Brevet FR2973603A1 — publié le 20121005

Porte-balais de moteur électrique et moteur électrique comportant un tel porte- balais La présente invention concerne un porte-balais de moteur électrique et un moteur électrique comportant un tel porte-balais. Un tel moteur électrique peut, par exemple, appartenir à un équipement de véhicule automobile. Plus particulièrement le porte-balais comporte : - un support composé d'une matière électriquement isolante ; - des balais électriquement conducteur possédant chacun une première extrémité destinée à venir en contact avec un collecteur et une seconde extrémité connectée à des bornes d'alimentation ; - des éléments conducteurs connectant les balais aux bornes d'alimentation. En cas de dysfonctionnement, par exemple, en cas d'un blocage mécanique du moteur électrique, une élévation rapide de température peut se produire au sein du moteur pouvant aboutir à la destruction de l'installation électrique ou dans certains cas à un départ d'incendie pouvant alors gravement endommager l'installation électrique mais également les éléments se trouvant dans son environnement. Afin de palier à ce problème, il est connu de disposer un élément sensible à la température au niveau du moteur du véhicule, de préférence au plus près d'une zone chaude, par exemple le rotor du moteur. FR 2 785 086 décrit une installation électrique dans laquelle le câble d'alimentation électrique d'un des balais d'alimentation possède localement une section de portion réduite. Ainsi, lorsqu'un dysfonctionnement se produit au cours de l'utilisation du moteur, provoquant par exemple une augmentation de l'intensité du courant, ce câble joue le rôle de coupe-circuit, l'échauffement provoqué localement entraînant une rupture localisée du câble d'alimentation. Toutefois ce type d'installation électrique ne donne pas toujours une entière satisfaction, l'installation électrique pouvant subir des dégradations avant que la fonction coupe-circuit ne soit activée. L'invention a pour but de palier à l'inconvénient mentionné ci-dessus, en fournissant un porte-balais fiable et économique. A cet effet, l'invention a pour objet un porte-balais comprenant : - un support composé d'une matière électriquement isolante ; - des balais électriquement conducteur possédant chacun une première extrémité destinée à venir en contact avec un collecteur et une seconde extrémité connectée à des bornes d'alimentation ; - des éléments conducteurs connectant les balais aux bornes d'alimentation ; 2 caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits éléments conducteurs comporte des moyens d'interruption de passage du courant sensible à la température, ledit élément s'étendant sur le support. Le porte-balais selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l'élément conducteur peut comporter localement une diminution de matière formant les moyens d'interruption de passage du courant ; - la diminution de matière peut être formée par au moins un orifice réalisé dans l'élément conducteur ; - la diminution de matière peut être formée par plusieurs orifices traversant, notamment de forme circulaire, réalisés dans l'élément conducteur ; - l'orifice peut posséder la forme d'une fente ; - l'élément conducteur peut comporter deux zones, de préférence formées par un même alliage, reliées par un alliage thermiquement fusible formant les moyens d'interruption de passage du courant ; - les zones peuvent être formées par un alliage à base de cuivre et l'alliage thermiquement fusible peut être formé par un alliage à base d'étain, possédant de préférence un point de fusion autour de 200°C ; - l'espace entre les zones peut posséder une largeur supérieure à 0,1 mm ; - l'élément conducteur peut comporter deux zones, de préférence formées par un même alliage, reliées entre elles par un composant électronique interrompant la circulation électrique dès que la température de l'élément conducteur atteint une température cible, le composant électronique formant les moyens d'interruption de passage du courant. L'invention concerne également un moteur électrique comportant un porte-balais selon l'invention. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : la Figure 1 est une vue en perspective d'un porte-balais monté sur un arbre de moteur électrique ; la Figure 2 est une vue en perspective de dessous du porte-balais selon la Figure 1 ; la Figure 3 est une vue de dessus du porte-balais appartenant à un premier mode de réalisation de l'invention ; 35 la Figure 4 est une vue équivalente à celle de la Figure 3, le porte-balais appartenant à une variante de ce premier mode de réalisation ; la Figure 5 est une vue de dessus du porte-balais appartenant à un second mode de réalisation de l'invention ; et la Figure 6 est une vue de dessus du porte-balais appartenant à un troisième mode de réalisation de l'invention. La Figure 1 représente un porte-balais, désigné par la référence générale 2, destiné à équiper un moteur électrique pour un équipement de véhicule automobile, ce moteur pouvant par exemple appartenir à un actionneur pour boite de vitesses ou à un ventilateur. Le moteur électrique comportant un tel porte-balais est par exemple un moteur à courant continu. Le porte-balais 2, représenté plus en détail à la Figure 2, comporte un support 4 de forme sensiblement annulaire. Le support 4 est réalisé en matière électriquement isolante. Dans un mode de réalisation préféré, il est obtenu par moulage d'une matière plastique. Ce support 4 possède une ouverture centrale 6 à travers laquelle s'étend un collecteur 8 porté par un arbre 10 appartenant à l'élément rotor du moteur. L'arbre 10 possède un axe sensiblement orthogonal au porte-balais 2 et traverse le porte-balais 2 en son centre. Le porte-balais 2 présente une face externe et une face interne sur laquelle sont disposés des balais 12. Quatre balais d'alimentation 12 sont disposés radialement sur le support 4. Ces balais 12 sont répartis régulièrement en cercle. Ces balais 12 possèdent une forme parallélépipédique et sont classiquement réalisés en graphite. Comme montré à la Figure 1, leur extrémité interne est en contact avec le collecteur 8 et leur extrémité radialement externe est en contact avec des moyens de raccordement électriques 14. Les balais d'alimentation 12 sont maintenus sur la face interne du support 4 par des moyens de retenue et de guidage 16 fixés sur le support 4. Ces moyens de retenue et de guidage 16 ont une forme de tube ouvert aux extrémités et sont orientés radialement autour de l'ouverture centrale 6. Ces moyens de retenue et de guidage 16 sont adaptés pour permettre une liaison glissière orientée radialement. De plus, des ressorts de rappel 18 exercent sur les balais 12 une force radiale orientée de façon à assurer un contact permanent des balais 12 sur le collecteur 8. Dans l'exemple représenté, le porte balais 2 est adapté pour un moteur électrique à quatre pôles, et ainsi comporte deux paires de balais, dont l'une est positive et l'autre est négative, se faisant face par paires. Bien évidemment, l'invention concerne également un porte-balais munis de deux balais, un balai positif et un balai négatif. Le porte-balais comporte, en outre, des moyens d'alimentation électriques 20 comprenant notamment une borne d'alimentation 22 disposée sur le support 4 du porte-balais 2. Ces moyens d'alimentations électriques 20 sont reliés aux moyens de raccordement électriques 14 venant en contact avec les extrémités radiales externes des balais d'alimentation 12, de manière à raccorder les balais d'alimentation 12 aux bornes positives et négatives d'une source externe de tension d'alimentation. Le porte-balais 2 comporte également deux bobines d'induction 24 et 26, raccordées en série aux balais positifs et négatifs respectivement, pour atténuer l'interférence rayonnée. Bien évidemment, l'invention concerne également un porte-balais sans bobines d'induction. En outre, le porte-balais 2 comporte des éléments conducteurs 28a, 28b, 28c, 28d s'étendant sur le support 4 et destinés à assurer la continuité électrique entre la borne d'alimentation 22 et les moyens de raccordement électriques 14, de manière à alimenter électriquement les balais d'alimentation 12. Ces éléments conducteurs 28a, 28b, 28c, 28d prennent la forme de bandes métalliques s'étendant sur la surface externe du support 4. Selon un premier mode de réalisation de l'invention représenté aux Figures 3 et 4, au moins un des éléments conducteurs comportent localement une diminution 30 de matière. Cette diminution peut notamment se situer au niveau de l'un des éléments conducteurs 28a ou 28b se trouvant au plus près de la borne d'alimentation 22. Comme représenté à la Figure 3, cette diminution 30 peut être réalisée par la formation de différents orifices 32 traversant, de forme circulaire, réalisés dans l'un des éléments conducteurs. Ces orifices 32 sont adaptés afin de créer une zone fusible. Ces orifices 32 peuvent être selon un mode de réalisation préféré au nombre de quatre, mais leur nombre peut être adapté selon la zone fusible à créer. En variante, comme représenté à la Figure 4, cette diminution peut prendre la forme d'une fente 34 adaptée afin de créer une zone fusible. Selon une autre variante de réalisation, non représentée, la diminution 30 de matière peut également comprendre une épaisseur plus faible de la matière composant l'élément conducteur. Une diminution de matière provoque localement dans l'élément conducteur concerné un accroissement de la résistance linéique par rapport à celle présente dans les autres éléments conducteurs. Le passage du courant dans la zone comportant la diminution de matière provoque alors un échauffement localisé plus important. Ainsi, si au cours de l'utilisation du moteur électrique comportant le porte-balais selon l'invention, il y a une augmentation subite du courant aspiré, par exemple, en cas de blocage du rotor du moteur, ou une tension excessive ou une charge excessive, on assiste à une fusion de la zone comportant la diminution de matière 30 et ceci bien avant que l'échauffement des autres parties composant le moteur n'atteigne des températures dangereuses. La coulée de matière entraîne alors un arrêt de la continuité électrique, le fonctionnement du moteur est alors arrêté. Selon un autre mode de réalisation représenté à la Figure 5, l'un des éléments conducteurs comporte deux zones 38 et 40, de préférence formées par un même alliage, reliées par un alliage thermiquement fusible 42. Cet alliage thermiquement fusible assure dans les conditions normales d'utilisation une continuité électrique avec les zones 38 et 40. De préférence, les zones 38 et 40 sont formées par un alliage à base de cuivre, tandis que l'alliage thermiquement fusible 42 est formé par un alliage à base d'étain, possédant de préférence un point de fusion compris autour de 200°C, valeur de l'eutectique de ce matériau. De préférence, l'espace compris entre les zones 38 et 40, possède une largeur supérieure à 0,1 mm. Ainsi, pour les mêmes raisons que celles indiquées ci-dessus, lorsque la température atteint et/ou dépasse une valeur cible, correspondant à la température de fusion de l'alliage thermiquement fusible 42 choisi, l'alliage thermiquement fusible fond, interrompant toute circulation électrique entre les zones 38 et 40. Le fonctionnement du moteur est alors arrêté. Selon un troisième mode de réalisation représenté à la Figure 6, l'un des éléments conducteurs comporte deux zones 44 et 46, de préférence formées par un même alliage, et reliées entre elles par un composant électronique 48 interrompant la circulation électrique dès que la température du composant atteint une température cible, le composant étant choisi selon la température cible pour laquelle on souhaite une interruption du moteur. Le porte-balais selon l'invention permet de protéger rapidement le moteur en cas d'avarie et évite alors tout risque d'incendie, assurant alors la sécurité des personnes et évitant une destruction massive du moteur et de tout matériel disposé à proximité de ce moteur. REVENDICATIONS1.- Porte-balais (2) de moteur électrique comprenant : - un support (4) composé d'une matière électriquement isolante ; - des balais (12) électriquement conducteur possédant chacun une première extrémité destinée à venir en contact avec un collecteur (8) et une seconde extrémité connectée à des bornes d'alimentation (20) ; - des éléments conducteurs (14, 28a, 28b, 28c, 28d) connectant les balais (12) aux bornes d'alimentation (20) ; caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits éléments conducteurs (28a, 28b, 28c, 28d) comporte des moyens d'interruption de passage du courant sensible à la température, ledit élément s'étendant sur le support (4). 2.- Porte-balais selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément conducteur comporte localement une diminution (30) de matière formant les moyens d'interruption de passage du courant. 3.- Porte-balais selon la revendication 2, caractérisé en ce que la diminution de matière est formée par au moins un orifice (32, 34) réalisé dans ledit élément conducteur. 4.- Porte-balais selon la revendication 3, caractérisé en ce que la diminution de matière est formée par plusieurs orifices (32, 34) traversant, notamment de forme circulaire, réalisés dans ledit élément conducteur. 5. Porte-balais selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit orifice possède la forme d'une fente (34). 6.- Porte-balais selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément conducteur comporte deux zones, de préférence formées par un même alliage, reliées par un alliage thermiquement fusible formant les moyens d'interruption de passage du courant. 7.- Porte-balais selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites zones sont formées par un alliage à base de cuivre et l'alliage thermiquement fusible est formé par un alliage à base d'étain, possédant de préférence un point de fusion autour de 200°C. 8.- Porte-balais selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'espace entre lesdites zones possède une largeur supérieure à 0,1 mm. 9. - Porte-balais selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément conducteur comporte deux zones, de préférence formées par un même alliage, reliées entre elles par un composant électronique interrompant la circulation électrique dès que la température dudit élément conducteur atteint une température cible, ledit composant électronique formant les moyens d'interruption de passage du courant. 10.- Moteur électrique, caractérisé en ce qu'il comporte un porte-balais selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.