Brevet FR3021818A1 — publié le 20151204

ENVELOPPE TUBULAIRE FERROMAGNÉTIQUE ET INDUCTEUR ASSOCIÉ La présente invention concerne le domaine des démarreurs pour moteur thermique, 5 notamment de véhicule automobile, et plus précisément les moteurs électriques entraînant le pignon du démarreur. 11 est connu d'utiliser un moteur électrique dans les démarreurs, notamment des véhicules automobiles, de manière à obtenir un couple de démarrage élevé pour lancer le pignon. Ces moteurs électriques comprennent un inducteur aussi appelé stator qui comprend 10 des premiers éléments magnétiques, comme par exemple des bobines ou des aimants et un induit aussi appelé rotor qui comprend des deuxièmes éléments magnétiques destinés à interagir avec les premiers éléments magnétiques de manière à entraîner le rotor en rotation, le rotor étant lié au lanceur de pignon. De plus, le stator est généralement entouré par une virole qui permet la protection du moteur électrique. Ces différents éléments magnétiques ainsi que 15 la virole impliquent un volume important ainsi qu'un poids conséquent pour le démarreur. Or, un des objectifs des constructeurs automobiles est de réduire la taille et d'alléger les différentes pièces nécessaires au moteur et notamment les démarreurs. Le but de l'invention est donc de fournir une solution permettant de réduire le poids du 20 moteur électrique du démarreur et de limiter son encombrement tout en conservant la même qualité de fonctionnement. A cet effet, la présente invention a pour objet une enveloppe tubulaire ferromagnétique d'inducteur d'un démarreur destinée à entourer une pluralité de masses polaires réparties 25 autour d'un rotor, l'enveloppe comprenant au moins une portion destinée à être en contact avec une masse polaire fixée à l'enveloppe et au moins une encoche longitudinale ménagée dans ladite enveloppe tubulaire ferromagnétique, ladite encoche étant alignée avec l'axe longitudinal de la, au moins une, portion. 30 Selon un autre aspect de la présente invention, l'encoche longitudinale a une forme évasée. BRT1432 (MFR0886) 3021818 2 Selon un aspect additionnel de la présente invention, l'encoche longitudinale a la forme générale d'un trapèze. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, les parois latérales de 5 l'encoche sont convexes. Selon un autre aspect de la présente invention, l'enveloppe est une virole. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, l'enveloppe comprend une 10 culasse et une virole. Selon un aspect additionnel de la présente invention, l'enveloppe comprend en outre un élément non ferromagnétique et l'encoche longitudinale est comblée par l'élément non ferromagnétique. 15 La présente invention concerne également un inducteur de démarreur comprenant une enveloppe tubulaire ferromagnétique selon l'un des modes de réalisation décrit dans les paragraphes précédents et une pluralité de masses polaires réparties circonférentiellement sur l'enveloppe tubulaire ferromagnétique et en ce que les portions sont en contact avec la 20 pluralité de masse polaire.une pluralité de masses polaires réparties circonférentiellement sur une enveloppe tubulaire ferromagnétique. Selon un autre aspect de la présente invention, l'inducteur comprend quatre masses polaires, deux pôles nord et deux pôles sud, les pôles identiques étant disposés face à face. 25 Selon un mode de réalisation de la présente invention, les masses polaires sont des aimants. Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, les masses polaires 30 comprennent des bobines. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, dans lequel l'enveloppe tubulaire ferromagnétique comprenant la pluralité d'encoches longitudinales, les encoches étant alignées avec la pluralité de bobines et les bobines comprennent une section aplatie et 35 sont bobinées sur la plus grande largeur autour d'un dispositif d'épanouissement polaire, la sortie des enroulements des bobines étant réalisée au niveau des encoches longitudinales. BRT1432 (MFR0886) 3021818 3 Selon un aspect additionnel de la présente invention, le dispositif d'épanouissement polaire recouvre au moins partiellement les enroulements des bobines latéralement et axialement. La présente invention concerne également un démarreur comprenant un inducteur tel que décrit précédemment. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés qui 10 en représentent, à titre indicatif mais non limitatif, des modes de réalisation possibles. Sur ces dessins: - la figure 1 représente un schéma d'un démarreur ; 15 - la figure 2 représente un schéma en trois dimensions d'un inducteur selon un mode de réalisation de la présente invention; - la figure 3 représente un schéma d'une masse polaire associé à un matériau ferromagnétique; - la figures 4 représente un schéma d'une portion de l'inducteur selon un mode de réalisation de la présente invention; 20 - la figure 5 représente un schéma de l'inducteur selon un mode de réalisation de la présente invention; Sur ces figures, les mêmes numéros de référence désignent des éléments identiques. 25 La figure 1 montre un schéma d'un démarreur 1 pour moteur à combustion de véhicule automobile. Ce démarreur 1 comprend un rotor ou induit 2 mobile en rotation autour d'un axe X et un stator ou inducteur 3 entourant l'induit 2. L'inducteur 3 comprend une enveloppe tubulaire ferromagnétique 4 portant une pluralité de masses polaires 5. Les masses polaires 5 sont par 30 exemple des aimants ou des bobines fixés sur l'enveloppe tubulaire. Le rotor 2 comporte un corps de rotor 7 et un bobinage 8 qui forme de part et d'autre du corps de rotor 7 un chignon avant 9 et un chignon arrière 10. Le rotor 2 est également pourvu d'un collecteur 12 connecté aux fils du bobinage 8. Un groupe de balais 13 et 14 est prévu pour l'alimentation électrique BRT1432 (MFR0886) 3021818 4 du bobinage 8, l'un des balais 13 étant relié à la masse du démarreur 1 et un autre des balais 14 étant relié à une borne électrique 15 d'un contacteur 17 via un fil 16. Les balais 13 et 14 sont par exemple au nombre de quatre. Les balais 13 et 14 viennent frotter sur le collecteur 12 lorsque le rotor 2 est en rotation. Le démarreur 1 comporte en outre un ensemble lanceur 19 5 monté de manière mobile axialement sur un arbre d'entraînement 18 et pouvant être entraîné en rotation autour de l'axe X par le rotor 2. Un ensemble réducteur de vitesse 20 est interposé entre le rotor 2 et l'arbre d'entraînement 18. L'ensemble lanceur 19 comporte un élément d'entraînement formé par un pignon 21 destiné à s'engager sur une couronne d'entraînement du moteur à combustion (non représenté). L'ensemble lanceur 19 comprend en outre un dispositif à roue libre ou embrayage 22 définissant une gorge 24 qui reçoit l'extrémité 25 d'une fourchette 27. La fourchette 27 est montée pivotante sur un support pivot 37 et est actionnée par le contacteur 17 pour déplacer l'ensemble lanceur 19 par rapport à l'arbre d'entraînement 18, suivant l'axe X, entre une première position dans laquelle l'ensemble lanceur 19 entraîne le moteur à combustion par l'intermédiaire du pignon 21 et une deuxième position dans laquelle l'ensemble lanceur 19 est désengagé du moteur à combustion. Le contacteur 17 comprend, outre la borne 15 reliée au balai 14, une borne 29 reliée via un fil 30 à une alimentation électrique du véhicule comme par exemple une batterie (non représentée). L'inducteur ou stator 3 va maintenant être décrit plus en détails à partir de la figure 2. L'inducteur 3 comprend une enveloppe tubulaire en matériau ferromagnétique 4 à l'intérieur de laquelle sont fixées des masses polaires, par exemple des bobines 5 ou des aimants. Les masses polaires sont réparties circonférentiellement, c'est-à-dire de manière régulière sur la circonférence de l'enveloppe tubulaire 4. L'enveloppe tubulaire 4 comprend donc une pluralité de portions, dites portions de contact 31, en contact avec les masses polaires. Dans le cas présent, le nombre de masses polaires et donc de portions de contact est de quatre. Les masses polaires sont donc disposées face à face deux à deux, les masses polaires situées face à face constituant deux pôles nord d'une part et deux pôles sud d'autre part. Les masses polaires sont des bobines 5 dans le cas présent mais des aimants disposés de la même manière que les bobines 5 peuvent également être utilisés dans le cadre de la présente invention. De plus, l'enveloppe tubulaire 4 comprend des encoches longitudinales 33 alignées avec l'axe longitudinal des portions de contact 31. En effet, en étudiant la distribution de densité de flux BRT1432 (MFR0886) 3021818 5 magnétique au niveau d'une masse polaire, les inventeurs ont observé que la portion d'enveloppe 4 située dans l'axe de la masse polaire n'est pas saturée et est donc inutile pour le retour de masse du flux magnétique. La figure 3 représente un exemple d'une masse polaire 5' entourée d'un matériau ferromagnétique 4' dans lequel la zone de matière non saturée a été 5 enlevée. Ainsi, les encoches longitudinales 33 ménagées dans l'enveloppe tubulaire 4 permettent de réduire la quantité de matière et donc le poids de l'enveloppe tubulaire 4 sans pour autant affecter la distribution de flux magnétique et le retour de masse. La forme des encoches longitudinales 33 peut être ajustée en fonction de la 10 distribution de flux magnétique. Ainsi, les encoches longitudinales 33 pourront être de forme évasée, comme par exemple avec une forme générale de trapèze. Les parois latérales 33a de l'encoche longitudinale 33 pourront également être convexes. De plus, dans le cas où les masses polaires sont réalisées par des bobines 5 et que les bobines 5 comprennent une section aplatie et sont bobinées sur la plus grande largeur autour 15 d'un dispositif d'épanouissement polaire 36, la sortie 34 des enroulements 35 des bobines 5 peut se faire au niveau des encoches longitudinales 33 comme représenté sur la figure 2. Cela permet de minimiser l'épaisseur des bobines 5 et donc d'optimiser l'espace au centre de l'inducteur 3 qui correspond à l'emplacement de l'induit 2. Les enroulements 35 des bobines 5 sont réalisés par exemple en cuivre ou en 20 aluminium, ont une section rectangulaire et sont bobinés sur le méplat. L'enroulement se fait autour du dispositif d'épanouissement polaire 36 central qui est par exemple fixé par une vis 38 à l'enveloppe tubulaire 4. Le dispositif d'épanouissement polaire comprend également des ailettes d'épanouissement 40 qui recouvrent au moins partiellement les enroulements 35 des bobines 5. 25 Dans le cas présent, les ailettes d'épanouissement 40 sont des ailettes latérales qui recouvrent les deux premiers tours des enroulements 35 mais des ailettes peuvent également s'étendre axialement voire sur l'ensemble du pourtour des enroulements. En effet, du fait du positionnement des sorties 34 des enroulements 35 au niveau des encoches longitudinales, des ailettes d'épanouissement peuvent être disposées axialement. De plus, les ailettes 30 d'épanouissement 40 peuvent recouvrir l'ensemble des tours des enroulements 35. Par ailleurs, il est à noter que l'invention ne se limite pas à ce type d'enroulements 35 et de bobines 5. Cependant, pour les autres types d'enroulements 35, par exemple les BRT1432 (MFR0886) 3021818 6 enroulements sur chant, la sortie des enroulements 35 n'implique pas de surépaisseur de sorte qu'il n'est pas nécessaire de positionner la sortie 34 de l'enroulement 35 au niveau d'une encoche longitudinale 33 pour optimiser l'espace situé au centre de l'inducteur 3. D'autre part, l'enveloppe tubulaire 4 peut comprendre des encoches additionnelles 42 5 qui ne sont pas situées dans l'axe longitudinal des portions de contact 31 mais servent à maintenir l'enveloppe lors de sa fabrication. Pour des raisons de sécurité et/ou de protection du démarreur, l'emplacement des encoches longitudinales 33 peut être comblé par un matériau non ferromagnétique comme par exemple du plastique ou de l'aluminium qui peuvent avoir une épaisseur et/ou un poids réduit 10 par rapport à l'enveloppe tubulaire 4. Ces éléments de matière destinés à combler l'espace laissé libre par les encoches longitudinales 33 peuvent par exemple venir de matière avec des éléments adjacents à l'inducteur 3 comme par exemple l'enveloppe du réducteur de vitesse 20 ou le palier en aluminium situé au niveau du collecteur 12. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, l'enveloppe tubulaire en 15 matériau ferromagnétique 4 comprend une épaisseur correspondant à une virole. Cependant, selon un mode de réalisation alternatif représenté sur la figure 4, l'enveloppe tubulaire 4 comprend une virole 44 et une épaisseur supplémentaire qui se superpose au moins partiellement avec la virole 44 et qui constitue une culasse 46, aussi appelée culasse à fermeture de flux. En effet, dans le cas d'une enveloppe tubulaire 4 20 comprenant une culasse 46 et une virole 44, la virole 44 peut être formée d'une pluralité de panneaux situés au niveau des masses polaires et constituant les portions de contact 31, ces panneaux étant entourés et fixés à la culasse 46 qui forme un tube. Dans le cas de la figure 4, la virole 44 a une forme tubulaire sur laquelle sont fixés les dispositifs d'épanouissement polaires 36. La longueur axiale de la virole 44 correspond à la 25 taille des bobines 5 destinées à venir se positionner contre la virole 44 comme représenté sur la figure 5. La virole 44 comprend également les encoches longitudinales 33 dans l'axe longitudinal des portions de virole 44 destinées à recevoir les bobines 5. La culasse 46 présente également une forme tubulaire, entoure la virole 44 et présente une longueur axiale supérieure à la virole 44. La virole 44 et la culasse 46 sont superposées sur la longueur de la 30 virole 44. Selon un mode de réalisation alternatif, des encoches longitudinales 33 peuvent également être réalisées au niveau de la culasse 46. Dans ce cas, des éléments non BRT1432 (MFR0886) 3021818 7 ferromagnétiques peuvent venir combler l'espace libre laissé au niveau de la culasse 46. Les encoches longitudinales 33 réalisées au niveau de la culasse 44 permettent de positionner la sortie 34 des enroulements 35 des bobines 5 contre la culasse 46 dans lesdites encoches longitudinales 33 de manière à libérer de la place au centre des bobines 5 comme 5 représenté sur la figure 5. Ainsi, la réalisation d'encoches longitudinales 33 au niveau de l'axe longitudinal des portions de contact 31 qui correspond à une zone de matière non saturée du point de vue magnétique permet de réduire le poids de l'inducteur 3 sans impacter son fonctionnement. De 10 plus, ces encoches longitudinales 33 peuvent être utilisées pour faire passer les sorties 34 des enroulements 35 des bobines 5 de manière à réduire l'épaisseur de l'inducteur 3 et minimiser les risques de frottement entre l'inducteur 3 et l'induit 2. BRT1432 (MFR0886) REVENDICATIONS1. Enveloppe tubulaire ferromagnétique (4) d'inducteur (3) d'un démarreur (1) destinée à entourer une pluralité de masses polaires (5') réparties autour d'un rotor, l'enveloppe comprenant : - au moins une portion (31) destinée à être en contact avec une masse polaire (5') fixée à l'enveloppe tubulaire ferromagnétique (4), - au moins une encoche longitudinale (33) ménagée dans ladite enveloppe tubulaire ferromagnétique (4), ladite encoche longitudinale (33) étant alignée avec l'axe longitudinal de la, au moins une, portion (31). 2. Enveloppe tubulaire ferromagnétique (4) selon la revendication 1 dans laquelle l'encoche longitudinale (33) a une forme évasée. 3. Enveloppe tubulaire ferromagnétique (4) selon la revendication 2 dans laquelle l'encoche longitudinale (33) a la forme générale d'un trapèze. 4. Enveloppe tubulaire ferromagnétique (4) selon la revendication 2 ou 3 dans laquelle les parois latérales de l'encoche longitudinale (33) sont convexes. 5. Enveloppe tubulaire ferromagnétique (4) selon l'une des revendications précédentes dans laquelle l'enveloppe (4) est une virole. 6. Enveloppe tubulaire ferromagnétique (4) selon l'une des revendications 1 à 4 dans laquelle l'enveloppe (4) comprend une culasse et une virole. 7. Enveloppe tubulaire ferromagnétique (4) selon la revendication 6 comprenant 30 en outre un élément non ferromagnétique et dans laquelle l'encoche longitudinale (33) est comblée par l'élément non ferromagnétique. 8. Inducteur (3) de démarreur (1) comprenant une enveloppe tubulaire ferromagnétique (4) selon l'une des revendications précédentes et une pluralité de masses 35 polaires (5') réparties circonférentiellement sur l'enveloppe tubulaire ferromagnétique (4) et en ce que les portions 31 sont en contact avec la pluralité de masse polaire. 9. Inducteur (3) selon la revendication 8 dans laquelle l'inducteur (3) comprend BRT1432 (MFR0886) 3021818 9 quatre masses polaires (5'), deux pôles nord et deux pôles sud, les pôles identiques étant disposés face à face. 10. Inducteur (3) selon la revendication 8 ou 9 dans laquelle les masses polaires 5 (5') sont des aimants. 11. Inducteur (3) selon la revendication 8 ou 9 dans laquelle les masses polaires comprennent des bobines (5). 10 12. Inducteur (3) selon la revendication 11 dans lequel l'enveloppe tubulaire ferromagnétique (4) comprenant la pluralité d'encoches longitudinales (33), les encoches etant alignées avec la pluralité de bobines et dans lequel les bobines comprennent une section aplatie et sont bobinées sur la plus grande largeur autour d'un dispositif d'épanouissement polaire (36), la sortie (34) des enroulements (35) des bobines étant réalisée au niveau des 15 encoches longitudinales (33). 13. Inducteur (3) selon la revendication 12 dans laquelle le dispositif d'épanouissement polaire (36) recouvre au moins partiellement les enroulements (35) des bobines latéralement et axialement. 20 14. Démarreur (1) comprenant un inducteur (3) selon l'une des revendications 8 à 13. BRT1432 (MFR0886)