Brevet FR3035553A1 — publié le 20161028

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un moteur électrique sans balais à rotor intérieur, notamment comme composant d'un actionneur de confort équipant un véhicule automobile et ayant un boîtier en métal logeant un rotor comportant des éléments d'aimant et monté à rotation autour d'un axe de rotation ainsi que des enroulements installés sur la périphérie intérieure du boîtier du moteur et des composants dégageant de la chaleur pour commander au moins indirectement les enroulements installés sur au moins un support de circuit. Etat de la technique Un tel moteur électrique connu de manière générale selon l'état de la technique fait par exemple parti d'un actionneur de confort équipant un véhicule automobile tel qu'un moteur de lève-glace, un moteur de toit ouvrant, un actionneur de réglage de la position d'un siège ou élément de ce type. Il se compose d'un boîtier de moteur en métal encore appelé boîtier polaire. Le boîtier de moteur reçoit un rotor monté à rotation autour d'un axe et dont la périphérie est équipée d'éléments d'aimant. Les éléments coopèrent avec des fils de bobinage sous la forme d'enroulements installés sur la paroi intérieure du boîtier de mo- teur ; ces enroulements sont commandés de manière cadencée par un circuit électronique ou des composants électroniques pour faire tourner le rotor. La commande des enroulements de bobine qui réalisent les différentes phases d'un tel moteur à courant tournant, sont des composants électroniques, notamment des composants de puissance, qui dégagent de la chaleur lorsqu'ils fonctionnent. Suivant l'application, les composants habituellement installés sur un support de circuit ou une plaque de circuit ne sont pas couplés en conduction thermique dans le boîtier du moteur ou s'il y a un risque de dégagement de chaleur important, ils sont reliés à un radiateur ou élément thermique analogue. A côté de boîtier de moteur ayant habituellement une section circulaire, on connaît également des applications dans lesquelles de boîtier de moteur a une section polygonale, notamment hexagonale. 3035553 2 But de l'invention Partant de cet état de la technique, la présente invention a pour but de développer un moteur électrique sans balai à rotor intérieur qui permet de bien évacuer la chaleur des composants dégageant 5 de la chaleur et cela avec une construction aussi simple que possible. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention a pour objet un moteur électrique sans balai du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que les composants sont reliés à la paroi intérieure du boîtier de moteur par un 10 contact thermo-conducteur. En d'autres termes, cela signifie que selon l'invention, les composants dégageant de la chaleur sont reliés au côté intérieur du boîtier de moteur soit directement en appui contre celui-ci, soit par exemple par l'intermédiaire d'un adhésif thermo-conducteur. 15 L'invention a l'avantage de réaliser le transfert thermique, directement du composant vers le boîtier de moteur qui a une masse relativement importante et qui a une capacité de refroidissement importante. Cela évite des éléments de refroidissement distincts tels que des radiateurs ou des moyens analogues qui, habituellement, compliquent la construc- 20 tion et augmentent l'encombrement du moteur électrique. Si les compo- sants sont installés sur un support de circuit commun, cela rend la construction compacte et ainsi moins encombrante par le circuit assurant la commande du moteur électrique. Selon un développement de la caractéristique générale de 25 l'invention, les composants sont installés sur le support de circuit de manière à venir radialement en saillie vers l'extérieur par rapport à l'axe de rotation du rotor. Cela signifie que les composants sont en saillie dans la direction radiale vers la paroi intérieure du boîtier de moteur pour être ainsi reliés à celui-ci par une liaison thermoconductrice. Ainsi 30 un espace libre radialement sépare le support de circuit et le boîtier du moteur, espace dans lequel pénètrent les composants. Selon un développement, une première variante réalise ce support de circuit sous la forme d'une plaque de circuit ayant plusieurs segments de plaque de circuit, pliants les uns par rapport aux autres, 35 parallèlement à l'axe de rotation du rotor. Cette réalisation d'une plaque 3035553 3 de circuit connue en soi, pliante, c'est-à-dire flexible par zone, permet d'installer les composants en commun sur la plaque de circuit et ensuite de disposer les segments de plaque en faisant un angle entre les segments ou de plier la plaque pour que les composants dans leur posi- 5 tion angulaire, soient orientés vers la paroi intérieure du boîtier de mo- teur pour ainsi faire coopérer les composants avec la paroi intérieure du boîtier de moteur. Selon un développement constructif particulièrement avantageux, d'une plaque de circuit formée de segments pliants, des 10 ressorts sont prévus pour écarter élastiquement la section essentielle- ment fermée sur elle-même réalisée par les segments de plaque. Lorsque la plaque est installée dans le boîtier du moteur, les segments de plaque ou les composants sont appliqués par la force des ressorts contre la paroi intérieure du boîtier de moteur. En particulier, de tels 15 ressorts ou moyens élastiques permettent un montage particulièrement simple de la plaque de circuit dans le boîtier du moteur car par un développement constructif approprié de la plaque de circuit ou des composants en vue du montage, les surfaces des composants tournées vers la paroi intérieure du boîtier de moteur, se trouvent au montage sur un 20 diamètre d'arc de cercle qui est inférieur au diamètre intérieur du boî- tier de moteur dans la zone concernée. Cela permet d'introduire d'une manière très simple les composants et la plaque de circuit, en procédant dans la direction axiale pour passer dans le boîtier de moteur ; après avoir libéré l'outil utilisé, les ressorts déploient la plaque de cir- 25 cuit et appliquent les composants en contact avec la paroi intérieure du boîtier de moteur. Selon un autre développement constructif du moteur électrique, le boîtier a une section polygonale, notamment hexagonale et le nombre de segments de plaques de circuit correspond au nombre de 30 sommets du boîtier de moteur, les segments de plaques de circuit étant de préférence parallèles aux segments plans du boîtier de moteur. Cette réalisation permet de relier très simplement les composants par leurs côtés tournés vers la paroi intérieure du boîtier de moteur, pour avoir une surface de transfert de chaleur, importante avec le boîtier de mo- 35 teur et notamment d'éviter l'adhésif thermo-conducteur. 3035553 4 Une réalisation constructive de la plaque de circuit autre que la plaque de circuit pliante, s'installe dans un plan pratiquement perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor et les composants dépassent radialement de la plaque de circuit. Cette construction de la plaque de 5 circuit utilise une plaque de circuit classique, connue en soi avec un passage central pour le passage du rotor. Pour améliorer l'évacuation de la chaleur dégagée par les composants vers le boîtier du moteur, notamment si les composants ne sont pas appliqués sur toute leur surface contre la paroi intérieure du 10 boîtier de moteur, les composants sont reliés par un élément thermo- conducteur, notamment sous la forme d'un adhésif thermo-conducteur avec la paroi intérieure du boîtier de moteur pour réaliser ainsi une liaison thermoconductrice. Le montage des composants par rapport au boîtier de 15 moteur se fait de préférence en reliant les composants dans la direction axiale aux enroulements de rotor et le boîtier de moteur, en une seule pièce, englobe à la fois la zone des enroulements et la zone des composants. En pratique, il suffit d'allonger légèrement le boîtier du moteur par rapport à un boîtier classique, dans la direction axiale car il faut au 20 moins un espace axial supplémentaire pour les composants dans le boî- tier de moteur. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation d'un moteur électrique 25 sans balai selon l'invention pour lequel les mêmes éléments ou les élé- ments de même fonction portent les mêmes références dans les différentes figures. Ainsi : la figure 1 est une coupe axiale très simplifiée d'un moteur élec- 30 trique sans balai à rotor intérieur, la figure 2 est une section selon le plan II-II de la figure 1, la figure 3 est une vue dans la direction III-III de la figure 1 utilisant une plaque de circuit pliante, comme support de circuit pour un composant dégageant de la chaleur et, 3035553 5 la figure 4 est une vue dans la direction III-III de la figure 1 dans le cas d'une plaque de circuit de forme annulaire pour recevoir les composants dégageant de la chaleur. Description de modes de réalisation de l'invention 5 La figure 1 est une vue très simplifiée d'un moteur élec- trique sans balais 10, de type à rotor intérieur ; un tel moteur est un composant d'un actionneur de confort équipant un véhicule automobile sans que cette application ne soit limitative. Un actionneur de confort selon l'invention est par exemple un actionneur de lève-glace, un ac- 10 tionneur pour le réglage d'un siège, un actionneur de toit ouvrant ou équipement de ce type. Le moteur électrique 10 se compose d'un boîtier 11 en métal encore appelé boîtier polaire. Comme le montrent notamment les figures 2-4, le boîtier de moteur 11 a une section hexagonale sur toute 15 sa longueur axiale ; les segments de paroi 12, plans, du boîtier de mo- teur 11 sont de même largeur et les différents segments de paroi 12 du boîtier 11 font entre eux un angle intérieur, (a) de 120°. Mais, l'invention n'est pas limitée à une telle réalisation du boîtier de moteur 11 qui peut avoir également une autre section, par 20 exemple une section de forme circulaire ou carrée. Il n'est pas non plus indispensable que les segments de paroi 12 soient de même largeur. Les faces frontales du boîtier de moteur 11 sont fermées chacune par un couvercle 13, 14. Le boîtier de moteur 11 comporte à titre d'exemple deux éléments de palier 15, 16 recevant un rotor 18 25 dont l'arbre 19 traverse l'un des paliers du couvercle 13 et constituent l'arbre de sortie du moteur électrique 10. L'arbre de rotor 19 est relié au moins indirectement à l'élément à actionner ; dans le cas d'un actionneur de confort il s'agit par exemple d'un siège ou d'un élément de ce type. 30 Le rotor 18 porte au moins deux éléments d'aimant 21,22 (moteur à deux pôles) comme cela apparaît à la figure 2. Dans la région des éléments d'aimant 21, 22, la paroi intérieure 23 du boîtier 11 comporte plusieurs enroulements 24 ; dans l'exemple représenté il s'agit de six enroulements 24. Les enroulements 24 de l'exemple sont situés 35 chaque fois au milieu de chaque segment de paroi 12. 3035553 6 Pour la commutation électrique ou commande des enroulements 24, le moteur 10 comporte un circuit électrique ou électronique non détaillé avec, par exemple, un composant 25 (composant de puissance) dégageant de la chaleur et qui est associé à chacun des enrou- 5 lements 24. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, les six composants 25 sont installés sur un support de circuit 26 commun sous la forme d'une plaque de circuit 27. La plaque de circuit 27 est une plaque de circuit 27 dite pliante et se compose de six segments de plaque 28. 10 Chaque segment est plan et les segments sont reliés les uns aux autres suivant une ligne de pliage 29 parallèle à l'axe de rotation 31 du rotor 18, cette liaison entre les segments de plaque est une articulation. La largeur des différents segments de plaque de circuit 28 est adaptée à la section du boîtier 11 du moteur pour que les segments 28 soient paral- 15 lèles au segment de paroi 12 du boîtier 11 du moteur. Il en résulte que la section de la plaque de circuit 27 pratiquement fermée est hexagonale; entre deux segments de plaque de circuit 28 qui, par pliage de la plaque 27 développent les faces frontales libres de la plaque de circuit 27 on a installé des ressorts 33. Les ressorts 33 produisent l'écartement 20 élastique des différents segments de plaque de circuit 28 les uns par rapport aux autres, c'est-à-dire qu'ils agrandissent ainsi la périphérie de la plaque de circuit 27 à l'état installé dans le boîtier de moteur 11. Les composants 25 sont reliés aux côtés des différents segments de plaque de circuit 28 sur leur face tournée vers le côté inté- 25 rieur 23 du boîtier de moteur 11 ; ainsi, selon la représentation de la figure 3, les composants 25 sont en saillie par rapport à la plaque de circuit 27 ou aux segments de plaque de circuit 28, radialement en direction de la paroi intérieure 23 du boîtier de moteur 11. La disposition ou le montage des composants 25 sont tels que les composants 25 30 s'appuient avec une surface de contact 34 aussi étalée que possible pour réaliser un contact thermo-conducteur avec la paroi intérieure 23 du boîtier de moteur 11, à l'état installé. La force développée par les ressorts 33 permet ainsi d'évacuer la chaleur dégagée par les composants 25 vers le boîtier 11 du moteur sans nécessairement utiliser un 35 élément thermo-conducteur telle qu'une colle thermoconductrice. 3035553 7 Pour installer le support de circuit 26 on glisse axiale-ment dans le boîtier de moteur 11 l'ensemble constitué par le rotor 18 avec le support de circuit 26 et les composants 25 reliés électriquement aux enroulements 24. En utilisant un outil approprié on comprime pour 5 cela la plaque de circuit 27 pour permettre de glisser les composants 25 grâce aux ressorts élastiques 33, dans la région des surfaces de contact 34 sans toucher la paroi intérieure 23 du boîtier de moteur 11, en les glissant axialement dans le boîtier de moteur 11 jusqu'à ce que les composants 25 se trouvent dans leur position axiale de consigne dans 10 le boîtier 11 du moteur. Ensuite, on enlève l'outil de sorte que les res- sorts 33 déploient élastiquement les différents segments de plaque de circuit 28 si bien que les surfaces de contact 34 des composants 25 viennent entre la paroi intérieure 23. La figure 4 montre une variante de réalisation de la figure 15 3. Dans cet exemple, la plaque de circuit 27a, plane, est, par exemple, de forme annulaire, c'est-à-dire qu'elle comporte un passage 35 pour le rotor 18. La plaque de circuit 27a (conventionnelle) est installée avec son plan pratiquement perpendiculaire à l'axe de rotation 31 du rotor 18. La surface frontale ou tranche 37 de la plaque de circuit 27a porte 20 les composants 25 qui viennent radialement en saille vers l'extérieur de façon que les surfaces de contact 34 des composants 25 soient de préférence parallèles aux segments de paroi 12 du boîtier de moteur 11. Pour permettre un montage aussi simple que possible, on laisse un intervalle 38 entre les différences surfaces de contact 34 des composants 25 et la 25 paroi intérieure 23 du boîtier 11 du moteur. Cet intervalle 38 est en- suite bouché par un élément thermo-conducteur, notamment un adhésif thermo-conducteur 39 pour réaliser une liaison thermoconductrice entre les composants 25 et le boîtier 11 du moteur à l'état installé. Le moteur électrique 10 décrit ci-dessus peut être modifié 30 de différentes manières sans sortir du cadre de l'invention. 3035553 8 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Moteur électrique sans balais 11 Boîtier du moteur 5 12 Segment de paroi du boîtier 13, 14 Couvercle du boîtier 15, 16 Elément de palier 18 Rotor 19 Arbre du rotor 10 21, 22 Elément d'aimant 23 Paroi intérieure du boîtier 24 Bobinage 25 Composant de puissance 26 Support de circuit 15 27 Plaque de circuit 27a Plaque de circuit 28 Segment de plaque de circuit 29 Ligne de pliage 31 Axe de rotation du rotor 20 33 Ressort 34 Surface de contact du composant 35 Passage 38 Intervalle 39 Colle thermoconductrice 25 REVENDICATIONS1°) Moteur électrique sans balais (10) à rotor intérieur, notamment comme composant d'un actionneur de confort équipant un véhicule automobile et ayant un boîtier de moteur (11) en métal logeant un rotor (18) comportant des éléments d'aimant (21, 22) et monté à rotation au- tour d'un axe de rotation (31) ainsi que des enroulements (24) installés sur la périphérie intérieure du boîtier (11) du moteur et des composants (25) dégageant de la chaleur, pour commander au moins indirectement les enroulements (25), installés sur au moins un support de circuit (26), moteur électrique caractérisé en ce que les composants (25) sont reliés à la paroi intérieure (23) du boîtier de moteur (11) par un contact thermo-conducteur. 2°) Moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les composants (25) sont installés sur un support de circuit (26), commun. 3°) Moteur électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les composants (25) sont installés sur le support de circuit (26) de façon à être radialement en saillie vers l'intérieur par rapport à l'axe de rotation (31) du rotor. 4°) Moteur électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le support de circuit (26) est sous la forme d'une plaque circuit (27) comportant plusieurs lignes de pliage (29) parallèles à l'axe de rotation (31) du rotor (18) et qui subdivisent de manière articulée la plaque de circuit (27), ayant des segments de plaque (28) de préférence plans entre les lignes de pliage (29). 5°) Moteur électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que 3035553 10 la plaque de circuit (27) comporte des ressorts (33) pour déployer élastiquement la section de la plaque de circuit (27) qui forme essentiellement une section fermée. 5 6°) Moteur électrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les composants (25) sont mis en contact thermo-conducteur avec la paroi intérieure (23) du boîtier (11) du moteur par la force développée par les ressorts (33). 10 7°) Moteur électrique selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le boîtier (11) du moteur a une section polygonale notamment hexagonale et le nombre de segments de plaque de circuit (28) correspond au 15 nombre de sommets ou de segments de parois (12) du boîtier (11) du moteur, les segments de plaque de circuit (28) étant de préférence disposés parallèlement aux segments de paroi plans (12) du boîtier (11) du moteur. 20 8°) Moteur électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque de circuit (27a) est installée pratiquement perpendiculairement à l'axe de rotation (31) du rotor (18) et les composants (25) dépassent radialement de la plaque de circuit (27a). 25 9°) Moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les composants (25) sont reliés par conduction thermique par un élément thermo-conducteur (39) notamment sous la forme d'un adhésif 30 thermo-conducteur à la paroi intérieure (23) du boîtier de moteur (11). 10°) Moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les composants (25) sont raccordés dans la direction axiales aux enrou- lements (24) et le boîtier de moteur (11) en une seule pièce, entoure à la 3035553 11 fois la zone des enroulements de bobine (24) et la zone des composants (25). 5