Brevet FR3045236A1 — publié le 20170616

Moteur électrique Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine de la connexion électrique de composants électriques sur un circuit imprimé, et notamment des connexions pour le passage de courants élevés, typiquement de 50 à 200 ampères, à des tensions de 12 à 72 volts. Un exemple particulier et non limitatif d'application concerne le raccordement des bobinages d'un moteur électrique à un circuit imprimé. Etat de la technique On connaît dans l'état de la technique la demande de brevet allemand DE102007032872 décrivant la réalisation d'un moteur à rotor extérieur ayant, à son stator, une pluralité de bobines d'excitation. On connaît aussi la demande de brevet internationale W02009062469 qui décrit un conducteur électrique, en particulier sous forme de conducteur plat d'une grille estampée. L'invention vise particulièrement à économiser du cuivre en réalisant le conducteur sous forme de matériau composite stratifié, avec une couche de cuivre sur les deux côtés de laquelle sont apposées des couches d'aluminium. Le brevet européen EP1531522 décrit un contact de raccordement électrique. L'invention propose de former le contact de raccordement avec une zone d'impression à au moins deux couches avec au moins trois (par exemple six) branches ressort par un processus d'estampage et de matriçage, qui forment, ensemble, un ressort en forme d'étoile. La zone d'impression de l'invention améliore la liaison électrique et mécanique avec une plaque conductrice non représentée 3045236 -2- (multicouche) ou avec un grillage estampé. Le contact de raccordement est réalisé sans brasage. Le brevet européen EP0887883 décrit un contact pour un emmanchement dans un trou métallisé d'une carte imprimée, 5 comprenant un ressort de contact ou une fiche de contact, un élément de tige venant se raccorder dessus et une fiche de raccordement formant un prolongement de l'élément de tige central. Le brevet américain US7377823 concerne une broche 10 qui est enfoncée dans un trou traversant conducteur pratiqué dans une carte à circuit imprimé. La broche comporte une partie de contact, une partie d'épaulement, une partie à enfoncer et une partie d'extrémité. La partie de contact forme une borne d'un connecteur mâle à monter sur la carte à circuit 15 imprimé par insertion dans un boîtier du connecteur mâle le long de la partie d'épaulement. Le mécanisme d'ajustage par frottement est donc réalisé par frottement dans le trou traversant, ce qui permet de fixer mécaniquement la broche à enfoncer sur la carte à circuit imprimé. 20 Inconvénients de l'art antérieur Les solutions de l'art antérieur présentent différentes solutions qui sont adaptées pour le passage de 25 fortes puissances (plusieurs kilowatts typiquement), mais ne permettent pas le raccordement aisé d'un moteur électrique d'une part à un circuit imprimé d'autre part. Par ailleurs, les solutions de l'art antérieur ne permettent pas un mode d'assemblage adapté à un montage rapide d'un tel ensemble de 30 connexion (moteur et circuit imprimé). Solution apportée par l'invention Afin de remédier à ces inconvénients, l'invention 35 concerne selon son acception la plus générale un moteur 3045236 - 3 - électrique comportant un circuit imprimé présentant un insert conducteur traversé par des trous de connexion et un ensemble bobiné présentant des liaisons électriques terminées par des fiches de connexion caractérisé en ce qu'il comporte en outre 5 des pièces de connexion présentant une tige dont la section transversale extérieure est complémentaire de la section desdits trous de connexion, la pièce de connexion présentant à son extrémité proximal un épaulement d'une section supérieure à la section desdits trous de connexion, l'extrémité opposée 10 présentant une fente s'étendant jusqu'audit épaulement et présentant du coté distal une ouverture de largeur supérieure ou égale à la section desdites fiches de connexions et au moins un rétrécissement de largeur inférieure à la section desdites fiches de connexion, pour assurer une expansion du 15 col de ladite pièce de connexion engagée dans le trou de l'insert du circuit imprimé. Selon une variante, ladite fente s'étend au-delà dudit épaulement, en direction proximale, ladite pièce de connexion présentant au moins une gorge extérieure pour son 20 insertion par déformation élastique dans un trou de l'insert. Selon une autre variante, ladite pièce de connexion présente deux jambes déformables élastiquement, prolongés par un épaulement et définissant une fente présentant au moins un rétrécissement. 25 De préférence, les trous de connexion présentent une partie centrale délimitée par deux bords rectilignes parallèles distants d'une largeur correspondant à l'épaisseur de la pièce de connexion au niveau de l'épaulement, ladite partie centrale étant prolongée de part et d'autre par une 30 zone élargie. Avantageusement, lesdites zones élargies présentent des bords rectilignes parallèles distants d'une largeur correspondant à la largeur dudit col de la pièce de connexion. 3045236 4 Selon une variante, chacune desdites jambes présente une protubérance intérieure définissant ledit rétrécissement. 5 Selon une autre variante, chacune desdites jambes présente une zone de renfoncement extérieure en-dessous dudit col, chacune des jambes présentant en outre une patte de blocage s'étendant depuis l'extrémité inférieure dudit renfoncement jusqu'au niveau inférieur du col. 10 De préférence, ladite pièce de connexion est constituée par une superposition d'une pluralité de tôles conductrices superposées. 15 Selon une autre variante avantageuse, ledit ensemble bobiné est disposé à l'intérieur d'un rotor tubulaire, ledit ensemble bobiné étant formé de bobines portées par des dents constituées par un paquet de tôles ferromagnétiques, lesdites dents s'étendant radialement par 20 rapport à un noyau tubulaire ferromagnétique entourant un coeur en un matériau conducteur thermiquement présentant une première section en contact avec le boîtier et une deuxième section de rayon moindre en contact avec ledit noyau tubulaire du moteur, ledit coeur étant en contact avec le boîtier 25 extérieur du moteur pour assurer l'évacuation de la chaleur produit par les bobines. Selon une autre variante, les pièces ferromagnétiques sont constituées de matière magnétique frittée ou injectée, ou d'une combinaison de paquets de tôles 30 et de telles matières. Avantageusement, ledit matériau conducteur thermiquement présente une forme de « T ». De préférence, ledit coeur présente un évidemment 35 traversant pour le passage d'un axe solidaire dudit rotor 3045236 5 tubulaire extérieure et entraînant un aimant disposé au voisinage d'une sonde de détection fixée sur ledit circuit imprimé positionné dans le prolongement dudit coeur. Selon une variante, l'aimant est disposé dans une 5 cavité de l'axe ou d'une pièce additionnelle, les parois de cette cavité servant de blindage électromagnétique. Selon une variante, ladite sonde de détection est positionnée dans l'axe dudit coeur. 10 Selon un mode de réalisation particulier, ledit évidemment du coeur présente au moins un roulement pour le guidage dudit axe du rotor tubulaire. Selon un autre mode de réalisation, le rotor 15 comprend une face transversale présentant au moins une lumière traversante pour assurer une circulation d'air vers l'ensemble bobiné. Avantageusement, lesdites lumières sont configurées 20 pour assurer un forçage de l'air circulant lors de la rotation du rotor. Selon une autre variante, l'ensemble rotatif comporte une protubérance ferromagnétique formant un blindage dans le voisinage de la sonde de détection. 25 L'invention concerne aussi un ensemble de connexion constitué par un circuit imprimé présentant un insert conducteur traversé par des trous de connexion et une pluralité de liaisons électriques terminées par des fiches de connexion complémentaires caractérisé en ce qu'il comporte en 30 outre des pièces de connexion (1) présentant une tige dont la section transversale extérieure est complémentaire de la section desdits trous de connexion, la pièce de connexion présentant à son extrémité proximal un épaulement d'une section supérieure à la section desdits trous de connexion, 35 l'extrémité opposée présentant une fente s'étendant 3045236 6 jusqu'audit épaulement et présentant du côté distal une ouverture de largeur supérieure ou égale à la section desdites fiches de connexions et au moins un rétrécissement de largeur inférieure à la section desdites fiches de connexion, pour 5 assurer une expansion du col de ladite pièce de connexion engagée dans le trou de l'insert du circuit imprimé. Description détaillée d'un exemple non limitatif de réalisation 10 La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant aux dessins annexés où : - la figure 1 représente une vue en coupe d'un 15 ensemble de connexion selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue en coupe transversale d'un ensemble de connexion selon l'invention, dans le plan de l'insert ; - la figure 3 représente une vue en coupe d'une 20 variante de réalisation d'une pièce de connexion ; - la figure 4 représente une vue en coupe d'un moteur à rotor extérieur selon l'invention ; - la figure 5 représente une vue de trois-quart inférieur du moteur selon l'invention. 25 Structure du système de connexion La figure 1 représente un exemple de réalisation d'une pièce de connexion (1) présentant deux jambes (2, 3) 30 parallèles reliées par une tête (4). Le système de connexion comprend plusieurs pièces de connexion (1) et un circuit imprimé (10) présentant des inserts métalliques (7) complémentaires. Les deux jambes (2, 3) définissent entre elles une 35 fente (5) s'étendant jusqu'au niveau d'un col (6). La pièce de 3045236 7 connexion (1) est constituée par un empilement de tôles découpées. La pièce (1) vient se loger dans un insert (7) métallique placé entre deux couches isolantes (8, 9) pour 5 former un circuit imprimé comportant par ailleurs de façon connue des pistes conductrices (28) à la surface d'une des couches isolantes au moins. L'insert (7) présente une découpe oblongue (11) dont la figure 2 représente une vue agrandie. 10 La découpe (11) présente une zone centrale délimitée par deux bords rectilignes (12, 13) parallèles venant en contact avec les surfaces latérales de la tête (4) de la pièce de connexion (1). Cette zone centrale est prolongée de part et d'autre par des excroissances (15, 16) de 15 plus grande largeur, présentant chacune un bord (17, 18) de forme complémentaire à l'arête des jambes respectivement (2, 3), au niveau du col (6) de la pièce de connexion (1). Les zones de contact électriques entre la pièce de connexion (1) et l'insert (7) correspondent aux bords (12, 13 20 et 17, 18). L'insert (7) présente une épaisseur d'environ 1 millimètre, et de préférence entre 0,5 et 2 millimètres, ce qui garantit une surface de contact suffisante pour passer des puissances électriques élevées, de 10KW par exemple pour un courant de 200 ampères sous une tension de 48 volts. 25 Les zones élargies (15, 16) permettent un basculement de la pièce de connexion (1), ce qui assure une tolérance géométrique lors de l'assemblage du système de connexion. L'insert (7) présente dans l'exemple décrit une 30 nervure (22) assurant une flexibilité facilitant l'insertion du col (6) de la pièce de connexion. La pièce de connexion (1) présente un épaulement (20) limitant le déplacement de la pièce de connexion (1) lors de son insertion dans le circuit imprimé. 3045236 8 Les jambes (2, 3) présentent chacune une protubérance (32, 33) dirigée vers l'intérieur de la fente (5) afin de réduire localement la largeur de la fente (5). L'extrémité distale de la fente (5) est évasée grâce à des 5 chanfreins et/ou des rayons (24, 25) prévus à la surface intérieure de l'extrémité des jambes respectivement (2, 3). La partie complémentaire à raccorder comprend une fiche de connexion (26) formée par une lame plane, par exemple en laiton ou en cuivre, dont l'extrémité (27) présente une 10 forme de pointe. Lors de son insertion dans la fente (5) d'une pièce de connexion (1), elle provoque l'écartement des jambes (2, 3) lorsque l'extrémité (27) rencontre les protubérances (32, 33). Cet écartement se traduit par une légère expansion transversale de la pièce (1) au niveau du col (6), ce qui 15 renforce le contact entre la bordure périphérique de la pièce (1) au niveau de son col (6), et les bords (17, 18) de la découpe de l'insert. L'élasticité des jambes (2, 3) permet de contrôler la force d'appui du col (6) sur les bords de la découpe (11) de l'insert (7). 20 Dans l'exemple décrit en figure 1, la pièce (1) présente un deuxième épaulement (29) définissant, avec le premier épaulement (20) le col. Le deuxième épaulement (29) est de section légèrement supérieure à la section de la découpe (11) de 25 l'insert (7). Il peut néanmoins passer en force en raison de l'élasticité de la nervure (22) prévue sur les bords de la découpe de l'insert (7) et de la flexibilité de la pièce de connexion (1). Le fonctionnement de ce premier exemple de 30 réalisation est le suivant : On prépare le circuit imprimé avec ses inserts (7) découpés. Les inserts (7) sont reliés électriquement à des pistes conductrices (28) du circuit imprimé par des connexions électriques (14). 3045236 9 On introduit ensuite les pièces de connexions (1) dans les découpes des inserts (7) en les pressant contre la surface supérieure du circuit imprimé ou de l'insert. La flexibilité des inserts permet le passage en force du deuxième 5 épaulement (29) jusqu'à ce que le premier épaulement (20) vienne en contact avec la surface supérieure de l'insert (7). On presse ensuite le circuit imprimé équipé des pièces de connexion contre l'équipement complémentaire, présentant des fiches de connexion (26) dirigées en direction 10 du circuit imprimé. Les éventuels désalignements sont possibles en raison de la mobilité en basculement des pièces de connexion (1), ce qui autorise une tolérance d'alignement. En pressant l'équipement muni des fiches (26) contre le circuit imprimé, les fiches (26) s'insèrent dans les 15 fentes (5) des pièces de connexion en vis-à-vis, ce qui provoque l'écartement des jambes (2, 3) et l'expansion de la pièce de connexion (1) au niveau du col (6), et donc le renforcement du contact mécanique et électrique entre le col (6) de la pièce de connexion (1) et l'insert (7). 20 Structure d'un moteur comprenant un tel système de connexion La figure 4 représente un exemple de moteur à rotor (40) extérieur mettant en oeuvre un tel système de connexion. 25 Le stator est constitué par un stator bobiné (41) monté sur un coeur (42). Les bobines sont alimentées par des conducteurs terminés par des fiches de connexion (26) venant s'insérer dans des pièces de connexion (1) montés sur un circuit imprimé (10). L'avantage de ce système de connexion 30 est qu'il permet de réaliser industriellement la partie basse du moteur, comprenant le rotor extérieur (40) et le stator bobiné d'une part, et la partie haute comprenant les parties électronique d'autre part, puis d'assembler par un simple assemblage mécanique consistant à presser les deux parties 3045236 -10- l'une contre l'autre, afin d'assurer à la fois l'assemblage mécanique et électrique. Le stator présente un coeur (42) assurant à la fois la tenue mécanique du stator bobiné (41), et aussi 5 l'évacuation de la puissance dissipée dans ledit stator bobiné. Dans le cas d'un moteur à rotor extérieur, la chaleur produite par l'ensemble bobiné (41) est difficile à évacuer car confinée à l'intérieur du moteur. L'invention concerne un coeur (42) présentant une première section (42a) entourée par 10 le stator bobiné (41), prolongée par une deuxième section (42b) de diamètre supérieur, de forme tronconique. Le coeur (42) présente ainsi une section globalement en forme de « T ». La deuxième section (42b) est en contact avec le boîtier métallique (44). Cette architecture permet d'améliorer la 15 transmission de chaleur dégagée par les bobines du moteur et les pertes fer pour l'évacuer vers le boîtier (44) métallique. Le coeur (42) présente un évidemment (45) axial qui est traversé par un axe (46) solidaire du rotor (40) extérieur. Il entraîne un aimant (47) disposé au voisinage d'une sonde de 20 détection (48) fixée sur ledit circuit imprimé positionné dans le prolongement du coeur (42). La sonde de détection (48) est positionnée dans l'axe du coeur (42). L'évidemment présente un roulement (49) pour le guidage de l'axe du rotor tubulaire. L'aimant (47) est disposé dans une cavité (52), les 25 parois de ladite cavité assurant un blindage autour de la sonde de détection (48). La figure 5 représente une vue de dessous du moteur. Le rotor comprend une face transversale (51) présentant au moins une lumière (50) traversant pour assurer 30 une circulation d'air vers l'ensemble bobiné (41). Ces lumières (50) sont configurées pour assurer une circulation de l'air lors de la rotation du rotor et peuvent être à perçage droit (comme illustré) ou incliné (non montré) pour permettre une circulation forcée. 3045236 La figure 3 présente une réalisation alternative de la pièce de connexion (1) qui présente avantageusement des pattes de blocage (30, 31) pour éventuellement éviter la sortie de la pièce de connexion (1) lors de l'insertion des 5 fiches de connexion électriques. REVENDICATIONS1 - Moteur électrique comportant un ensemble de connexion à un circuit imprimé présentant un insert (7) conducteur traversé par des trous de connexion et un ensemble bobiné (41) présentant des liaisons électriques terminées par des fiches de connexion (26) caractérisé en ce qu'il comporte en outre des pièces de connexion (1) présentant une tige dont la section transversale extérieure est complémentaire de la section desdits trous de connexion, la pièce de connexion (1) présentant à son extrémité proximale un épaulement (20) d'une section supérieure à la section desdits trous de connexion, l'extrémité opposée présentant une fente (5) s'étendant jusqu'audit épaulement et présentant du côté distal une ouverture de largeur supérieure ou égale à la section desdites fiches de connexion (1) et au moins un rétrécissement de largeur inférieure à la section desdites fiches de connexion (26), pour assurer une expansion du col de ladite pièce de connexion (1) engagée dans le trou de l'insert du circuit imprimé. 2 - Moteur électrique selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite fente (5) s'étend au-delà dudit épaulement, en direction proximale, ladite pièce de connexion (1) présentant au moins une gorge extérieure pour son insertion par déformation élastique dans un trou de l'insert. 3 - Moteur électrique selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite pièce de connexion (1) présente deux jambes (2, 3) déformables élastiquement, prolongées par un épaulement (20) et définissant une fente (5) présentant au moins un rétrécissement. 4 - Moteur électrique selon l'une au moins des 35 revendications précédentes caractérisé en ce que les trous de 3045236 -13- connexion présentent une partie centrale délimitée par deux bords rectilignes (12, 13) parallèles distant d'une largeur correspondant à l'épaisseur de la pièce de connexion (1) au niveau de l'épaulement, ladite partie centrale étant prolongée 5 de part et d'autre par une zone élargie. 5 - Moteur électrique selon la revendication précédente caractérisé en ce que lesdites zones élargies présentent des bords (17, 18) distant d'une largeur 10 correspondant à la largeur dudit col de la pièce de connexion (1). 6 - Moteur électrique selon la revendication 3 caractérisé en ce que chacune desdites jambes (2, 3) présente 15 une protubérance intérieure (22, 23, 32, 33) définissant ledit rétrécissement. 7 - Moteur électrique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que chacune 20 desdites jambes présente une zone de renfoncement extérieure en-dessous dudit col, chacune des jambes (2, 3) présentant en outre une patte de blocage (30, 31) s'étendant depuis l'extrémité inférieure dudit renfoncement jusqu'au niveau inférieur du col. 25 8 - Moteur électrique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite pièce de connexion (1) est constituée par une superposition d'une pluralité de tôles conductrices superposées. 30 9 - Moteur électrique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit ensemble bobiné est disposé à l'intérieur d'un rotor (40) tubulaire, ledit ensemble bobiné étant formé de bobines portées par des dents constituées par un paquet de tôles 3045236 -14- ferromagnétiques, lesdites dents s'étendant radialement par rapport à un noyau (43) tubulaire ferromagnétique entourant un coeur en un matériau conducteur thermiquement présentant une première section (42b) en contact avec le boîtier (44) et une 5 deuxième section (42a) de rayon moindre en contact avec ledit noyau tubulaire du moteur, ledit coeur étant en contact avec le boîtier extérieur (44) du moteur pour assurer l'évacuation de la chaleur produite par les bobines. 10 10 - Moteur électrique selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit matériau conducteur thermiquement présente une forme de « T ». 11 - Moteur électrique selon la revendication 15 précédente caractérisé en ce que ledit coeur présente un évidemment (45) traversant pour le passage d'un axe (46) solidaire dudit rotor tubulaire extérieure et entraînant un aimant (47) disposé au voisinage d'une sonde de détection (48) fixée sur ledit circuit imprimé positionné dans le 20 prolongement dudit coeur. 12 - Moteur électrique selon la revendication précédente caractérisé en ce que ladite sonde de détection (48) est positionnée dans l'axe dudit coeur. 13 - Moteur électrique selon la revendication 11 caractérisé en ce que ledit évidemment du coeur présente au moins un roulement (49) pour le guidage dudit axe du rotor tubulaire. 14 - Moteur électrique selon la revendication 11 caractérisé en ce que le rotor comprend une face transversale (51) présentant au moins une lumière (50) traversante pour assurer une circulation d'air vers l'ensemble bobiné. 25 30 35 3045236 -15- 15 - Moteur électrique selon la revendication précédente caractérisé en ce que lesdites lumières (50) sont configurées pour assurer un forçage de l'air circulant lors de la rotation du rotor. 5 16 - Moteur électrique selon la revendication 11 caractérisé en ce que l'ensemble rotatif comporte une protubérance ferromagnétique (53) formant un blindage dans le voisinage de la sonde de détection (48). 10 17 - Ensemble de connexion constitué par un circuit imprimé présentant un insert conducteur traversé par des trous de connexion et une pluralité de liaisons électriques terminées par des fiches de connexion (26) complémentaires 15 caractérisé en ce qu'il comporte en outre des pièces de connexion présentant une tige dont la section transversale extérieure est complémentaire de la section desdits trous de connexion, la pièce de connexion (1) présentant à son extrémité proximal un épaulement d'une section supérieure à la 20 section desdits trous de connexion, l'extrémité opposée présentant une fente s'étendant jusqu'audit épaulement et présentant du côté distal une ouverture de largeur supérieure ou égale à la section desdites fiches de connexion (1) et au moins un rétrécissement de largeur inférieure à la section 25 desdites fiches de connexion (1), pour assurer une expansion du col de ladite pièce de connexion (1) engagée dans le trou de l'insert du circuit imprimé. 30