Brevet FR3088500A1 — publié le 20200515

PORTE-BALAIS DE MACHINE ÉLECTRIQUE TOURNANTE MUNI D'CEILLETS INTÉGRÉS AUX TRACES CONDUCTRICES La présente invention porte sur un porte-balais de machine électrique tournante muni d'oeillets intégrés aux traces conductrices. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des alternateurs pour véhicules automobiles aptes à transformer de l'énergie mécanique en énergie électrique et pouvant être réversibles. L'invention pourra également être mise en oeuvre avec un moteur électrique. Les alternateurs modernes pour véhicules automobiles sont des ro équipements compacts dans lesquels sont intégrés les dispositifs de commande et de régulation. Comme on peut le voir sur la figure 1, un porte-balais 10 comporte, de façon connue en soi, des logements 12 pour des balais 13 destinés à venir frotter contre des bagues d'un collecteur porté par l'arbre de la machine afin 15 d'assurer l'alimentation du bobinage du rotor. A cet effet, un ressort 14 sollicite un balai 13 en direction d'une bague correspondante du collecteur. Dans le fond des logements 12, des oeillets 21 rapportés sont insérés à l'intérieur d'ouvertures ménagées dans des traces conductrices 16. Ces traces conductrices 16 sont destinées à acheminer respectivement un signal 20 de tension positive et un signal de masse vers les balais 13. Ces oeillets 21 assurent un maintien des tresses 23 de balais pendant le procédé de fabrication. La partie arrière du porte-balais 10 est ensuite trempée dans un bain de soudure pour établir, via les oeillets 21, la connexion électrique entre les traces conductrices 16 et 25 les tresses 23 de balais. Afin d'améliorer la durée de vie des balais 13, leurs dimensions ont été augmentées et les ressorts 14 ont été allongés en conséquence de manière à obtenir une pression des balais 13 sur les bagues du collecteur compatibles avec le fonctionnement du porte-balais 10. 30 Toutefois, étant donné que la tête 21' de l'oeillet 21 s'étend à l'intérieur du 2 logement 12, la zone de réception 24 du ressort 14 est raccourcie et ne permet pas de recevoir certains ressorts 14 allongés adaptés à la nouvelle configuration des balais 13. L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un 5 ensemble porte-balais de machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, comportant: - des balais, chaque balai comprenant une tresse, - un boîtier muni de logements de réception des balais, - des traces conductrices sur lesquelles est surmoulé le boîtier, - des oeillets, chaque oeillet étant destiné à maintenir et à assurer une connexion électrique avec une tresse d'un balai, caractérisé en ce qu'un oeillet est monobloc avec une trace conductrice correspondante et en ce que l'oeillet s'étend en saillie vers l'extérieur du boîtier à partir de la trace conductrice. L'invention permet ainsi, grâce à une telle configuration de l'oeillet, d'augmenter la longueur de la zone de réception du ressort, ce qui autorise l'utilisation des ressorts allongés adaptés aux nouvelles dimensions des balais. Selon une réalisation, l'oeillet vient de matière avec la trace conductrice. Selon une réalisation, l'oeillet porte des marques d'estampage. Selon une réalisation, une épaisseur des oeillets est comprise entre 0.4mm et 0.5mm. Selon une réalisation, l'oeillet est soudé avec la trace conductrice. Selon une réalisation, la tresse est sertie dans l'oeillet. Selon une réalisation, la tresse est soudée à l'oeillet. Selon une réalisation, ledit ensemble comporte un ressort ayant d'une part une extrémité en appui contre un fond d'un logement et d'autre part une extrémité en appui contre un balai correspondant. Selon une réalisation, un ratio entre une longueur d'un balai neuf divisé par 3 une longueur d'une zone de réception du ressort lorsque le balai est en appui contre une bague d'un collecteur est compris entre 2.5 et 3.4. Selon une réalisation, les traces conductrices sont réalisées en cuivre ou en acier. Le cuivre présente l'avantage d'être plus facile à emboutir et 5 donc de permettre une meilleure augmentation de la longueur de la zone de réception du ressort. C'est en outre un meilleur conducteur électrique que l'acier. L'invention a également pour objet une machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, caractérisée en ce qu'elle comporte un ui ensemble porte-balais tel que précédemment défini. 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, déjà décrite, est une vue en coupe longitudinale d'un porte-balais 15 selon l'état de la technique; La figure 2 est une vue en perspective d'un porte-balais selon la présente invention; Les figures 3a et 3b sont des vues en perspective sous deux angles différents des balais et des traces du porte-balais selon l'invention munies 20 diceillets intégrés; La figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un porte-balais selon la présente invention. Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. 25 La figure 2 montre un porte-balais 10 pour machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile. Le porte-balais 10 comporte un boîtier 11 muni de logements 12 de réception de balais 13 destinés venir frotter contre des bagues (non représentées) reliées électriquement à un bobinage rotorique. A cet effet, un ressort 14 est monté d'une part contre un fond du 4 logement 12 et d'autre part contre un balai 13 correspondant. Le boîtier 11 est surmoulé sur des traces conductrices 16 destinées à assurer une interconnexion entre des bornes de connexion 17-19 à des signaux de référence et un circuit électronique de régulation 20. On distingue 5 ainsi une borne de connexion 17 à la masse, une borne de connexion 18 au potentiel positif de la machine, et une borne 19 de réception d'au moins un signal de phase afin d'assurer la régulation de tension. Deux traces conductrices 16 permettent d'alimenter les balais 13 soumis respectivement au potentiel positif et à la masse. Ces traces conductrices 16 présentent à 10 leurs extrémités des oeillets 21 décrits plus en détails ci-après destinés à maintenir et à assurer une connexion électrique avec des tresses 23 de balais 13. Le boîtier 11 est réalisé de préférence dans un matériau plastique résistant à des températures de brasure des composants du circuit électronique de 15 régulation 20. Le circuit électronique de régulation 20 est destiné à réguler une tension appliquée au bobinage rotorique. Outre la fonction de régulation, le circuit électronique 20 pourra réaliser une fonction de récupération d'énergie lors d'une phase de freinage du véhicule automobile. Il sera également possible 20 de prévoir une duplication des différentes fonctions implémentées par le circuit électronique afin de répondre aux nouvelles normes de sécurisation automobiles. Le circuit électronique de régulation 20 est de préférence disposé à l'intérieur d'une cavité 22 ménagée dans le boîtier 11. La cavité 22 est remplie au 25 moins en partie d'un gel destiné à recouvrir le circuit électronique de régulation 20. Le gel vise à protéger le circuit électronique de l'environnement extérieur, en particulier des poussières et des projections de liquide. Le gel pourra également présenter des propriétés de conducteur thermique, mais cela n'est pas indispensable. Afin d'améliorer l'évacuation de la chaleur diffusée par le circuit électronique de régulation 20, on pourra prévoir un dissipateur thermique muni d'ailettes de refroidissement s'étendant en saillie depuis la face arrière du porte-balais 10. 5 Comme on peut le voir sur les figures 3a et 3b, un oeillet 21 est monobloc avec une trace conductrice 16 correspondante. Par "monobloc", on entend le fait qu'il existe une continuité de matière entre l'ceillet 21 et la trace conductrice 16 qui peut être soit directe, soit indirecte par l'intermédiaire 5 d'une soudure. En outre, rceillet 21 s'étend en saillie vers l'extérieur du boîtier 11 à partir de la trace conductrice 16. Autrement dit, il n'y a aucune partie de l'ceillet 21 s'étendant à l'intérieur du logement 12 du boîtier 11. Comme on peut le voir sur la figure 4, une telle configuration permet 10 d'augmenter la zone de réception 24 d'un ressort 14 ayant d'une part une extrémité en appui contre un fond d'un logement 12 et d'autre part une extrémité en appui contre un balai 13 correspondant. Il est ainsi possible d'utiliser des ressorts 14 allongés compatibles avec les nouvelles dimensions des balais 13. 15 Dans un exemple de réalisation, pour un balai 13 neuf ayant une longueur L1 de 19.3mm, on dispose d'une longueur L2 de la zone de réception 24 du ressort 24 valant 5.5 mm pour un porte-balais 10 de l'état de l'art (cf. figure 1), et d'une longueur L2 valant 6.8mm pour un porte-balais 10 selon l'invention, tel que montré sur la figure 4. On obtient ainsi un gain en 20 longueur de 1.3mm pour la zone de réception du ressort 14. Cela est dû à la suppression de la tête 21' de l'ceillet 21 dépassant à l'intérieur du logement 12 sur la longueur L3 (cf. figure 1). De préférence, un ratio entre une longueur L1 d'un balai 13 neuf divisé par une longueur L2 de la zone de réception 24 du ressort 14 lorsque le balai 13 25 est en appui contre une bague d'un collecteur est avantageusement compris entre 2.5 et 3.4. Dans l'exemple représenté, chaque trace conductrice 16 présente à une extrémité 16.1 un élargissement en forme de plaque de laquelle est issu l'oeillet 21. L'oeillet 21 présente globalement une forme tubulaire creuse pour 30 le passage de la tresse 23. L'oeillet 21 pourra comporter un rétrécissement de section du côté de son extrémité libre. Chaque trace 16 présente à son autre extrémité 16.2 un élargissement en forme de plaque destinée à être 6 connectée par une technologie de câblage filaire ("wire bonding" en anglais) à une trace 16 du circuit électronique de régulation 20. La portion intermédiaire 16.3 s'étendant entre les extrémités 16.1 et 16.2 de la trace 16 pourra présenter une forme sinueuse. Le boîtier 11 du porte-balais 10 est 5 surmoulé sur les traces conductrices 16. Dans le mode de réalisation des figures 3a et 3b, l'oeillet 21 vient de matière avec la trace conductrice 16. L'ceillet 21 est de préférence obtenu par estampage et porte donc des marques d'estampage. Afin de faciliter l'opération d'estampage, l'épaisseur d'une trace 16 est comprise entre 10 0.4mm et 0.5mm. Ainsi, l'épaisseur d'une trace 16 du porte-balais 10 selon l'invention est inférieure à l'épaisseur d'une trace 16 d'un porte-balais 10 classique qui est de l'ordre de 0.8mm. Alternativement, l'ceillet 21 pourra être soudé avec la trace conductrice 16. La soudure entre la trace conductrice 16 et l'oeillet 21 pourra être réalisée 15 sans apport de matière, par soudure laser notamment, ou avec apport de matière. Lors du montage, la tresse 23 est sertie dans l'oeillet 21 pour assurer son maintien. Puis à la fin du procédé, la tresse 23 est soudée à l'oeillet 21 et à la trace 16 correspondante par passage dans un bain d'étain. 20 Les traces conductrices 16 du porte-balais 10 pourront être réalisées en cuivre ou en acier. 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. 25 En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, REVENDICATIONS1. Ensemble porte-balais (10) de machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, comportant: - des balais (13), chaque balai (13) comprenant une tresse (23), - un boîtier (11) muni de logements (12) de réception des balais (13), - des traces conductrices (16) sur lesquelles est surmoulé le boîtier (11), - des oeillets (21), chaque oeillet (21) étant destiné à maintenir et à assurer une connexion électrique avec une tresse (23) d'un balai (13), caractérisé en ce qu'un oeillet (21) est monobloc avec une trace conductrice to (16) correspondante et en ce que l'ceillet (21) s'étend en saillie vers l'extérieur du boîtier (11) à partir de la trace conductrice (16). 2. Ensemble porte-balais (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oeillet (21) vient de matière avec la trace conductrice (16). 3. Ensemble porte-balais (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en 15 ce que l'oeillet (21) porte des marques d'estampage. 4. Ensemble porte-balais (10) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'une épaisseur des oeillets (21) est comprise entre 0.4mm et 0.5mm. 5. Ensemble porte-balais (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oeillet (21) est soudé avec la trace conductrice (16). 20 6. Ensemble porte-balais (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la tresse (23) est sertie dans l'oeillet (21). 7. Ensemble porte-balais (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la tresse (23) est soudée à l'ceillet (21). 8. Ensemble porte-balais (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 25 7, caractérisé en ce qu'il comporte un ressort (14) ayant d'une part une extrémité en appui contre un fond d'un logement (12) et d'autre part une extrémité en appui contre un balai (13) correspondant. 9. Ensemble porte-balais (10) selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un ratio entre une longueur (L1) d'un balai (13) neuf divisé par une 8 longueur (L2) d'une zone de réception (24) du ressort (14) lorsque le balai (13) est en appui contre une bague d'un collecteur est compris entre 2.5 et 3.4. 10. Ensemble porte-balais (10) selon l'une quelconque des revendications 1 5 à 9, caractérisé en ce que les traces conductrices (16) sont réalisées en cuivre ou en acier. 11. Machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, caractérisée en ce qu'elle comporte un ensemble porte-balais (10) tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.10