Brevet FR2885748A1 — publié le 20061117

BOITIER DE COLLECTEUR POUR MOTEUR ELECTRIQUE La présente invention concerne un boîtier de collecteur pour moteur électrique et un procédé de montage du collecteur dans un tel boîtier. En particulier, l'invention s'applique à un moteur électrique destiné à entraîner un équipement de véhicule automobile tel qu'un moteur de lèvevitra de toit ouvrant ou d'actionnement de siège par exemple. Le document FR 2 814 868 décrit un tel moteur électrique comportant 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. 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 cieux lames du collecteur diamétralement opposées. Le collecteur est généralement monté dans un boîtier de collecteur solidaire du stator. Un tel boîtier comporte un support présentant une ouverture centrale 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 montage du moteur et en particulier du collecteur clins le boîtier de collecteur, les balais doivent être maintenus éloignés de leur point de contact avec les lames de collecteur. Ensuite, lorsque le montage est accompli, les balais doivent être amenés au contact des lames de collecteur. Le contact mécanique entre les balais et les lames de collecteur doit être bien assuré afin de garantir un bon contact électrique avec les enroulements reliés auxdites lames. Ainsi, les balais du boîtier de collecteur doivent être maintenus dans une première position, dite de montage, lors de la mise en place du collecleur, puis lesdits balais doivent être maintenus dans une seconde position, dite de contact, afin d'assurer leur fonction d'alimentation électrique des lames du collecteur. On connaît par exemple un boîtier de collecteur, installé sur des moteurs commercialisés par le demandeur et répertorié sous la référence 420143, comportant un dispositif de verrouillage des balais. Un tel boîtier de l'art antérieur est illustré schématiquement sur les figures la et lb représentant les balais respectivement dans une position de montage et dans une position de contact. R_ABrevets\22500A22542-04ARMO221 doc 18'04/05 - 12:04 - 1/10 Le boîtier comporte un support plastique 1 dans lequel sont ménagés deux cages 8 accueillant les balais 5. Chaque balai comporte une connexion électrique constituée par une tresse de cuivre 6 (une seule connexion est représentée). Le boîtier représenté ne comporte pas de collecteur mais présente un évidement central 2 destiné à recevoir la bague de collecteur et l'arbre de rotor traversam:. Dans la position de montage, figure la, les balais 5 sont rétractés à l'arrière de leur cage 8 du côté opposé par rapport à l'évidement 2 destiné à accueillir le collecteur. Un ressort 9 maintient chaque balai 5 clans cette position rétracté de montage. Dans la position de contact, figure lb, les balais 5 sont logés dans leur cage 8 et le ressort 9 assure une pression sur l'arrière du balai afin de le pousser vers le collecteur. Ainsi, le ressort 9 assure la double fonction de maintenir le balai 5 dans une position de montage puis dans une position de contact. Ce ressort 9 constitue cependant une pièce distincte du support 1 du boîtier. Il doit donc être fabriqué séparément puis monté sur le boîtier. De plus, le point d'appui du ressort 9 doit être posé manuellement sur le dessus ou à l'arrière du balai 5 pour placer le balai dans une position de montage puis de contact. En outre la connexion électrique du balai 5 est également assurée par un 20 élément additionnel constitué par la tresse de cuivre 6. La multiplication des pièces nécessaires au bon fonctionnement du boîtier de collecteur augmente son coût et complique sa fabrication. De plus, le passage des balais d'une position de montage à une position de contact nécessite l'intervention manuelle d'un opérateur. Il existe donc un besoin pour un boîtier de collecteur simplifié qui permette de faire passer les balais d'une position de montage à une position de contact de manière simple, efficace et automatique. A cet effet, l'invention propose un boîtier de collecteur pour moteur électrique comprenant: - un support; - des lames flexibles fixées au support; - des balais fixés sur les lames flexibles adaptées à contrainde les balais vers une position de contact contre un collecteur; - des fermoirs adaptés a maintenir les lames flexibles dans une position 35 rétractée de la position de contact. Selon les modes de réalisation, le boîtier de collecteur selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - moins une lame flexible est électriquement conductrice; RABrevets\22500A22542-04ARMO221 doc - 18/04/05 - 1204 -2'10 - le support est une carte de circuit imprimé ; - les lames flexibles sont adaptées à alimenter électriquement les balais; - le fermoir est une languette s'étendant parallèlement à la lame flexible et présentant une première extrémité fixe et une seconde extrémité libre 5 munie d'un crochet latéral adapté à accrocher la lame flexille; - que l'extrémité fixe de la languette du fermoir est fixée à k. lame flexible; - le fermoir est monobloc avec la lame flexible. L'invention concerne aussi un moteur électrique à courant continu comprenant: - un boîtier de collecteur selon l'invention; un axe de rotor muni d'un collecteur assemblé entre les balais du boîtier de collecteur; un carter d'un élément moteur comprenant des tiges adaptées à actionner les fermoirs de manière à libérer les lames flexibles pou:- contraindre les 15 balais vers une position de contact contre le collecteur Selon les modes de réalisation, le moteur comprend une clu plusieurs des caractéristiques suivantes: - les tiges sont monobloc avec le carter; -au moins une tige maintient un fermoir écarté d'une lame flexible; 20 -le carter comprenant les tiges est un carter réducteur de moteur de lèvevitre L'invention concerne en outre une procédé d'assemblage d'un moteur électrique à courant continu, le procédé comprenant les étapes suivantes: - fourniture d'un boîtier de collecteur selon l'invention; - assemblage d'un axe de rotor muni d'un collecteur avec, le support du boîtier de collecteur et un stator; - libération des lames flexibles par assemblage d'un carter d'un élément moteur comprenant des tiges adaptées à actionner les fermoirs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtror. t 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 la, déjà décrite, un schéma d'un boîtier de collecteur selon l'art antérieur avec les balais en position de montage; figure lb, déjà décrite, un schéma d'un boîtier de collecteur selon l'art antérieur avec les balais en position de contact; -figure 2, un schéma d'un boîtier de collecteur selon l'invention avec les balais en position de montage; R:\Brevets\22500\22542-04ARMO22I doc -1E104/05 - 1204 - 3/10 figure 3, une vue schématique détaillée d'un balai en position de contact sur un boîtier selon l'invention; - figure 4, une vue schématique éclatée d'un moteur électrique selon l'invention. Le boîtier de collecteur selon l'invention comprend un support, des lames flexibles et des balais fixés sur les lames flexibles. Les lames flexibles sont adaptées à contraindre les balais ver:; une position de contact contre le collecteur. Des fermoirs sont adaptés à maintenir les lames dans une position rétractée de la position de contact, c'est-à-dire pour maintenir les balais dans une position de montage dans laquelle les balais sont éloignés de leur position de contact. Les fermoirs sont actionnés par des tiges d'un élément moteur, par exemple le carter de réducteur, lors du montage du moteur. Le boîtier de collecteur ne nécessite donc pas des éléments spécifiques pour actionner les fermoirs. La conception et la fabrication du boîtier de collecteur selon l'invention sont donc simpl fiées. Les lames flexibles sont solidaires des balais et contraignent les balais vers leur position de contact. Il suffit donc de libérer les lames des fermoir:; pour placer les balais dans une position de contact. Cette opération peut être effectuée automatiquement lors du montage du moteur ce qui simplifie la fabrication du moteur. Les éléments du boîtier de collecteur selon l'invention von: être décrits en référence à la figure 2. Le boîtier 10 comprend un support 11 sur lequel sont fixées des lames flexibles 16. Le boîtier 10 comporte aussi des balais 15 destinés à établir un cantact électrique avec les lames d'un collecteur (non illustré sur la figure 2). Deux balais sont représentés mais il existe des boîtiers de collecteur munis de trois, quatre balais ou plus. Les balais 15 sont fixés sur les lames flexibles 16 par collage, soudage ou sertissage de la face opposée à la face destinée à faire contact avec le collecteur. Le support 11 illustré sur la figure 2 est une carte de circuit imprimée sur laquelle sont directement fixées les lames 16 supportant les balais 15. Un espace entre les balais est destiné au passage d'un axe de rotor et à accueillir un collecteur lorsque le moteur est assemblé. Le support 11 du boîtier de collecteur selon l'invention pourrait aussi bien être un support isolant tel que décrit en référence aux figures 1 a et lb avec des pistes de connexion à une carte de circuit irr.primé distante. Chaque lame flexible 16 présente une arrête d'extrémité fixée lu support 11 et une arrête d'extrémité libre. Le point de fixation de la lame 16 sur le support est R ABrevets\22500A22542-04ARMO221. doc -18/04/05 - 12. 04-4/10 déterminé de façon à ce que, hors contrainte, la lame 16 place le balai 15 dans sa position de contact avec les lames d'un collecteur. La lame 16 pr,sente cependant une flexibilité telle qu'elle peut être maintenue en position rétractée)our maintenir le balai 15 éloigné de la position de contact, c'est à dire dans une position de montage. Un fermoir 17 maintient la lame flexible 16 dans cette position de montage. Le fermoir 17 peut être une languette s'étendant parallèlement à la lame flexible 16 et présentant une première extrémité fixe et une seconde extrémité libre munie d'un crochet latéral 18 adapté à accrocher la lame flexible. Lorsque le crochet 18 du fermoir accroche la lame flexible, l'extrémité libre de la lame 16 est tirée en arrière vers la languette 17 de manière à placer le balai 15 fixé sur la lame en position de montage du collecteur. Le crochet 18 du fermoir 17 peut être un doigt s'étendant sur la surface de la lame 16 pour la basculer en arrière. L'extrémité libre de la lame flexible 16 est entraînée par pivotement de la lame sur son extrémité fixée au support 11. Lorsque le crochet 18 du fermoir 17 est décroché de la lame 1(, comme illustré sur la figure 3, l'extrémité libre de la lame 16 est naturellement ramenée vers l'avant par un retour élastique en pivot sur son extrémité fixée au support 11. Le balai 15 fixé sur la lame est alors placé en position de contact avec le collecteur. L'extrémité fixe de la languette du fermoir 17 peut être fixée à la lame flexible 16. Par exemple, le fermoir 17 peut être monobloc avec la lame flexible 16 afin de minimiser le nombre de pièces lors de la fabrication du boîtier de collecteur. L'ensemble composé de la lame flexible 16 et de la languette du fermoir 17 constitue ainsi une sorte de pince. Par ailleurs, les lames flexibles 16 peuvent être électriquement conductrices, par exemple être constituées de plaques de cuivre. Ces lames 16 peuvent alors servir de connexion électrique afin de simplifier davantage le boîtier de collecteur selon l'invention en combinant les fonctions de mise en contact des balais avec le collecteur et d'alimentation électrique des balais. Les lames sont alors soudées ou collées aux balais avec un matériau ou une colle conductrice. Le boîtier de collecteur 10 peut également comprendre d'autres éléments (non représentés) tels que des capacités, bobines ou résistances, par exemple pour constituer un filtre antiparasitage ou pour réaliser une adaptation d' impédance avec le moteur auquel est destiné le boîtier Selon les modes de réalisation et l'agencement des différents ccmposants sur le boîtier de collecteur, seules certaines lames 16 peuvent être conductrices et les autres balais sont alors connectés électriquement par des tresses de cuivre classiques, ou toutes les lames 18 peuvent être conductrices. R\Brevets'22500'22542-04ARMO221 doc - 18,04105 - 12.04 - 5/10 La figure 3 donne une vue schématique du déverrouillage d'un fermoir 17 par une tige 31 afin de placer le balai en position de contact. Les fermoirs 17 peuvent être déverrouillés par des tiges 31 directement lors du montage d'un carter d'un élément moteur, tel qu'un carter de réducteur. On peut prévoir un ci.rter de réducteur, par exemple le carter réducteur d'un moteur de lève-vitre, avec des tiges intégrées, par exemple en plastique moulé monobloc avec le carter de réducter;r. Lors du montage du carter de réducteur sur le moteur comprenant déjà le collecteur assemblé dans le boîtier de collecteur, des tiges 31 prévues dans le carter de réducteur viennent actionner les fermoirs 17 des laines flexibles 16. En particulier, les tiges sont prévues pour appuyer sur la languette du fermoir 17 selon une direction sensiblement parallèle à la surface de la lame flexible 16 de manière à écarter la languette de la lame flexible 16 jusqu'à ce que le crochet 18 du fermoir glisse de la surface de la lame 16. La lame flexible 16 est alors libérée du fermoir 17 et de toute contrainte. La lame flexible revient alors vers sa position de repos qui a été choisie telle que le balai 15 soit dans une position de contact contre le collecteur. Un moteur électrique à courant continu comprenant un boîtier de collecteur selon l'invention peut être assemblé de la façon suivante. Un tel rr oteur est illustré sur la figure 4 en vue éclatée. Un boîtier de collecteur 10 selon l'invention est fabriqué en fixant des lames flexibles 16, éventuellement conductrices, sur un support 1: , par exemple directement sur une carte de circuit imprimé. Sur chaque lame, on fixe un balai 15 de contact avec le collecteur. L'emplacement de fixation des lames flexibles sur le support est choisi de manière à ce que, hors contrainte, la lame 16 dace le balai 15 dans sa position de contact avec le collecteur. On fournit également un fermoir (non visible sur la figure 4) pour chaque lame 16. Le fermoir peut faire partie de la lame usinée sous forme d'une pince avec une branche de la pince munie d'un crochet comme décrit précédemment. On place le balai dans une position de montage en fixant la lame flexible avec le fermoir comme illustré sur la figure 2. Le boîtier de collecteur 10 est alors fixé sur une pièce de support 50. Un stator 40 et un axe de rotor 20 muni d'un collecteur 21 peuvent alors être assemblé avec le support du boîtier de collecteur 10 à travers la pièce de support 50. L'axe de rotor 20 est enfilé dans le stator et dans la pièce de support 50; et s'étend parallèlement au support I l du boîtier de collecteur de manière à placer le collecteur 21 en regard des balais 15 de contact. Par ailleurs, les lames du collecteur 21 sont électriquement reliées aux enroulements du rotor et les balais 15 sont reliés, via le support 11, à un connecteur d'alimentation électrique du moteur 60. Cette étape d'assemblage du rotor n'est pas gênée par les balais 15 qui restent maintenus en R:\Brevets\22500\22542-04ARMO221 -doc - 18/04/05 - 12.04 6/10 position de montage, c'est-à-dire rétractée de leur position de contact avec le collecteur. Une fois le rotor avec le collecteur assemblé au boîtier de collecteur, les lames flexibles 16 peuvent être libérées pour emmener les balais 15 en position de contact avec le collecteur. Cette libération des lames flexibles peut ê:re faite lors de l'assemblage d'un carter de réducteur 30. Le carter de réducteur 30 peut comprendre des tiges (non visibles sur la figure 4) adaptées à actionner les fermoirs, tel que décrit en référence à la figure 3. La libération des lames flexibles 16 e; ;t donc effectuée automatiquement par l'assemblage du carter de réducteur, ce qui surprime une étape de mise en contact des balais 15 avec le collecteur 21. A l'état assemblé, les tiges maintiennent les fermoirs écartés des lames flexibles afin de garantir le maintient des balais en position de contact avec le collecteur. Bien entendu, la présente invention n'est pas lirnitée aux modes de réalisation décrits à titre d'exemple; ainsi, les formes des lames flexibles 16 et des fermoirs 17 peuvent être modifiées ainsi que leur attache au support 11 sans sor ir du cadre de la présente invention. De même, l'invention a été décrite en référence à un carter de réducteur comprenant des tiges 31 d'actionnement des fermoirs. Cependant, ces tiges 31 pourraient être prévues sur un carter d'un autre élément moteur selon les applications de l'invention, tel que par exemple le stator du moteur. R.\Brevets\22500'\22542-04ARMO221.doc - 18/04/05 - 12:04 - 7/10 REVENDICATIONS 1. Boîtier (10) de collecteur pour moteur électrique comprenant: -un support (11) ; - des lames flexibles (16) fixées au support; - des balais (15) fixés sur les lames flexibles (16) adaptées à contraindre les balais vers une position de contact contre un collecteur; - des fermoirs (17) adaptés a maintenir les lames flexibles (16) dans une position rétractée de la position de contact. 2. Boîtier de collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce c ue au moins une lame flexible (16) est électriquement conductrice. 3. Boîtier de collecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce cue le support est une carte de circuit imprimé (11). 4. Boîtier de collecteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les lames 15 flexibles (16) sont adaptées à alimenter électriquement les balais (15;x. 5. Boîtier de collecteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le fermoir (17) est une languette s'étendant parallèlement à la lame flexible (16) et présentant une première extrémité fixe et une seconde extrémité 1 ibre munie d'un crochet latéral (18) adapté à accrocher la lame flexible. 6. Boîtier de collecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'extrémité fixe de la languette du fermoir (17) est fixée à la lame flexible (16). 7. Boîtier de collecteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le fermoir (17) est monobloc avec la lame flexible (16). 8. Moteur électrique à courant continu comprenant: - un boîtier de collecteur (10) selon l'une des revendications l à 7; - un axe de rotor (20) muni d'un collecteur (21) assemblé entre les balais (15) du boîtier de collecteur; - un carter d'un élément moteur (30) comprenant des tiges (3 L) adaptées à actionner les fermoirs (17) de manière à libérer les lames flexibles (16) 30 pour contraindre les balais (15) vers une position de contact contre le collecteur. R \13revets\22500\22542-04ARMO221doc - 1:/04/05 - 12-04 - 8/10 9. Moteur électrique selon la revendication 8, caractérisé en ce que les tiges (31) sont monobloc avec le carter (30). 10. Moteur électrique selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en c que au moins une tige (31) maintient un fermoir (17) écarté d'une lame flexible (16). 11. Moteur électrique selon la revendication 8 à 10, caractérisé en cep que le carter (30) comprenant les tiges (31) est un carter réducteur de moteur de l,ve-vitre. 12. Procédé d'assemblage d'un moteur électrique à courant continu, le procédé comprenant les étapes suivantes: - fourniture d'un boîtier (10) de collecteur selon l'une des revendical ions 1 à 7; - assemblage d'un axe de rotor (20) muni d'un collecteur (21) avec le support du boîtier de collecteur et un stator; - libération des lames flexibles (16) par assemblage d'un carter d'un élément moteur (30) comprenant des tiges (31) adaptées à actionner les fermoirs (17). R:\Rrevets\22500\22542-04ARMO221 doc - I:/04/05 - 1204 - 9/10