation de l'invention ; dans ce mode de réalisation, on utilisera les mêmes références pour désigner les mêmes éléments que ci-dessus. La figure 4 montre l'état dans lequel le groupe de préas- semblage composé de la bride 7, de l'élément élastique 6 et de la plaque de circuit 5 est emmanché sur un support de connecteur 8. A la différence du premier mode de réalisation, dans le second mode de réalisation il est prévu un capuchon 17 qui s'engage et se fixe sur l'extrémité de la broche 7b dépassant de la plaque de circuit 5. Cela garantit que le groupe de préassemblage ne risque pas de se détacher en cours d'opération de montage sur le support de connecteur 8. La figure 5 montre le support de connecteur 8 à l'état monté ; le capuchon 17 est logé complètement dans la cavité 8b formée dans le support de connecteur 8 sans buter contre le fond de la cavité 8b. La plaque de circuit 5 est appliquée contre les surfaces 8c dirigées dans la direction axiale et se trouve avec son autre face en contact avec l'élément élastique 6. L'élément élastique 6 s'appuie par le côté opposé à celui de la plaque de circuit 5 contre la surface de butée 7c de la butée 7, dirigée dans la direction axiale si bien qu'à l'état monté, comme re- présenté à la figure 5, la plaque de circuit 5 et l'élément élastique 6 sont pincés entre les surfaces 7c et 8c. Pour le reste, ce mode de réalisation correspond au premier mode de réalisation ce qui permet de se référer à la description déjà faite. Les figures 6 à 8 montrent une machine électrique cor-respondant à un troisième mode de réalisation de l'invention. Dans ces figures on a utilisé les mêmes références que dans les exemples de réalisation précédents pour désigner les mêmes pièces fonctionnellement équivalentes. A la différence des exemples de réalisation précédents, dans le cas du troisième exemple de réalisation, on forme une broche 8d sur le support de connecteur 8 et la bride 7 comporte une cavité 7d pour recevoir l'extrémité de la broche 8d. Le groupe de préassemblage est ainsi formé par le support de connecteur 8, la plaque de circuit 5 et l'élément élastique 6. Les figures 7 et 8 sont des vues en perspective de la machine électrique. Comme cela apparaît notamment à la figure 7, la zone de butée 3 contre laquelle s'appuie le support de connecteur 8 à l'état monté est reliée par des vis 20 à la bride 7. L'élément élastique 6 au voisinage de la plaque de circuit 5 évite que des tensions excessives ne soient transmises à la plaque de circuit 5 lorsqu'on relie le boîtier 2 à la bride 7. En outre, un connecteur 18 est engagé dans le support de 5 connecteur 8 ; plusieurs lignes 19 partent de ce connecteur 18. Les figures 7 et 8 explicitent une nouvelle fois que l'invention permet la réalisation d'une machine électrique 1 particulièrement compacte et robuste. 10 REVENDICATIONS 1 ) Machine électrique comprenant un boîtier (2) logeant un stator et un rotor ainsi qu'une bride (7) fermant le boîtier (2), une plaque de circuit (5), un élément élastique (6) installé au voisinage immédiat de la plaque de circuit (5) et un support de connecteur (8), pour laquelle la plaque de circuit (5) est préassemblée librement dans un groupe de préassemblage, et la plaque de circuit (5) et l'élément élastique (6) sont fixés entre le support de connecteur (8) et la bride (7) à l'aide d'une liaison par pincement lorsque la machine électrique est montée. 2 ) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le groupe de préassemblage comprend la bride (7), la plaque de circuit (5) et l'élément élastique (6), l'élément élastique (6) étant installé entre la plaque de circuit (5) et la bride (7). 3 ) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le groupe de préassemblage comprend le support de connecteur (8), la plaque de circuit (5) et l'élément élastique (6). 4 ) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque de circuit (5) et l'élément élastique (6) comportent chaque fois des orifices traversant servant à recevoir une broche (7b ; 8d), la plaque de circuit (5) et l'élément élastique (6) étant engagés librement sur la broche (7b, 8d). 5 ) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée par une zone (7a, 8a) de précentrage réalisée entre le support de connecteur (8) et la bride (7).356 ) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' un élément formant écran (14) prévu sur le rotor est en une matière magnétoconductrice et entoure une zone venant radialement en saillie par rapport à l'arbre du rotor pour recevoir un élément de capteur (15). 7 ) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque de circuit (5) est garnie de composants en technique SMD (16). 8 ) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' elle comprend en outre un élément de fixation (17) pour éviter tout dé- tachement accidentel du groupe de préassemblage, libre. 9 ) Machine électrique selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'élément de fixation (17) est un capuchon qui s'installe sur la broche (7b , 8d), ou est une zone de la broche (7b, 8d) repliée après le préassemblage du groupe de préassemblage. 10 ) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la machine électrique est un moteur sans collecteur. 11 ) Procédé de montage d'une machine électrique (1) comprenant les étapes suivantes : -préassemblage d'un groupe de préassemblage comprenant une pla- que de circuit (5) et au moins un élément élastique (6), la plaque de circuit (5) et au moins cet élément élastique (6) étant mobiles libre-ment dans la direction axiale (X-X) du groupe de préassemblage, et - montage du groupe de préassemblage avec d'autres composants de la machine électrique de façon qu'à l'état monté, la plaque de circuit(5) et l'élément élastique (6) soient fixés par des pinces entre la pièce de connecteur (8) et une bride (7).5