(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2008/10 EP B1 (13) T3 (51) Int. Cl. H02K11/00 H01H85/00 H01H85/044 ( ) ( ) ( ) (54) Tytuł wynalazku: Układ zasilania szczotki silnika elektrycznego, zwłaszcza rozrusznika pojazdu samochodowego (30) Pierwszeństwo: FR (43) Zgłoszenie ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2007/30 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 07/2008 (73) Uprawniony z patentu: VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR, Créteil, FR PL/EP T3 (72) Twórca (y) wynalazku: CHORIER Jacques, Roche, FR METRAL Jean-Sébastien, La Verpillière, FR (74) Pełnomocnik: Polservice Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o. rzecz. pat. Kuczyńska Teresa Warszawa skr. poczt. 335 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 35P22111PL00 EP B1 DZIEDZINA TECHNIKI WYNALAZKU [0001] Wynalazek dotyczy układu zasilania elektrycznego silnika. [0002] Wynalazek dotyczy zwłaszcza układu zasilania silnika elektrycznego rozrusznika samochodu wyposażonego w środki zabezpieczenia przed przegrzaniem. STAN TECHNIKI [0003] Wynalazek dotyczy w szczególności silnika elektrycznego wyposażonego w środki zabezpieczające go przed przegrzaniem, typu zawierającego co najmniej jeden bezpiecznik, który jest umieszczony w układzie zasilania elektrycznego silnika i którego otwarcie jest sterowane w funkcji parametru reprezentatywnego dla temperatury maszyny. [0004] Wynalazek znajduje zwłaszcza zastosowanie w rozruszniku samochodu, gdzie jest konieczny dla zapewnienia zabezpieczenia przed przegrzaniem. [0005] W tym przypadku, układ zasilania zawiera co najmniej jeden przewód zasilania łączący źródło prądu, zwłaszcza baterię akumulatorów, ze stycznikiem elektromagnetycznym rozrusznika, i zawiera przewód łączący zacisk mocy stycznika elektromagnetycznego z silnikiem elektrycznym, zwłaszcza z co najmniej jedną szczotką zasilania uzwojeń silnika.

3 2 [0006] W przypadku zwarcia albo mechanicznego zablokowania silnika elektrycznego, następuje bardzo znaczne przegrzanie samego silnika elektrycznego i różnych elementów okablowania elektrycznego. Takie przegrzanie może doprowadzić do zniszczenia przez stopienie dowolnego elementu układu elektrycznego. [0007] Aby zabezpieczyć silnik rozrusznika przed nadmiernym nagrzaniem spowodowanym zbyt długim użytkowaniem albo nienormalnym działaniem, i aby poprawić jego parametry jak również jego niezawodność, unikając natychmiastowego albo stopniowego zniszczenia jego elementów, jest znane zastosowanie urządzenia przerywającego, umieszczonego szeregowo w układzie elektrycznym sterowania stycznika rozrusznika, który przerywa zasilanie elektryczne tego ostatniego, gdy temperatura silnika przekracza wartość wcześniej ustaloną. [0008] W tym celu, zostało już zaproponowane umieszczenie elementu wrażliwego na temperaturę silnika na tym ostatnim, albo wewnątrz tego ostatniego możliwie jak najbliżej gorącego obszaru, a zwłaszcza wirnika. [0009] Jednakże, umieszczenie tego elementu tworzącego czujnik cieplny w pobliżu wirnika, a nawet w styku z obracającym się wałem tego ostatniego, nie jest wygodne i komplikuje w jeszcze większym stopniu konstrukcję silnika, a zwłaszcza konstrukcję obsady szczotek, gdy element wrażliwy na temperaturę jest przez nią utrzymywany.

4 3 [0010] Dokument FR-A proponuje koncepcję środków zabezpieczenia przed przegrzaniem, która umożliwia zapobieżenie tym wadom dzięki maszynie, w której środki zabezpieczenia zawierają elektryczny element grzejny zasilany przez układ zasilania elektrycznego i czujnik cieplny związany z elektrycznym elementem grzejnym i który steruje wyłącznikiem. Elektryczny element grzejny jest włączony szeregowo w układzie zasilania maszyny. [0011] Taki bezpiecznik zewnętrzny, na przykład wykonany w postaci bezpiecznika topikowego, jest elementem zajmującym dużo miejsca, aby uwzględnić normalnie bardzo znaczne natężenia konieczne do działania rozrusznika. Taki element zajmuje więc dużo miejsca i jest trudny do umieszczenia pomiędzy baterią akumulatorów i rozrusznikiem, albo na rozruszniku. [0012] Dokument FR-A proponuje układ zasilania elektrycznego, w którym środki tworzące układ odcinający są utworzone przez odcinek o określonym zmniejszonym przekroju, przewodu wewnętrznego należącego do przewodu zasilania, o małej długości, jednej ze szczotek zasilania twornika silnika. [0013] Wartość określonego zmniejszonego przekroju tego odcinka tworzącego bezpiecznik albo "bocznik" w połączeniu z natężeniem prądu zasilania, który w nim płynie i materiałem konstrukcyjnym przewodu (na przykład miedzią) jak również ogólna temperatura obszaru silnika elektrycznego, w której jest

5 4 umieszczony ten bocznik, określają warunki "zadziałania" bezpiecznika. ISTOTA WYNALAZKU [0014] Wynalazek proponuje układ zasilania elektrycznego łączący źródło prądu, zwłaszcza baterię akumulatorów, z co najmniej jedną szczotką silnika elektrycznego, na przykład rozrusznika samochodu, typu zawierającego: - co najmniej jeden element przewodzący doprowadzający, wycięty z metalu o pełnym przekroju w przybliżeniu stałym na całej swojej długości i przewód odprowadzający połączony ze wspomnianą co najmniej jedną szczotką; - i środki tworzące bezpiecznik zawierające odcinek o określonym zmniejszonym przekroju przewodu należący do wspomnianego przewodu odprowadzającego, które przerywają układ przez stopienie wspomnianego odcinka, gdy prąd jest zbyt duży, charakteryzujący się tym, że wspomniany element przewodzący doprowadzający zawiera część o przekroju zmniejszonym dla zmniejszenia zjawisk przewodzenia cieplnego przez wspomniany element przewodzący doprowadzający.

6 5 [0015] W ten sposób, jest możliwe zmniejszenie zjawisk przewodzenia cieplnego przez element przewodzący doprowadzający, którym jest na przykład "mostek" metalowy przewodzący między-szczotkowy pomiędzy dwiema szczotkami jednej pary szczotek połączonych z plecionką stycznika rozrusznika, to znaczy z baterią pojazdu, gdy kluczyk stykowy jest uruchomiony przez użytkownika. [0016] Wynalazek umożliwia w ten sposób określenie warunków zadziałania bocznika, unikając zbyt szybkiego rozpraszania ciepła w częściach sąsiadujących z bocznikiem. [0017] Oprócz spowolnienia przewodzenia cieplnego przez mostek między-szczotkowy, usprawnia się także nagrzewanie punktowe i zlokalizowane w pobliżu bocznika przez zwiększenie rezystancji elektrycznej części o zmniejszonym przekroju elementu przewodzącego doprowadzającego. [0018] Rozwiązanie według wynalazku może łatwo być realizowanie, bez modyfikowania części produkowanych przemysłowo takich jak zespoły szczotka-bocznik. [0019] Rozwiązanie według wynalazku jest znacznie tańsze od innych znanych rozwiązań polegających na pokryciu tylnego łożyska farbą elektrycznie izolującą, która uniemożliwia przepływ prądu pomiędzy mostkiem między-szczotkowym i łożyskiem za pośrednictwem pyłu ze szczotki(ek) wytwarzanego w trakcie pracy przez zużycie szczotek. [0020] Według innych cech wynalazku:

7 6 - zmniejszony przekrój wspomnianej części elementu przewodzącego doprowadzającego jest większy od określonego zmniejszonego przekroju wspomnianego odcinka przewodu wewnętrznego przewodu odprowadzającego, aby zapewnić, że to zawsze bocznik realizuje funkcję bezpiecznika, a nie część o zmniejszonym przekroju przewodu elektrycznego doprowadzającego; - wspomniana część o zmniejszonym przekroju sąsiaduje z końcem odprowadzającym elementu przewodzącego i koniec odprowadzający elementu przewodzącego doprowadzającego jest połączony przez spawanie z końcem doprowadzającym przewodu odprowadzającego, w taki sposób, aby ograniczyć do maksimum przewodzenie cieplne i uzyskać nagrzewanie zlokalizowane w pobliżu bocznika; - wspomniana część o zmniejszonym przekroju elementu przewodzącego doprowadzającego zawiera co najmniej jedno wycięcie dla zmniejszenia jej przekroju; - wspomniana część o zmniejszonym przekroju elementu przewodzącego doprowadzającego zawiera co najmniej jeden otwór dla zmniejszenia jej przekroju; - wspomniany element przewodzący doprowadzający jest wyciętą z blachy taśmą o przekroju

8 7 prostokątnym, zwłaszcza dla utworzenia "mostka" między-szczotkowego; - koniec doprowadzający elementu przewodzącego doprowadzającego jest połączony z drugim przewodem zasilania drugiej szczotki. KRÓTKI OPIS FIGUR [0021] Inne cechy i zalety wynalazku zostaną ujawnione wyraźnie podczas lektury poniższego szczegółowego opisu, dla zrozumienia którego odnosi się on do załączonych rysunków na których: - figura 1 jest uproszczonym widokiem perspektywicznym, który ilustruje rozrusznik ze stanu techniki; - figura 2 jest widokiem w dużej skali, który ilustruje znany układ bocznika albo bezpiecznika w przewodzie zasilania szczotki silnika elektrycznego rozrusznika z figury 1; - figura 3 jest uproszczonym widokiem z góry, który ilustruje przykład wykonania wynalazku dla zespołu obsady szczotek silnika elektrycznego rozrusznika; - figura 4 jest widokiem detalu elementu przewodzącego tworzącego mostek łączący pomiędzy dwiema szczotkami z figury 3. OPIS PRZYKŁADÓW WYKONANIA WYNALAZKU

9 8 [0022] Rozrusznik 10 pokazany na figurze 1 jest złożony zasadniczo z silnika elektrycznego 12, który, gdy jest zasilany prądem, umożliwia obracanie członu wykonawczego (nie pokazany) rozrusznika, i stycznika 14. [0023] Według znanej koncepcji, stycznik 14 ma za zadanie włączyć albo przerwać zasilanie prądem elektrycznym silnika 12 i składa się on z wyłącznika zawierającego element ruchomy, którego przemieszczenia są sterowane przez elektromagnetyczny człon wykonawczy i który włącza albo który przerywa przepływ prądu w przewodzie 18 połączonym z jedną ze szczotek 20 trzymaną przez obsadę szczotki 22 silnika elektrycznego 12 rozrusznika 10. [0024] Przewód 18 łączy klapkę połączenia elektrycznego 36 podtrzymywaną przez zacisk wyjściowy 38 stycznika 14 ze szczotką albo kostką węglową 20. [0025] Gdy przewód ustala styk z elementem wyłącznika sterowanego przez kluczyk stykowy, powoduje on zasilanie cewki elektromagnetycznego członu wykonawczego, który powoduje zamknięcie wyłącznika wewnętrznego stycznika 14, który włącza zasilanie silnika 12 poprzez przewód 18 i szczotkę. [0026] Jak można zobaczyć na figurze 2, i zgodnie na przykład z informacjami z dokumentu FR-A , przewód 18 zasilania szczotki 20 tworzy bezpiecznik albo bocznik.

10 9 [0027] W tym celu, przewód wewnętrzny 16 umieszczony wewnątrz osłony z plecionki z materiału niepalnego 28, zawiera odcinek 30 o określonym zmniejszonym przekroju. [0028] Przekrój o określonej zmniejszonej powierzchni odcinka 30 powoduje zwiększenie rezystancji na jednostkę długości w stosunku do reszty przewodu 18 i przepływ prądu w tym odcinku 30 powoduje bardzo znaczne miejscowe nagrzewanie. [0029] Zmniejszenie przekroju jest określone w taki sposób, że w przypadku prądu o natężeniu nienormalnie zwiększonym, ten obszar albo odcinek 30 stopi się zanim nagrzewanie pozostałych części rozrusznika osiągnie niebezpieczne temperatury, zwłaszcza temperatury stwarzające ryzyko wybuchu pożaru. [0030] W przypadku działania jako element topikowy odcinka 30 tworzącego bezpiecznik albo bocznik, obecność niepalnej osłony 28 umożliwia całkowite uniknięcie tworzenia się iskier i wypłynięcia stopionego metalu poza osłonę 28, unikając w ten sposób również ewentualnego wywołania pożaru. [0031] Jednakże, taki bocznik może być zrealizowany przy wykorzystaniu przewodu zawierającego jedynie przewód wewnętrzny 16, albo plecionkę metalową, to znaczy bez osłony 28. [0032] Na figurze 3 pokazano w uproszczeniu płytkę obsady szczotek 22, która utrzymuje cztery szczotki 20, z których dwie szczotki 20 zwane "dodatnimi" albo "+"

11 10 należą do pary szczotek połączonych szeregowo, które są połączone z zaciskiem 36. [0033] Szczotka 18, prawa na figurze 3, jest szczotką umieszczoną na odprowadzeniu uwzględniając przepływ prądu. [0034] Szczotka odprowadzająca 20 jest połączona z końcem odprowadzającym 40 przewodu odprowadzającego 18, 30, który ma określony zmniejszony przekrój na całej swej długości, na przykład równy 2,5 mm 2, dla utworzenia bocznika albo bezpiecznika. W odmianie, zmniejszony przekrój 30 może być tylko na części przewodu 18. [0035] Koniec doprowadzający 42 przewodu odprowadzającego 18, 30 jest przyspawany na klapce końca odprowadzającego 44 mostka między-szczotkowego 46, który tworzy tu element przewodzący doprowadzający w sensie wynalazku. [0036] Mostek między-szczotkowy 46, przedstawiony szczegółowo na figurze 4, jest, wyciętym z metalowej blachy przewodzącej, elementem o przekroju na przykład prostokątnym, stałym na całej jego długości, tutaj równym na przykład 8,0 mm 2. [0037] W ten sam sposób, szczotka doprowadzająca (lewa na figurze 4) jest połączona z końcem odprowadzającym 40 przewodu 18, 30, który ma określony zmniejszony przekrój, określony na całej jego długości, na przykład równy 2,5 mm 2, dla utworzenia bocznika albo bezpiecznika.

12 11 [0038] Koniec doprowadzający 42 przewodu 18, 30 zasilania szczotki doprowadzającej jest przyspawany na klapce końca doprowadzającego 48 mostka międzyszczotkowego 46. [0039] Ta klapka 48 umożliwia także spawanie przewodu zasilania 50 o większym przekroju, na przykład rzędu 18 mm 2. [0040] Zgodnie z zaleceniami wynalazku, część 52 mostka między-szczotkowego 46 wykonana w pobliżu końca odprowadzającego 44, to znaczy w pobliżu bocznika 18, 30 szczotki odprowadzającej 20, ma określony zmniejszony przekrój względem przekroju średniego mostka 46. [0041] Na przykład, przekrój zmniejszony jest równy 5,8 mm 2. [0042] Zmniejszenie przekroju jest tutaj korzystnie uzyskane przez wykonanie wzdłużnego otworu 54 utworzonego przez wycięcie w taśmie z blachy, która tworzy mostek między-szczotkowy 46. [0043] Strzałki na figurze 3 pokazują kierunek rozchodzenia się ciepła. [0044] Lewa szczotka doprowadzająca jest bliższa wyjścia wzbudnika, jej temperatura jest więc niższa od temperatury prawej szczotki odprowadzającej. [0045] Obecność otworu 54 zmniejsza przepływ cieplny wzdłuż mostka 46 i ułatwia działanie powiązanego z nim bocznika 18, 30, a jego stopienie powoduje następnie natychmiastowe stopienie bocznika 18, 30 szczotki

13 12 doprowadzającej, bo cały prąd przepływa wówczas przez niego. [0046] Uzyskanie zmniejszenia przekroju w części 52 nie jest ograniczone do wykonania wzdłużnego otworu 54. Można zwłaszcza wykonać wycięcia albo inne wybrania w brzegach taśmy metalowej tworzącej mostek 46. [0047] Można także przewidzieć, że część końca odprowadzającego elementu przewodzącego 46 jest wykonana w postaci dołączonego elementu pośredniego o zmniejszonym przekroju, chociaż taka odmiana będzie droższa i bardziej złożona w realizacji niż wszystkie rozwiązania polegające na wykonaniu jednego albo kilku wycięć w taśmie metalowej, która tworzy mostek. VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR Pełnomocnik:

14 13 35P22111PL00 EP B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Układ zasilania elektrycznego łączący źródło prądu z co najmniej jedną szczotką (20) silnika (12) elektrycznego zawierający co najmniej jeden, wycięty w metalu, element przewodzący doprowadzający (46) o przekroju pełnym w przybliżeniu stałym na całej swojej długości i przewód odprowadzający (18) połączony ze wspomnianą co najmniej jedną szczotką (20), przy czym wspomniany przewód (18) stanowi środek tworzący bezpiecznik ulegający stopieniu, gdy prąd jest zbyt duży, znamienny tym, że wspomniany element przewodzący doprowadzający (46) zawiera co najmniej jedną część (52) o zmniejszonym przekroju dla zmniejszenia zjawisk przewodzenia cieplnego przez wspomniany element przewodzący doprowadzający (46). 2. Układ według poprzedniego zastrzeżenia, znamienny tym, że wspomniana część (52) o zmniejszonym przekroju jest przy końcu odprowadzającym (44) elementu przewodzącego doprowadzającego (46). 3. Układ według poprzedniego zastrzeżenia, znamienny tym, że koniec odprowadzający (44) elementu

15 14 przewodzącego doprowadzającego (46) jest połączony przez spawanie z końcem doprowadzającym (42) przewodu wewnętrznego (16) przewodu odprowadzającego (18, 30). 4. Układ według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że wspomniana część (52) o zmniejszonym przekroju elementu przewodzącego doprowadzającego (46) zawiera co najmniej jedno wybranie dla zmniejszenia jego przekroju. 5. Układ według poprzedniego zastrzeżenia, znamienny tym, że wspomniana część (52) o zmniejszonym przekroju elementu przewodzącego doprowadzającego (46) zawiera co najmniej jeden otwór (54) dla zmniejszenia jego przekroju. 6. Układ według zastrzeżenia 4, znamienny tym, że wspomniana część (52) o zmniejszonym przekroju elementu przewodzącego doprowadzającego (46) stanowi co najmniej jedno wycięcie. 7. Układ według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że wspomniany element przewodzący doprowadzający (46) jest wyciętą z blachy taśmą o przekroju prostokątnym.

16 15 8. Układ według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że koniec doprowadzający (48) elementu przewodzącego doprowadzającego (46) jest połączony z drugim przewodem (18, 30) zasilania drugiej szczotki (20). VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR Pełnomocnik:

17

18