Brevet FR2981621A1 — publié le 20130426

Ensemble pour un moteur, notamment un moteur agencé pour entraîner un balai d'essuie-glace L'invention concerne notamment un ensemble pour un moteur, notamment un moteur agencé pour entraîner un balai d'essuie-glace. Les moteurs électriques produisent lors de leur fonctionnement une importante quantité de chaleur, par friction au niveau des roulements et autres contacts en mouvement, par effet Joule au niveau des composants électriques, 10 et par courants de Foucault dans les parties magnétiques en mouvement Dans le cadre des moteurs fermés par un boîtier, la chaleur est peu et mal évacuée. Cependant, l'enceinte est souvent requise pour protéger le moteur de l'environnement extérieur : humidité, poussière et autres corps étrangers. Il est connu d'utiliser une carcasse, ou boîtier d'armature, métallique en tant 15 que boîtier du moteur. Le caractère métallique de la carcasse assure une meilleure conduction de la chaleur vers l'extérieur et permet de fermer le circuit magnétique. Toutefois, l'ensemble rotor-stator du moteur est conçu compact pour des raisons d'encombrement évidentes. Aussi la surface d'échange est souvent 20 insuffisante pour permettre l'évacuation rapide de la chaleur produite à l'intérieur du boîtier. L'invention vise à pallier les inconvénients ci-dessus. L'invention a ainsi pour objet un ensemble pour un moteur, notamment un moteur agencé pour entraîner un balai d'essuie-glace d'un véhicule automobile, 25 cet ensemble comportant : - un boîtier d'armature présentant une paroi intérieure sensiblement cylindrique, ce boîtier d'armature étant en un matériau présentant une conductivité thermique de valeur sensiblement supérieure ou égale à 80W/mK à 20°C, - au moins un anneau ou un élément en portion d'anneau en matériau ferromagnétique, cet anneau ou cet élément étant placé sur la paroi intérieure du boîtier d'armature. L'invention permet, du fait de la dissipation de chaleur vers l'extérieur, d'éviter l'accumulation de chaleur à l'intérieur du boîtier, et donc d'abaisser la température globale du moteur. De préférence, le boîtier d'armature est réalisé, notamment par moulage, en aluminium (conductivité thermique de 237 W/mK à 20°) ou en carbone (conductivité thermique de 129 W/mK à 20°) ou en fer (conductivité thermique de 80 W/mK à 20°). Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'anneau ou l'élément en portion d'anneau est réalisé en matériau ferromagnétique ferreux ou non ferreux, de préférence en acier. Avantageusement l'ensemble comporte un ou plusieurs aimants, notamment en ferrite, fixés sur l'anneau en matériau ferromagnétique de manière à former un stator du moteur. Selon l'invention, utiliser une carcasse, ou boîtier d'armature, notamment en aluminium et un anneau ferreux juste au niveau des aimants pour le flux magnétique permet un gain thermique et un gain en poids. Le boîtier d'armature présente de préférence un fond agencé pour recevoir un arbre rotatif d'un rotor du moteur, et ce fond est agencé pour évacuer de la chaleur de l'intérieur du boîtier d'armature vers l'extérieur de ce boîtier. Le fond du boîtier d'armature comporte avantageusement un passage agencé pour recevoir une extrémité de l'arbre de rotor, et ce passage est pourvu d'un palier au contact duquel l'arbre de rotor peut tourner, ce palier étant de préférence en contact thermique avec le boîtier d'armature et de préférence un lubrifiant tel que de la graisse est déposé au contact de l'arbre de rotor et du palier, ce lubrifiant présentant une bonne faculté à transporter de la chaleur. Les calories à dissiper sont celles produites par le courant dans le bobinage du rotor et sont conduites par l'arbre vers le palier. L'arbre du rotor et le palier du rotor et le fond du boîtier, passif avec un moulage aluminium en ailettes dans le fond du boîtier, forment une pompe à calories pour diriger les calories vers l'extérieur. Si on le souhaite, le palier comporte une bague ou un roulement à billes. Avantageusement le fond du boîtier d'armature présente, dans le passage de réception de l'arbre de rotor, une forme choisie de manière à envelopper au moins deux côtés opposés du palier. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le fond du boîtier d'armature comporte une paroi intérieure, notamment de forme sensiblement tronconique, pourvue d'ailettes de refroidissement. Ces ailettes par exemple s'étendent de la paroi cylindrique du boîtier d'armature jusqu'à sensiblement le passage de réception de l'arbre de rotor. Ces ailettes peuvent être réalisées d'un seul tenant, notamment par moulage, avec le boîtier d'armature. Le cas échéant, le fond du boîtier d'armature comporte des ailettes de refroidissement, à l'extérieur du boîtier. La présence des ailettes, à l'intérieur et/ou à l'extérieur du boîtier d'armature, permet d'augmenter l'évacuation de chaleur. L'invention a également pour objet un moteur électrique comportant un ensemble tel décrit ci-dessus. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif de l'invention, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 représente, schématiquement et partiellement, en perspective différents éléments d'un moteur selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, et - la figure 2 représente, schématiquement et partiellement, en coupe suivant un plan passant par l'axe de rotation, le moteur de la figure 1 On a représenté sur la figure 1 un ensemble 1 pour un moteur électrique 10 agencé pour entraîner un ou plusieurs balais d'essuie-glace, non visibles sur les figures, d'un véhicule automobile. Le moteur 10 alimenté électriquement permet de mettre en mouvement le ou les balais d'essuie-glace avec une ou des vitesses et des conditions de chargement spécifiées avant la définition du moteur. Le moteur est constitué d'un stator et d'un rotor lequel tourne autour d'un axe qui entraîne un engrenage, lui-même entraînant un mécanisme activant le ou les balais. Le stator et le rotor doivent permettent la circulation d'un flux magnétique qui englobe les fils de cuivre parcourus par un courant et qui créent ainsi le mouvement de l'axe du rotor. Selon les spécifications indiquées avant la définition du moteur, celui-ci doit délivrer une puissance identifiée et ceci avec un rendement optimum et celui-ci doit donc limiter au mieux les pertes thermiques et mécaniques, ainsi qu'éviter tout emballement thermique. En effet, le passage d'un courant dans un fil génère l'effet Joule et donc une dissipation de calories. Ces calories font monter la température dans le moteur et dégrade de fait la valeur du flux magnétique des aimants et la capacité du cuivre à passer le courant. Le moteur devient moins efficace, il présente un moins bon rendement entre la puissance d'entrée et la puissance de sortie. Cette élévation de température due à l'effet Joule est augmentée des calories dues aux frictions et aux courants de Foucault. Il y a alors risque de dégradation forte du rendement et même d'emballement thermique du moteur. Cette élévation est aussi néfaste aux composants, à leur bon fonctionnement et à leur durée de vie dans un domaine économique rentable et concurrentiel. Cet ensemble 1 comporte : - un boîtier d'armature 2 présentant une paroi intérieure 3 sensiblement cylindrique, ce boîtier d'armature 2 étant en un matériau présentant une conductivité thermique de valeur sensiblement supérieure ou égale à 80W/mK à 20°C, - au moins un anneau 4 en matériau ferromagnétique, cet anneau 4 étant placé sur la paroi intérieure 3 du boîtier d'armature. Dans l'exemple considéré, le boîtier d'armature est réalisé par moulage ou filage en aluminium (conductivité thermique de 237 W/mK à 20°). L'anneau 4 est réalisé, dans le présent exemple, en acier. Comme on peut le voir sur la figure 2, l'ensemble 1 comporte en outre plusieurs aimants 6 en ferrite ou autre matériau magnétique, fixés sur l'anneau 4 en matériau ferromagnétique de manière à former le stator 7 du moteur 10. Les aimants peuvent en variante être en terres rares. Le moteur peut être du type 2 pôles ou 4 pôles. Le boîtier d'armature 2 présente un fond 8 agencé pour recevoir un arbre rotatif 9 d'un rotor 11 du moteur 10, et ce fond 8 est agencé pour évacuer de la chaleur de l'intérieur du boîtier d'armature 2 vers l'extérieur de ce boîtier. L'arbre 9 est susceptible de tourner autour d'un axe de rotation X. Le fond 8 du boîtier d'armature 2 comporte un passage 12 agencé pour recevoir une extrémité 13 de l'arbre de rotor 9. Ce passage 12 est pourvu d'un palier 15 au contact duquel l'arbre de rotor 9 peut tourner. Ce palier 15 est en contact thermique avec le boîtier d'armature 2 et un lubrifiant tel que de la graisse est déposé au contact de l'arbre de rotor 9 et du palier 15, ce lubrifiant présentant une bonne faculté à transporter de la chaleur. Les calories à dissiper sont celles produites par le courant dans le bobinage du rotor et sont conduites par l'arbre vers le palier. Le palier 15 comporte une bague 17, ou un roulement à billes, qui supporte l'arbre 9. Le fond 8 du boîtier d'armature 2 présente, dans le passage 12 de réception de l'arbre de rotor, une forme choisie de manière à envelopper au moins deux côtés 18 du palier. Le fond 8 du boîtier d'armature comporte une paroi intérieure 19 de forme sensiblement tronconique, pourvue d'ailettes de refroidissement 20. Ces ailettes 20 s'étendent de la paroi cylindrique 3 du boîtier d'armature jusqu'à sensiblement le passage 12 de réception de l'arbre 9 de rotor. Ces ailettes 20 peuvent être réalisées d'un seul tenant, notamment par moulage, avec le boîtier d'armature 2. Le fond 8 du boîtier d'armature comporte des ailettes de refroidissement supplémentaires 21, à l'extérieur du boîtier 2. La présence des ailettes 20 et 21, à l'intérieur et/ou à l'extérieur du boîtier d'armature, permet d'augmenter l'évacuation de chaleur.5 REVENDICATIONS1. Ensemble (1) pour un moteur (10), notamment un moteur agencé pour entraîner un balai d'essuie-glace d'un véhicule automobile, cet ensemble comportant : - un boîtier d'armature (2) présentant une paroi intérieure (3) sensiblement cylindrique, ce boîtier d'armature étant en un matériau présentant une conductivité thermique de valeur supérieure à 80W/mK à 20°C, - au moins un anneau (4) ou un élément en portion d'anneau en matériau ferromagnétique, cet anneau ou cet élément étant placé sur la paroi intérieure du boîtier d'armature. 2. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le boîtier d'armature (2) est réalisé, notamment par moulage ou filage ou emboutissage, en aluminium ou en carbone ou en fer. 3. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'anneau (4) ou l'élément en portion d'anneau est réalisé en matériau ferromagnétique ferreux ou non ferreux, de préférence en acier. 4. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un ou plusieurs aimants (6), notamment en ferrite, fixés sur l'anneau en matériau ferromagnétique de manière à former un stator du moteur. 5. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le boîtier d'armature présente un fond (8) agencé pour recevoir un arbre rotatif (9) d'un rotor du moteur, et ce fond est agencé pour évacuer de la chaleur de l'intérieur du boîtier d'armature vers l'extérieur de ce boîtier. 6. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le fond (8) du boîtier d'armature comporte un passage (12) agencé pour recevoir une extrémité de l'arbre de rotor, et ce passage est pourvu d'un palier au contact duquel l'arbre de rotor peut tourner, ce palier (15) étant de préférence en contact thermique avec le boîtier d'armature et de préférence un lubrifiant tel que de la graisse est déposé au contact de l'arbre de rotor et du palier, ce lubrifiant présentant une bonne faculté à transporter de la chaleur. 7. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ce palier comporte une bague (17) ou un roulement à billes. 8. Ensemble selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé par le fait que le fond (8) du boîtier d'armature présente, dans le passage de réception de l'arbre de rotor, une forme choisie de manière à envelopper au moins deux côtés opposés du palier. 9. Ensemble selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que le fond du boîtier d'armature comporte une paroi intérieure, notamment de forme sensiblement tronconique, pourvue Gle d'ailettes de refroidissement (20). 10.Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ces ailettes (20) s'étendent de la paroi cylindrique (3) du boîtier d'armature jusqu'à sensiblement le passage de réception (12) de l'arbre de rotor. 11.Ensemble selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé par le fait que ces ailettes (20) sont réalisées d'un seul tenant, notamment par moulage ou filage, avec le boîtier d'armature. 12.Ensemble selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisé par le fait que le fond du boîtier d'armature comporte des ailettes de refroidissement (21), à l'extérieur du boîtier. 13.Moteur électrique (10) comportant un ensemble selon l'une des revendications précédentes. 10