Brevet FR3041828A1 — publié le 20170331

ROTOR DE DEMARREUR POUR VEHICULE AUTOMOBILE MUNI D'UN COLLECTEUR RECOUVERT AU MOINS EN PARTIE D'UN ALLIAGE LIMITANT LA CORROSION La présente invention porte sur un rotor de démarreur pour véhicule 5 automobile muni d'un collecteur recouvert au moins en partie d'un alliage limitant la corrosion. On connaît des démarreurs pour véhicule automobile munis d'un stator, ou inducteur, comportant plusieurs aimants permanents ou des pôles bobinés (électroaimants) et d'un rotor, ou induit, doté d'un corps de forme cylindrique 10 et d'un bobinage formé par des conducteurs. Un entrefer existe entre la périphérie externe du corps du rotor et la périphérie interne du stator. Le corps du rotor consistant en un paquet de tôles présente des encoches longitudinales. Pour former le bobinage, des conducteurs en forme d'épingle sont enfilés à l'intérieur des encoches généralement 15 sur deux couches distinctes. Le rotor comporte en outre un collecteur muni de lames électriquement conductrices réalisées en cuivre qui s'étendent côte à côte sur la périphérie externe d'un support réalisé en matériau plastique. Ces lames conductrices sont destinées à coopérer avec des balais du moteur électrique. 20 Chacune des lames comprend un logement dans lequel au moins une extrémité des conducteurs du bobinage est positionnée pour être en contact avec la lame correspondante. La liaison entre les lames et les conducteurs est généralement effectuée par soudage. Une étude du procédé d'assemblage de conducteurs en aluminium sur le 25 collecteur a mis en évidence un risque important de corrosion de la liaison entre les lames et les extrémités des conducteurs de bobinage susceptible d'engendrer une fragilité mécanique et une augmentation de résistance électrique, voire une isolation électrique au niveau des connexions. Ce risque est d'autant plus important dans le cas d'une atmosphère saline. 3041828 2 L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un rotor de démarreur pour véhicule automobile comprenant: - un corps et un bobinage formé par des conducteurs en aluminium installés dans des encoches dudit corps, - un collecteur comprenant des lames de contact en cuivre et un support en matériau isolant, - lesdites lames de contact étant isolées les unes des autres par une partie dudit support, - lesdites lames de contact comportant chacune une première portion s'étendant axialement destinée à être en contact avec des balais et une deuxième portion comportant un logement recevant une extrémité d'au moins un conducteur, caractérisé en ce qu'une couche d'un alliage recouvre au moins des faces de ladite lame de contact formant ledit logement et en ce que ladite couche d'alliage est en contact avec ledit au moins un conducteur en aluminium, ledit alliage étant un alliage conducteur ayant des propriétés physiques pour réduire un couplage électrochimique entre le cuivre et l'aluminium. L'invention permet ainsi de rompre le contact direct entre le cuivre du collecteur et l'aluminium des conducteurs, ce qui permet de limiter la corrosion de la liaison entre les lames de contact et les extrémités des conducteurs de bobinage. On augmente ainsi la durée de vie du démarreur. Selon une réalisation, une face des lames de contact en vis-à-vis dudit corps de rotor est recouverte de ladite couche d'alliage. Cela permet d'empêcher la corrosion sur cette face du collecteur qui est difficile d'accès lorsque les conducteurs sont dans les encoches. Selon une réalisation, la totalité des faces des lames autres que les faces en contact avec ledit support dudit collecteur sont recouvertes d'une couche d'alliage. Cela permet d'assurer d'avoir l'alliage entre les conducteur et les lames. Selon une réalisation, ledit alliage comprend de l'étain. 3041828 3 Selon une réalisation, chaque première portion desdites lames de contact s'étend axialement par rapport à un axe dudit rotor. Cela permet aux poussières d'usure des balais de s'évacuer par la force centrifuge. 5 Selon une réalisation, chaque première portion desdites lames de contact s'étend radialement par rapport à un axe dudit rotor. Cela permet d'avoir un démarreur d'encombrement axial plus réduit. Selon une réalisation, ledit logement est fermé au moins en partie par des bords de lames de contact rabattues vers l'au moins un conducteur. Cela 10 permet d'assurer le contact électrique entre le collecteur le conducteur revêtu de l'alliage et de maintenir les conducteurs dans les encoches malgré la force centrifuge. Selon une réalisation, lesdites deuxièmes portions desdites lames de contact comportent chacune des traces de déformation à chaud. Cela permet 15 d'améliorer le rabattage de la lame sur le conducteur. En effet, il y a besoin de moins de force lors d'un poinçonnage à chaud qu'à froid. Selon une réalisation, ladite couche d'alliage comporte du bronze et de l'étain. Cela permet pour certain moteur électrique dissipant non suffisamment les calories, de résister à une température de fusion de 20 l'étain lors d'un fonctionnement à haute température par exemple du à l'utilisation intensive d'un démarreur par exemple dans un embouteillage. Selon une réalisation, une épaisseur de ladite couche d'alliage est comprise entre 8pm et 30pm et plus particulièrement entre 12 pm et 20 pm. En effet en dessous de 8 pm il y a un risque, lors de l'insertion du conducteur dans 25 l'encoche, que l'étain s'enlève et donc qu'il y a un contact direct entre aluminium et cuivre. En effet, au dessus de 12 pm, il n'y a plus de risque de contact direct entre l'aluminium et le cuivre. L'invention a également pour objet un démarreur de moteur thermique de véhicule automobile comportant un rotor tel que précédemment défini. 3041828 4 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. La figure 1 montre une vue en perspective d'un rotor de démarreur selon la 5 présente invention; La figure 2 est une vue de côté du rotor de démarreur selon la présente invention; La figure 3 est une vue en coupe longitudinale du rotor de démarreur selon la présente invention; 10 La figure 4 est une représentation schématique illustrant les deux couches de conducteurs positionnées à l'intérieur des encoches du corps du rotor; La figure 5 est une représentation schématique illustrant la liaison entre des conducteurs et une lame de contact correspondante dans un rotor de démarreur selon la présente invention; 15 La figure 6 est une représentation schématique d'un conducteur utilisé dans le rotor de démarreur selon la présente invention. Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent les mêmes références d'une figure à l'autre. Les figures 1 à 3 montrent un rotor 10 d'axe X comportant un corps 11 monté 20 sur un arbre 12. Ce corps 11 en forme de paquet de tôles feuilletées présente une périphérie externe de forme cylindrique. Des encoches 14 sont ménagées longitudinalement à la périphérie externe du corps 11. Pour former le bobinage, un ensemble de conducteurs 13 sont enfilés à l'intérieur de ces encoches 14. 25 Plus précisément, comme on peut le voir sur la figure 4, chaque conducteur 13 réalisé en aluminium comprend en surface une couche d'aluminium anodisé 39. Chaque conducteur 13 est en outre revêtu d'une couche électriquement isolante 15, telle que de l'émail pour son isolation. Chaque conducteur 13 présente deux branches 131, 132 reliées par un fond 133 de 3041828 5 manière à former un U (cf. figure 6). Les conducteurs 13 sont enfilés à l'intérieur des encoches 14 sur deux couches distinctes: la couche supérieure et la couche inférieure. Si une des branches 131, 132 est positionnée dans la couche inférieure d'une encoche donnée alors l'autre 5 branche 131, 132 se situe dans la couche supérieure d'une autre encoche et inversement. La section des conducteurs 13 peut être ronde, carrée, ou rectangulaire. Les parties des conducteurs 13 s'étendant en saillie par rapport aux faces d'extrémités du corps 11 du rotor 10 forment les chignons du bobinage. 10 Un isolant d'encoche 18 est positionné autour des branches 131, 132 des conducteurs 13. En l'occurrence, cet isolant 18 présente une section en forme de S. Cet isolant 18 permet de ne pas blesser les conducteurs 13 lors de leur montage dans le corps 11 formé par le paquet de tôles du rotor 10 doté par définition de bavures. Cela isole également électriquement les 15 conducteurs 13 par rapport au paquet de tôles relié à la masse via le carter du démarreur. Le jeu entre l'isolant 18 et les bords des encoches 14 est comblé par un vernis d'imprégnation. Le rotor 10 comporte en outre un collecteur 19 muni de lames 20 électriquement conductrices qui s'étendent côte à côte sur une périphérie 20 externe d'un support 23 électriquement isolant bien visible sur la figure 3. Les lames de contact 20 sont isolées les unes des autres par une partie du support 23. Le support 23 solidaire de l'arbre est, pour une bonne tenue en température, en matière plastique thermodurcissable, telle qu'une matière plastique phénolique thermodurcissable par exemple de la bakélite. 25 Les lames conductrices 20 comportent chacune une première portion 21 s'étendant sensiblement axialement suivant l'axe X du rotor 10 et destinée à être en contact avec des balais du moteur électrique orientés radialement (non représentés). Les lames conductrices 20 comportent également une deuxième portion 22 ayant une orientation radiale par rapport à l'axe X du 30 rotor. L'ensemble des deuxièmes portions 22 forme le talon 28 du collecteur 19. Chaque deuxième portion de lame 22 comprend un logement 25 dans lequel deux conducteurs 13 sont positionnées pour être en contact avec la lame 304 1 8 2 8 6 conductrice 20 correspondante (cf. figure 5). Les portions de conducteurs positionnés à l'intérieur des logements 25 sont constituées par une partie des extrémités libres de branches 131, 132 de deux conducteurs différents. Une couche 35 d'un alliage est interposée dans le logement 25 entre chaque 5 conducteur 13 et la lame de contact 20 correspondante. L'alliage est un alliage conducteur ayant des propriétés physique pour réduire un couplage électrochimique entre le cuivre (des lames 20) et l'aluminium (des conducteurs 13). De préférence, l'alliage comprend de l'étain. Avantageusement, une épaisseur de la couche d'alliage 35 est comprise 10 entre 8pm et 30pm et plus particulièrement entre 12 pm et 20 pm. A cet effet, comme on peut le voir sur la figure 5, la couche d'alliage 35 recouvre au moins les faces 251 de chaque lame de contact 20 formant le logement 25. La couche d'alliage 35 est en contact avec chaque conducteur 13 en aluminium. La face 221 des lames de contact 20 située en vis-à-vis du 15 corps de rotor 11 pourra également être recouverte de la couche d'alliage 35, comme cela est illustré par la figure 3. Dans un exemple de réalisation, le collecteur 19 est trempé entièrement dans de l'étain chauffé à sa température de fusion (de l'ordre de 230 degrés Celsius), lequel va glisser sur les parties en bakélite du support 23 pour 20 recouvrir uniquement les lames de contact 20. Autrement dit, dans le cas du trempage, toutes les faces des lames de contact 20 autres que celles en contact avec le support 23 sont recouvertes d'étain ou d'un alliage équivalent. Une fois la couche d'alliage 35 déposée sur les lames de contact 20, les 25 liaisons électriques entre les conducteurs 13 et les deuxième portions des lames 22 sont de préférence réalisées par un procédé dit de poinçonnage à chaud consistant à chauffer le talon 28 au moyen d'une électrode et à rabattre un bord des portions de lame 22 après insertion des conducteurs 13 dans les logements 25. Comme cela est montré sur la figure 5, les 30 conducteurs 13 sont alors retenus dans chaque logements 25 par de la matière 45 des deuxièmes portions de lame 22 déformée à chaud vers les conducteurs de manière à fermer le logement 25. 3041828 7 En variante, les liaisons électriques entre les conducteurs 13 et les lames 20 sont réalisées par un procédé de soudure par ultrason ou par résistance. Dans ce type de procédé qui a tendance à mélanger les matières en présence, la couche d'alliage 35 comporte de l'étain et du bronze résultant 5 du mélange entre une partie de l'étain de la couche 35 et une partie du cuivre de la lame 20 correspondante. Alternativement, les conducteurs 13 sont retenus dans les logements 25 par poinçonnage. Il est à noter que le reste des liaisons électriques entre les fils 13 et les lames 20 (le diamètre extérieur et la face opposée du talon 28 tournée vers le 10 bobinage), sont protégées par le vernis déposé lors de l'étape d'imprégnation du bobinage. Dans un autre mode de réalisation dit de type tambour, la première portion 21 de chaque lame de contact 20 s'étend radialement par rapport à l'axe X du rotor 10 de manière à coopérer avec des balais orientés 15 axialement par rapport à l'axe X. Afin d'assurer une retenue radiale des conducteurs 13 pour éviter que les effets de la force centrifuge s'exercent sur les liaisons entre les extrémités des conducteurs 13 et les lames conductrices 20 ainsi que sur les chignons du bobinage, des frettes 30, 31, 32 en matière électriquement isolante, bien 20 visible sur la figure 1, sont montées serrées autour des liaisons électriques et des chignons du bobinage situés de part et d'autre du corps du rotor 11. Le rotor 10 pourra comporter en outre à une extrémité de son arbre 12 une roue d'engrenage 33 située du côté opposé du collecteur 19 et destinée à former un planétaire dans un système de réduction de vitesse à train 25 épicycloïdal d'un démarreur, comme décrit par exemple dans le document FR2787833. En variante, on positionne un seul conducteur 13 de bobinage par logement 25. L'invention a également pour objet le démarreur équipé du rotor 10 30 précédemment décrit. 3041828 8 Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. REVENDICATIONS1. Rotor (10) de démarreur pour véhicule automobile comprenant: - un corps (11) et un bobinage formé par des conducteurs en aluminium installés dans des encoches dudit corps (11), - un collecteur (19) comprenant des lames de contact (20) en cuivre et un support (23) en matériau isolant, - lesdites lames de contact (20) étant isolées les unes des autres par une partie dudit support (23), - lesdites lames de contact (20) comportant chacune une première portion (21) s'étendant axialement destinée à être en contact avec des balais et une deuxième portion (22) comportant un logement (25) recevant une extrémité d'au moins un conducteur, caractérisé en ce qu'une couche (35) d'un alliage recouvre au moins des faces (251) de ladite lame de contact (20) formant ledit logement (25) et en ce que ladite couche d'alliage (35) est en contact avec ledit au moins un conducteur (13) en aluminium, ledit alliage étant un alliage conducteur ayant des propriétés physiques pour réduire un couplage électrochimique entre le cuivre et l'aluminium. 2. Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une face des lames de contact (20) en vis-à-vis dudit corps de rotor (11) est recouverte de ladite couche d'alliage (35). 3. Rotor selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la totalité des faces desdites lames (20) autres que des faces en contact avec ledit support (23) dudit collecteur (19) sont recouvertes d'une couche d'alliage. 4. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit alliage comprend de l'étain. 5. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque première portion (21) desdites lames de contact (20) s'étend axialement par rapport à un axe dudit rotor (10). 3 0 4 1 8 2 8 10 6. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque première portion (21) desdites lames de contact (20) s'étend radialement par rapport à un axe (X) dudit rotor (10). 7. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé 5 en ce que ledit logement (25) est fermé au moins en partie par des bords de lames de contact (20) rabattues vers l'au moins un conducteur (13). 8. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdites deuxièmes portions (22) desdites lames de contact (20) comportent chacune des traces de déformation à chaud. 10 9. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite couche d'alliage (35) comporte du bronze et de l'étain. 10. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'une épaisseur de ladite couche d'alliage (35) est comprise 8pm et 30pm et plus particulièrement entre 12 pm et 20 pm. 15 11. Démarreur de moteur thermique de véhicule automobile comportant un rotor tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.