Brevet FR3038462A1 — publié le 20170106

MOTEUR ELECTRIQUE A PORTE-BALAIS MONTES PAR L'EXTERIEUR DU CARTER. La présente invention se rapporte au domaine des machines électriques. L'invention concerne plus particulièrement un moteur électrique dont le montage du porte-balai est possible par l'extérieur de son carter. Les nouvelles motorisations doivent répondre à une problématique de plus en plus contraignante, notamment à des limites réglementaires d'émissions de polluants et des émissions de CO2 de plus en plus sévères. De façon à limiter la consommation de carburant et la pollution des moteurs thermiques, certains véhicules sont équipés d'une fonction d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique dite fonction « STOP & START » en anglais, encore désignée STT. Pour réaliser cette fonction STT sur un véhicule à moteur thermique, il existe principalement deux possibilités : Soit on utilise un alterno-démarreur qui est une machine réversible placée sur la courroie du moteur, soit on utilise un démarreur adapté à la fonction STT. Dans le cas où le redémarrage automatique du moteur thermique est assuré par le démarreur du véhicule, on comprend bien que le taux d'utilisation du démarreur est plus élevé ce qui pénalise sa durée de vie. En particulier, le démarreur étant une machine électrique où classiquement le rotor est alimenté électriquement via des balais réalisés, le plus souvent, à base de carbone. Ces balais s'usent et une fois consommés, il faut remplacer le démarreur, ce qui représente une dépense couteuse pour le client. Il existe donc un besoin pour améliorer la durée de vie du démarreur et de sorte à réduire pour le client le cout de maintenance d'un démarreur adapté à la fonction STT. On connait du document EP741438 un porte-balai en charbon pour un moteur à collecteur possédant un capuchon amovible donnant accès à l'intérieur du porte-balai par lequel le charbon peut être remplacé. Cependant un tel agencement présente l'inconvénient au remontage du capuchon de devoir comprimer le ressort de pression tout en le vissant sur le porte-balai ce qui peut s'avérer une opération délicate. 3038462 2 L'invention vise à résoudre ces inconvénients en proposant une solution qui permet d'améliorer la durée de vie d'un démarreur de moteur thermique tout en réduisant le cout de maintenance. 5 Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un moteur électrique à balais enveloppé d'un carter et comprenant un porte-balai, caractérisé en ce que le carter comporte un alésage dans lequel est disposé le porte-balai, le porte-balai étant fixé au carter par l'extérieur dudit carter. 10 L'effet technique est que le porte-balai étant ainsi amovible par l'extérieur du carter, on évite une intervention à l'intérieur de celui-ci qui serait plus contraignante. Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaisons : 15 -le moteur électrique comprend un anneau de distribution électrique et le porte-balai comprend un support de balai comportant une paroi latérale destinée à maintenir un balai, cette paroi latérale comprenant des moyens de contact électriques externes à ladite paroi destinés à venir au contact de l'anneau de distribution électrique, lorsque le porte-balai 20 est dans sa position montée. -la paroi latérale du support de balai est cylindrique et comprend un filetage externe, et l'alésage du carter comprend un filetage coopérant par vissage avec le filetage externe du support pour fixer le porte-balai au carter. -l'anneau de distribution électrique comprend un alésage fileté destiné à coopérer avec le filetage externe au support, cet alésage fileté formant avec le filetage externe au support des moyens de contact électriques externes à ladite paroi destinés à venir au contact de l'anneau de distribution électrique. -le moteur électrique comprend des moyens de fixation du porte-balai au carter, le porte-balai comprenant une tête destinée à venir en appui sur le carter et les moyens de fixation étant adaptés à fixer le porte-balai au carter par la tête. 35 -le moteur électrique comprend des moyens d'isolation électrique disposés entre le carter et le porte-balai. 25 30 3038462 3 -les moyens d'isolation électrique sont portés par le carter. - les moyens d'isolation électrique sont portés par le porte-balai. 5 -le moteur électrique comprend est d'un démarreur de moteur thermique. L'invention a aussi pour objet un procédé de remplacement de balai d'un moteur électrique à balais de l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de : -démontage et extraction par l'extérieur du carter du porte-balai dont le balai est à 10 changer, Puis : -remplacement du balai à changer par un balai neuf dans le porte-balai existant et remontage et fixation par l'extérieur du carter du porte-balai existant avec son balai neuf, ou : 15 -montage et fixation par l'extérieur du carter d'un nouveau porte-balai avec un balai neuf. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux 20 figures dans lesquelles : - La figure 1 est une représentation schématique d'un mode de réalisation préféré d'un porte-balai destiné à équiper un moteur électrique à balais conforme à l'invention. - La figure 2 est une représentation schématique de face et de profil d'un moteur 25 électrique à balais de l'invention. La figure 1 présente un mode de réalisation préféré d'un porte-balai 1 destiné à équiper un moteur électrique à balais conforme à l'invention. Le moteur électrique peut 30 avantageusement être un démarreur de moteur thermique équipant notamment les véhicules automobiles. Comme illustré aussi en figure 2, un moteur électrique 20 à balais est enveloppé d'un carter 21 de protection qui supporte un stator 22. Le stator 22 entoure un rotor 23 pouvant 35 tourner autour d'un axe de rotation longitudinal X. Le rotor 23 est alimenté électriquement par l'intermédiaire de balais 5 conducteur, dont un seul est ici représenté, usuellement 3038462 4 régulièrement disposés autour du rotor 23 permettant de créer une connexion électrique avec le rotor 23. En revenant à la figure 1, le porte-balai 1 comporte un support 2 de balai comprenant une 5 paroi 3 latérale cylindrique délimitant un logement 4 creux tubulaire destiné à accueillir e maintenir un balai 5 conducteur. Les balais 5 sont réalisés par exemple à base de carbone. Le logement 4 est fermé à une extrémité par un fond 6. Un ressort 7 de pression est 10 prévu pour assurer le contact mécanique avec le rotor 23 en fonction de l'usure du balai 5. Le balai 5 est relié électriquement au support 2 par une tresse 8. Le balai 5 est donc tenu entre le rotor 23 (figure 2) à son extrémité de contact 9, la paroi 3 du support 2 pour le guidage sur les côtés, et le ressort 7 à l'extrémité 10 opposée à l'extrémité 9 de contact du balai 5. 15 Le support 2 comprend encore un filetage 11 externe à la paroi 3. Le filetage 11 externe de la paroi 3 est destiné à coopérer par vissage à l'intérieur d'un alésage 24 aménagé dans le carter 21 du moteur 20 électrique radialement par rapport à l'axe de rotation X du rotor 23 et comprenant un filetage. Ainsi le porte-balai 1 est fixé au carter 21 par vissage, 20 son montage et démontage étant accessible à partir de l'extérieur du moteur 20 électrique, radialement. Le support 2 comprend encore, du côté du fond 6, une tête 12 d'entrainement présentant un profil 13 en creux, par exemple cruciforme, adapté à un outil de vissage 25 correspondant. La tête 12 d'entraînement présente une surface 14 d'appui destinée à venir au contact du carter 21. Un joint torique 15 peut également être prévu pour réaliser l'étanchéité entre le support 2 et le carter 21. Dans ce mode de réalisation, chaque balai est ainsi intégré à un support pour former un 30 porte-balai qui se fixe au carter du moteur électrique par vissage. Le porte-balai est ainsi amovible par l'extérieur du carter : le remplacement du porte-balai se fait donc facilement, sans manipulation à l'intérieur du carter du moteur électrique, par dévissage du porte-balai comprenant le balai usé et vissage d'un nouveau porte balai avec un balai neuf. Il est toutefois possible de prévoir un balai amovible de sorte à pouvoir conserver le support 35 du porte-balai et de remplacer aisément le balai usé. Le remplacement du balai usé suit alors la procédure suivante : 3038462 5 -démontage et extraction par l'extérieur du carter 21 du porte-balai 1 dont le balai 5 est à changer, Puis, si l'on prévoit de récupérer le porte-balai 1 : -remplacement du balai 5 à changer par un balai neuf dans le porte-balai existant et 5 remontage et fixation par l'extérieur du carter 21 du porte-balai 1 existant avec son balai neuf, Ou, si l'on ne prévoit pas de récupérer le porte-balai : -montage et fixation par l'extérieur du carter 21 d'un nouveau porte-balai avec un balai neuf. 10 L'opération de démontage et de remontage se fait rapidement avec un outil permettant le vissage et le dévissage électrique. Dans ce mode de réalisation, les moyens de fixation du porte-balai 1 au carter 21 15 matérialisés dans cet exemple par le filetage 11 externe sont des moyens de fixation adaptés à fixer le porte-balai 1 au carter 21 par l'extérieur de ce dernier. En référence à la figure 2 le moteur 20 électrique comprend encore un anneau 25 de distribution électrique qui reçoit l'alimentation électrique par une liaison électrique 20 principale 26, par exemple une tresse métallique, qui entre dans le moteur 20 électrique par le carter 21 et qui apporte l'énergie électrique d'une source extérieure au moteur 20 électrique. Cette source d'énergie électrique peut être une batterie. Le porte-balai 1, une fois vissé dans le carter 21 est en contact mécanique et électrique avec l'anneau 25 de distribution. 25 Comme illustré à la figure 2, il est prévu à cet effet que la paroi 3 latérale du support 2 comprenne des moyens de contact électriques avec l'anneau 25 de distribution électrique. Ces moyens de contact sont également reliés électriquement au balai 5. Ces moyens de contact électriques peuvent être par exemple un ou plusieurs ergots ou une collerette 28 30 annulaire externe à la paroi 3 latérale. Ainsi, une fois le porte-balai 1 monté en place dans le carter 21, la collerette 28 est en contact mécanique et électrique avec l'anneau 25 de distribution ce qui permet la transmission du courant d'alimentation vers le balai 5. L'anneau 25 de distribution électrique est disposé à l'intérieur du carter 21 du moteur 20 35 électrique. Pour une machine à courant continu, il faut compter deux anneaux de distribution électrique : un pour la polarité positive et un pour la polarité négative. 3038462 6 Le moteur comprend encore des moyens 27 d'isolation électrique disposés entre le carter 21 et le porte-balai 1, plus précisément entre le carter 21 et le support 2. Dans ce mode de réalisation, les moyens 27 d'isolation électrique sont portés par le carter 21. Les moyens d'isolation peuvent être un insert en matière plastique, comprenant l'alésage 24 5 fileté et disposé dans le carter 21. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit aux figures 1 et 2. Dans une variante non représentée, les moyens d'isolation peuvent être portés par le 10 support 2 de porte-balai 1. Dans cette variante, le support 2 de porte-balai 2 peut être en matière plastique. Dans une autre variante non représentée, l'anneau de distribution électrique du moteur électrique comprend un alésage fileté destiné à coopérer avec le filetage 11 externe au 15 support 2 pour assurer la connexion électrique de l'anneau de distribution électrique vers le support 2. Dans cette variante, le support se visse d'abord au carter 21 puis vient se visser dans l'alésage fileté de l'anneau de distribution électrique : cet alésage fileté forme donc ici avec le filetage 11 externe au support 2 des moyens de contact électrique entre le porte-balai et l'anneau de distribution électrique et vient par exemple en remplacement 20 ou en plus des moyens de contact électrique précités. Dans une autre variante non représentée, l'alésage du carter peut ne pas être fileté. Dans ce cas il faut prévoir d'autres moyens de fixation adaptés à fixer le porte-balai au carter. Ainsi le porte-balai peut comprendre une tête destinée à venir en appui sur le carter, avec 25 par exemple au moins un passage de vis. Une fois le porte-balai disposé dans l'alésage du carter prévu, le porte-balai est fixé au carter par l'extérieur du carter par au moins une vis traversant son passage aménagés dans la tête et se vissant dans le carter par un taraudage prévu à cet effet. Ici les moyens de fixation sont adaptés à fixer le porte-balai au carter par la tête du porte-balai. 30 Ce mode de réalisation est notamment pratique lorsque la paroi latérale n'est pas cylindrique et que donc le support ne peut être vissé directement. L'invention permet une réduction des coûts en après-vente dans l'objectif d'avoir une 35 durée de vie de la machine électrique correspondant aux exigences du profil de mission moyennant une réparation en après-vente, par exemple dans un garage dans le cas d'un démarreur. REVENDICATIONS1. Moteur électrique (20) à balais enveloppé d'un carter (21) et comprenant un porte-balai (1), caractérisé en ce que le carter (21) comporte un alésage (24) dans lequel est disposé le porte-balai (1), le porte-balai (1) étant fixé au carter (21) par l'extérieur dudit carter (21). 2. Moteur électrique (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un anneau (25) de distribution électrique et en ce que le porte-balai (1) comprend un support (2) de balai comportant une paroi (3) latérale destinée à maintenir un balai (5), cette paroi (3) latérale comprenant des moyens de contact électriques externes à ladite paroi (3) destinés à venir au contact de l'anneau (25) de distribution électrique. 3. Moteur électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi (3) latérale du support (2) de balai (5) est cylindrique et comprend un filetage (11) externe, et en ce que l'alésage (24) du carter (21) comprend un filetage coopérant par vissage avec le filetage (11) externe du support (2) pour fixer le porte-balai (1) au carter (21). 4. Moteur électrique (20) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'anneau (25) de distribution électrique comprend un alésage fileté destiné à coopérer avec le filetage (11) externe au support (2), cet alésage fileté formant avec le filetage (11) externe au support (2) des moyens de contact électriques externes à ladite paroi (3) destinés à venir au contact de l'anneau (25) de distribution électrique. 5. Moteur électrique (20) selon l'une quelconque des revendication précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de fixation du porte-balai (1) au carter (21), le porte-balai (1) comprenant une tête destinée à venir en appui sur le carter (21) et les moyens de fixation étant adaptés à fixer le porte-balai (1) au carter (21) par la tête. 6. Moteur électrique (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'isolation électrique disposés entre le carter (21) et le porte-balai (1). 7. Moteur électrique (20) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens (27) d'isolation électrique sont portés par le carter (21). 3038462 8 8. Moteur électrique (20) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'isolation électrique sont portés par le porte-balai (1). 9. Moteur électrique (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en qu'il s'agit d'un démarreur de moteur thermique. 5 10. Procédé de remplacement de balai (5) d'un moteur électrique à balais selon l'une quelconque des revendications précédente, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de : -démontage et extraction par l'extérieur du carter (21) du porte-balai (1) dont le balai (3) est à changer, 10 Puis -remplacement du balai à changer par un balai neuf dans le porte-balai existant et remontage et fixation par l'extérieur du carter (21) du porte-balai existant avec son balai neuf, ou : 15 -montage et fixation par l'extérieur du carter (21) d'un nouveau porte-balai avec un balai neuf.