Brevet FR3045918A1 — publié le 20170623

Composition comprenant du graphite pour collecteur de moteur électrique La présente invention concerne le domaine général des moteurs électriques, en particulier les moteurs à courant continu ou les moteurs universels à courant continu ou à courant alternatif. Plus précisément, l'invention concerne le domaine technique des groupes moto-ventilateurs (GMV) produisant un flux d'air puisé, et susceptibles, notamment, d'être utilisés dans un véhicule automobile pour assurer le refroidissement d'éléments fonctionnels et/ou la climatisation d'un habitacle du véhicule. De manière générale, un groupe moto-ventilateur comprend un caisson de ventilation comprenant au moins une entrée d'air et au moins une sortie d'air. Le groupe moto-ventilateur comprend également une turbine disposée dans le caisson de ventilation, pour aspirer un flux d'air par l'entrée d'air et le refouler par la sortie d'air, et entraînée par un moteur d'entraînement, en particulier un moteur électrique. Un tel groupe moto-ventilateur est généralement placé dans un boîtier de chauffage, ventilation et/ou climatisation disposé sous une planche de bord dans une partie située à l'intérieur de l'habitacle du véhicule et séparée du compartiment moteur, à l'intérieur duquel se trouve l'unité de propulsion du véhicule. Un groupe moto-ventilateur comprend généralement quatre parties principales que sont un inducteur, un induit, un collecteur et des balais. Les moteurs disposant de balais sont communément appelés moteurs à balais. L'inducteur, appelé également « champs », produit un flux magnétique dans le GMV. Il est constitué d'un électro-aimant qui engendre la force magnétomotrice nécessaire à la production du flux. Lorsque le GMV est bipolaire, c'est-à-dire à deux pôles, deux bobines excitatrices sont portées par deux pièces polaires montées à l'intérieur d'une culasse. En pratique, un GMV est multipolaire. Plus 3045918 2 précisément, le nombre de pôles porté par l'inducteur dépend de la taille du GMV. Les bobines excitatrices sont alimentées en courant continu et sont composées de centaines de spires portant un courant relativement 5 faible. Les bobines excitatrices d'un inducteur multipolaire sont connectées de telle sorte que les pôles adjacents ont des polarités magnétiques contraires. L'induit est composé d'un ensemble de bobines identiques 10 réparties uniformément autour d'un noyau cylindrique. Il est monté sur un arbre et tourne entre les pôles de l'inducteur. Le collecteur est un ensemble cylindrique de lames, généralement réalisées en cuivre, monté sur un arbre, mais isolé de celui-ci par une couche isolante. Les lames sont séparées entre elles 15 par des espaces inter-lames. La figure 1 illustre un mode de réalisation particulier d'un tel collecteur. Les balais viennent appuyer sur le collecteur et assurent ainsi le contact électrique entre l'induit et un circuit extérieur. La pression des balais sur le collecteur peut être réglée à une valeur appropriée 20 grâce à des ressorts ajustables. Les balais sont généralement en carbone car ce matériau possède une bonne conductivité électrique. De plus, ce matériau est assez doux pour ne pas user indûment le collecteur. Il est également à noter qu'une petite quantité de cuivre peut 25 être ajoutée au carbone afin d'améliorer la conductivité des balais. Les conducteurs de véhicule automobile sont parfois amenés à traverser des gués plus ou moins profonds et avec plus ou moins de courant. Le niveau d'eau des passages à gué peut être très haut, à tel point que l'eau s'infiltre dans les groupes moto-ventilateurs, et 30 notamment dans le moteur. Il est d'ailleurs connu que l'eau infiltrée suite à la traversée de ces passages à gués provoque de nombreuses casses fusibles de groupes moto-ventilateurs. 3045918 3 L'encrassement du collecteur a été identifié comme l'une des causes principales de ces casses fusibles. La figure 2 illustre un mode de réalisation particulier d'un collecteur encrassé. L'encrassement d'un collecteur peut également trouver son 5 origine dans une pollution causée par une migration d'huile ou dans une usure mal maîtrisée des balais, générant une quantité importante de poussière de carbone non évacuée. Actuellement, les moteurs à balais sont très utilisés dans les groupes moto-ventilateurs. Ces derniers sont dotés de collecteurs qui 10 ont des espaces inter-lames vides. Un espace inter-lame représente l'espace entre deux lames d'un collecteur. Il est connu que l'eau combinée à la présence de cuivre et de carbone dans les balais favorise la création d'un amalgame sous la forme d'une pâte susceptible de remplir les espaces inter-lames du 15 collecteur. Afin de remédier à ce problème, des balais présentant un meilleur comportement en présence d'humidité ont été installés. Cependant, les conditions d'immersion et d'humidité dans le compartiment moteur ne sont pas suffisamment connues pour empêcher 20 de manière certaine la formation d'un amalgame dans les espaces inter-lames. Cet amalgame remplissant les espaces inter-lames peut présenter la particularité de devenir conducteur sous certaines conditions de température et d'humidité et provoque alors un court- 25 circuit. Une autre solution envisageable est la suppression de balais via l'utilisation de moteurs sans balais. Cependant, pour des questions de coût, l'utilisation de moteurs disposant de balais est préférée. La demanderesse a découvert, de manière surprenante, que le 30 remplissage des espaces inter-lames d'un collecteur de moteur électrique à l'aide d'une composition électriquement isolante comprenant du graphite, permettait de surmonter les inconvénients tels que mentionnés ci-dessus, notamment d'empêcher le dépôt d'un amalgame dans lesdits espaces inter-lames. 3045918 4 L'invention a donc pour objet une composition électriquement isolante comprenant du graphite. Un autre objet de l'invention est un collecteur comprenant au moins deux lames séparées latéralement entre elles par un espace 5 inter-lame rempli d'une composition selon l'invention. Enfin, l'invention a pour objet un procédé de colmatage d'un ou plusieurs espace(s) inter-lame(s) d'un collecteur selon l'invention d'une composition selon l'invention. D'autres avantages et caractéristiques de l' invention 10 apparaitront plus clairement à l'examen de la description détaillée et des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'un collecteur de groupe moto-ventilateur à l'état neuf tel que décrit ci-dessus, et représentant l'art antérieur, 15 - la figure 2 groupe moto-ventilateur, espace inter-lame rempli après traversée d'un gué l'art antérieur, 20 - la figure 3 groupe moto-ventilateur d'une composition selon est une vue en coupe d'un collecteur de tel que décrit ci-dessus, comprenant un d'un amalgame sous la forme d'une pâte par un véhicule motorisé, et représentant est une vue en coupe d'un collecteur de comprenant un espace inter-lame rempli un mode particulier de l'invention avant utilisation d'un véhicule motorisé, - la figure 4 est une vue en coupe d'un collecteur de 25 groupe moto-ventilateur comprenant un espace inter-lame rempli d'une composition selon un mode particulier de l'invention après traversée d'un gué par un véhicule motorisé. Il est précisé en outre que les expressions « compris entre... et... » et « de... à... » utilisées dans la présente description doivent 30 s'entendre comme incluant chacune des bornes mentionnées. Avantageusement, le graphite est sous la forme d'un agglomérat ou d'une poudre. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la poudre de graphite comprend un ou plusieurs liants. 3045918 5 Un autre objet de l'invention est un collecteur de moteur électrique comprenant au moins deux lames séparées latéralement entre elles par un espace inter-lame, ledit espace inter-lame étant rempli d'une composition selon l'invention. 5 De manière préférée, le moteur est un moteur à courant continu ou un moteur universel à courant continu ou alternatif. De manière particulièrement préférée, le moteur est un moteur de groupe moto ventilateur de refroidissement. L'invention a également pour objet un procédé de colmatage 10 d'un ou plusieurs espace(s) inter-lame(s) d'un collecteur tel que défini précédemment d'une composition selon l'invention, comprenant l'étape suivante : a) remplir ledit espace inter-lame dudit collecteur par ladite composition de manière à ce que la surface externe de la composition 15 soit alignée avec les surfaces externes des lames. Avantageusement, le procédé comprend une étape supplémentaire b) de lissage de la surface externe de ladite composition. Préférentiellement, le procédé comprend une étape 20 supplémentaire c) de séchage de la composition. Comme cela a été discuté auparavant, la figure 1 illustre un mode de réalisation particulier d'un collecteur 1 de moteur de groupe moto-ventilateur à l'état neuf, c'est-à-dire avant son utilisation au sein d'un véhicule motorisé. 25 Le collecteur 1 comprend ici deux lames 2 et 3 et un espace inter-lame 4 vide. Le collecteur 1 est monté sur une couche isolante 5. Un balai 6, constitué d'un matériau comprenant du carbone et du cuivre, appuie sur la lame 3. Plus précisément, la lame 2 comprend une surface interne 2a en contact avec la couche 5 et une surface externe 30 2b, opposée à la surface interne 2a, destinée à être en contact avec le balai 6. De même, la lame 3 comprend une surface interne 3a en contact avec la couche 5 et une surface externe 3b, opposée à la surface interne 3a, destinée à être en contact avec le balai 6. 3045918 6 La figure 2 illustre la situation suivante : le véhicule motorisé, muni du collecteur 1 illustré à la figure 1, traverse un passage à gué dont le niveau d'eau est suffisamment haut pour endommager le collecteur. L'eau s'est infiltrée jusqu'au niveau du collecteur 1 et a 5 réagi avec le carbone et le cuivre compris dans le matériau du balai 6. Un amalgame 7, sous la forme d'une pâte, s'est formé et s'est déposé dans l'espace inter-lame 4. Il est également réparti sur les surfaces externes 2b et 3b. On se réfèrera aux figures 3 et 4 qui illustrent un mode de 10 réalisation particulier d'un collecteur selon l'invention. On voit sur la figure 3 un collecteur 10 à l'état neuf, c'est-à-dire avant utilisation d'un véhicule motorisé. Le collecteur 10 comprend ici deux lames 20 et 30 et un espace inter-lame 40 vide. Le collecteur 10 est monté sur une couche isolante 15 50. Un balai 60, constitué d'un matériau comprenant du carbone et du cuivre, appuie sur la lame 30. Plus précisément, la lame 20 comprend une surface interne 20a en contact avec la couche 50 et une surface externe 20b, opposée à la surface interne 20a, destinée à être en contact avec le balai 60. De même, la lame 30 comprend une surface 20 interne 30a en contact avec la couche 50 et une surface externe 30b, opposée à la surface interne 30a, destinée à être en contact avec le balai 60. L'espace inter-lame 40 est rempli d'une composition 8 selon un mode particulier de l' invention comprenant du graphite. La 25 composition 8 comprend une surface interne 8a au fond de l'espace inter-lame 40 en contact avec la couche isolante 50 et une surface externe 8b alignée avec les surfaces externes 20b et 30b. La figure 4 est une vue en coupe du collecteur 10 après la traversée par le véhicule motorisé d'un passage à gué dont le niveau 30 d'eau est suffisamment haut pour endommager le collecteur. L'eau s'est infiltrée jusqu'au niveau du collecteur 10 et a réagi avec le carbone et le cuivre compris dans le matériau du balai 60. L'amalgame 7, sous la forme d'une pâte, s'est également formé. 3045918 7 L'amalgame 7 est cette fois uniquement réparti sur les surfaces externes 20b et 30b et sur la surface externe 8b de la composition 8. Ainsi, la présence de la composition selon l'invention permet d'empêcher tout encrassement de collecteur de moteur électrique, 5 notamment en évitant le dépôt de l'amalgame dans les espaces inter- lames du collecteur après la traversée d'un passage à gué par un véhicule motorisé. REVENDICATIONS1. Composition (8) électriquement isolante comprenant du graphite. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le graphite est sous la forme d'un agglomérat ou d'une poudre. 3. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce que la poudre de graphite comprend un ou plusieurs liants. 4. Collecteur (10) de moteur électrique comprenant au moins deux lames (20, 30) séparées latéralement entre elles par un espace inter-lame (40), caractérisé en ce que ledit espace inter-lame (40) est rempli d'une composition (8) telle que définie à l'une quelconque des revendications 1 à 3. 5. Collecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moteur est un moteur à courant continu ou un moteur universel à courant continu ou alternatif. 6. Collecteur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le moteur est un moteur de groupe moto ventilateur de refroidissement. 7. Procédé de colmatage d'un ou plusieurs espace(s) inter- lame(s) (40) d'un collecteur (10) tel que défini à l'une quelconque des revendications 4 à 6 d'une composition (8) telle que définie à l'une quelconque des revendications 1 à 3 comprenant l'étape suivante : a) remplir dans ledit ou lesdits espace(s) inter-lame(s) (40) dudit collecteur (10) par ladite composition (8) de manière à ce que la surface externe (8b) de la composition (8) soit alignée avec les surfaces externes (20b, 30b) des lames (20, 30). 8. Procédé selon la revendication 7, comprenant l'étape supplémentaire suivante : b) lisser la surface externe (8b) de ladite composition (8). 9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, comprenant l'étape supplémentaire suivante : c) sécher la composition (8).