COLLECTEUR

DOMAINE TECHNIQUE

L'invention concerne le domaine des dispositifs porte-balais pour machines électriques tournantes à collecteur. Elle concerne plus particulièrement les porte-balais offrant un encombrement réduit, avec un support placé perpendiculairement à l'axe de rotation du collecteur et muni d'un trou central pour le passage de ce dernier.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Nous trouvons dans l'art antérieur une très grande variété de porte-balais dont le support est sensiblement orthogonal à l'axe de rotation du collecteur. Certains d'entre eux utilisent des balais rainures et guidés radialement. Ainsi, DE 2724520 (PAPST Motoren KG) divulgue un dispositif porte-balais avec un support en forme de plaque qui comporte une ouverture centrale pour le passage du collecteur et deux évidements qui s'étendent radialement à partir de l'ouverture centrale vers l'extérieur. L'extrémité externe de ces évidements est fermée et les bords de chaque évidement, orientés radialement, sont destinés à servir de guidage à un balai qui, grâce à des gorges dans lesquelles sont engagés lesdits bords, peut coulisser radialement pour venir en appui sur le collecteur. Les balais, de polarité électrique opposée, sont isolés électriquement l'un de l'autre. D'autre part, EP 0258 132 (VALEO), pour diminuer l'encombrement des porte-balais comportant quatre balais ou plus, donne à la plaque-support de la conception précédente une structure en sandwich "isolant / conducteur / isolant", la partie centrale comprenant plusieurs secteurs métalliques, isolés les uns des autres et dans lequel des évidements sont ménagés, les bords métalliques de ces évidements faisant saillie et servant, comme dans DE 2724520, de guides au déplacement radial des balais.

L'invention α pour but de concevoir et réaliser des dispositifs porte-balais à encombrement réduit qui, tout en continuant à assurer un bon guidage radial des balais et à offrir une bonne isolation électrique entre les balais de polarité opposée, soient plus faciles - et moins coûteux - à fabriquer, à assembler et à monter dans la machine électrique tournante.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

Un premier objet selon l'invention est un porte-balai pour machine électrique tournante à collecteur comprenant un support destiné à être placé perpendiculairement à l'axe de rotation du collecteur et muni d'un trou central pour le passage dudit collecteur, ainsi que n balais régulièrement répartis et disposés suivant une direction radiale, n étant un entier au moins égal à 2, les balais étant munis de gorges sur deux de leurs faces latérales en vue de leur guidage radial et étant reliés à des moyens élastiques ayant pour fonction de les plaquer sur ledit collecteur, ledit porte-balai étant caractérisé en ce que ledit support comporte n logements, chacun de ces logements étant apte à recevoir un balai et son moyen élastique associé et possédant un fond sensiblement perpendiculaire à l'axe et une face supérieure ouverte parallèle audit fond, ladite face supérieure ouverte étant partiellement coiffée par deux lamelles rigides distinctes du support mais attachées à celui-ci de telle sorte qu'elles arrivent en saillie sur ladite face supérieure ouverte et s'engagent dans les gorges dudit balai en piégeant ainsi ledit balai dans ledit logement.

Comme dans DE 2724520, les balais sont de forme prismatique allongée et sont disposés sur le porte-balai de telle sorte que leur grande longueur suit une direction radiale. Ils sont munis de gorges sur deux de leurs faces latérales en vue de leur guidage radial vers le collecteur. De préférence, les gorges sont en vis-à-vis: elles sont disposées symétriquement par rapport à un axe de symétrie du balai.

Contrαirement à DE 2724520 et EP 0258 132, le support n'est pas une simple plaque mais une pièce, typiquement en matière plastique moulée, dans laquelle sont ménagés plusieurs logements destinés à recevoir lesdits balais. Les balais sont placés dans les logements de telle sorte que leurs faces latérales munies de gorges soient perpendiculaires audit fond. Chaque logement est apte à recevoir une partie du balai correspondant. La partie du balai concernée est la partie comprise entre la face disposée sur le fond du logement et le plan joignant les gorges des faces latérales.

Le logement est également apte à recevoir, au moins en partie, le moyen élastique qui agit sur le balai pour le plaquer contre le collecteur. Ledit moyen élastique est avantageusement un ressort dont une extrémité agit sur une extrémité dudit balai et l'autre extrémité est fixée sur le support. Avantageusement, le moyen élastique est un ressort de compression placé dans le prolongement axial du balai. Avantageusement, ledit ressort de compression est entièrement contenu dans ledit logement, en appui contre une paroi du logement perpendiculaire à la direction radiale. Dans ce mode de réalisation avantageux, les lamelles rigides servent non seulement au guidage des balais, mais aussi au maintien du ressort dans son logement.

Le logement présente également une face supérieure ouverte parallèle au fond et partiellement coiffée par deux lamelles rigides. Cette face supérieure est ouverte pour laisser le passage au balai et à son moyen élastique associé lors du montage. Mais, une fois le logement équipé de son balai, l'ouverture de la face supérieure est ensuite limitée par la mise en place des lamelles rigides sur le support. Ces lamelles, distinctes du support, sont disposées sur le support, au niveau de la face supérieure ouverte, en présentant chacune un bord en saillie sur ladite face supérieure ouverte, c'est-à-dire faisant relief par rapport aux parois latérales du logement. Lesdits bords en saillie sont parallèles à la direction radiale du balai et se trouvent en vis-à-vis l'un de l'autre. La distance

entre les bords est inférieure à l'ouverture du logement, de sorte que les lames coiffent partiellement ladite face supérieure ouverte. Débordant sur ladite face supérieure ouverte, les bords des lames s'engagent dans les gorges du balai et piègent ainsi ledit balai dans le logement. Avantageusement, lorsque le moyen élastique est un ressort de compression placé dans le prolongement axial du balai, lesdites lamelles ont une longueur suffisamment grande et leurs bords en vis-à-vis sont disposés à une distance suffisamment faible l'un de l'autre pour que ledit ressort soit également piégé dans ledit logement.

Le logement comprend également une paroi externe sensiblement perpendiculaire à ladite direction radiale. Lorsque le moyen élastique est un ressort de compression placé dans le prolongement axial du balai, cette paroi sert d'appui pour le ressort de compression. En face de cette paroi, le logement présente une face ouverte pour permettre au balai d'entrer en contact avec le collecteur. Au cours du montage et jusqu'à mise en place du porte-balai sur le collecteur, on place temporairement un anneau dans le trou central de façon à ce qu'il obture cette face ouverte.

Le logement présente également des parois latérales, qui s'étendent suivant une direction globalement parallèle à la direction radiale du balai. De préférence ces parois sont discontinues pour permettre une circulation de l'air autour du balai et ainsi le refroidir. Les parois doivent être pourvues de moyens pour fixer les lamelles. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, les parois comportent au moins deux plots servant à la fixation des lamelles. La position de ces plots doit être précise, étant donné que ce sont eux qui positionnent les lamelles et par conséquent le balai. La position de ces plots permet de déterminer le jeu de guidage du balai.

Dans un mode de réalisation, le porte-balai (1) présente des parois latérales discontinues qui regroupent, disposées de façon plus ou moins bien alignée, une ou plusieurs protubérances supportant les plots de fixation des lamelles (51

- S -

+ 52, 53 + 54) et de protubérances de maintien (56 + 58; 57 + 59) desdites lamelles.

De plus, afin de toujours monter les lamelles dans le même sens et la même position (afin, par exemple, d'avoir toujours les bavures de découpe dans le même sens), il peut être aménagé un grand et un petit trou sur la lamelle, servant de détrompage.

Les balais sont en un matériau carboné approprié, en général une nuance carbographitique, électrographitique ou métallographitique selon l'application de la machine tournante. Les lamelles, rigides, sont en un matériau approprié qui est adapté au matériau du balai pour permettre un contact glissant sous frottement faible des bords des lamelles dans les gorges du balai. On préfère des lamelles en métal, typiquement en cuivre ou alliage cuivreux (laiton par exemple), mais d'autres matériaux métalliques ou non métalliques peuvent aussi convenir. Des matériaux plastiques qui présentent une tenue suffisante en température (de l'ordre 150 ⁰ C à 180 ⁰ C, voire plus) peuvent convenir à condition de présenter une rigidité et durabilité suffisantes.

Chaque balai est relié électriquement par un conducteur souple, typiquement une tresse métallique, à une source de potentiel électrique ayant la polarité correspondant à celle du balai considéré. Typiquement, le balai est un prisme à section globalement rectangulaire et la tresse, scellée dans le balai, sort de celui-ci par une face d'extrémité. Avantageusement, on réalise les gorges du balai sur les faces latérales du balai de sorte qu'elles délimitent un plan séparant, d'un côté, la partie du balai qui reste piégée dans le logement, le moyen élastique associé au balai étant en appui sur la partie correspondante de la face d'extrémité, et de l'autre côté, la partie du balai qui correspond à la partie de la face d'extrémité sur laquelle est attachée la tresse. Celle-ci, se trouvant dans la partie du balai non piégée dans le logement, peut se déplacer librement dans un espace moins encombré.

Un autre objet de l'invention est un procédé de fabrication et d'assemblage d'un porte-balai pour machine électrique tournante à collecteur comprenant les étapes suivantes: a) réalisation, typiquement par moulage par injection de matière plastique, d'un support muni d'un trou central pour le passage du collecteur, l'empreinte du moule étant dessinée de telle sorte que ledit support comporte n logements régulièrement répartis autour de l'axe de rotation dudit collecteur, chacun de ces logements étant apte à recevoir un balai associé à un moyen élastique qui a pour fonction de plaquer ledit balai sur ledit collecteur et présentant une grande longueur disposée suivant une direction radiale, chacun de ces logements possédant un fond sensiblement perpendiculaire à l'axe et présentant une face supérieure ouverte parallèle audit fond, ainsi qu'une paroi externe sensiblement perpendiculaire à ladite direction radiale et, en vis-à-vis de cette paroi externe, une face interne ouverte; b) mise en place de lamelles rigides sur le support en les disposant au niveau de la face supérieure ouverte desdits logements de telle sorte que chaque lamelle présente un bord en saillie sur ladite face supérieure ouverte du logement, chaque bord étant parallèle à ladite direction radiale et en vis-à-vis du bord de l'autre lamelle, la distance entre lesdits bords étant inférieure à l'ouverture du logement, de sorte que les lames coiffent partiellement ladite face supérieure ouverte; c) fixation des dites lamelles sur ledit support ; d) mise en place dans lesdits logements des moyens élastiques et mise en place de balais munis de gorges longitudinales sur deux de leurs faces latérales, chacun desdits balais étant engagé entre les lamelles de telle sorte que ses faces latérales munies de gorges soient perpendiculaires audit fond; e) mise en place d'un anneau de maintien dans le trou central du support, la paroi externe de l'anneau venant obturer ladite face interne ouverte des logements.

De préférence, lesdits moyens élastiques sont des ressorts de compression placés dans le prolongement axial des balais. De préférence, ces ressorts de compression sont mis dans l'alignement du balai et comprimés au moment du montage de telle sorte que chaque ensemble balai + ressort comprimé ainsi obtenu puisse être introduit à l'intérieur de chaque logement. De préférence, on utilise des lamelles qui ont une longueur suffisamment grande et on dispose leurs bords en vis-à-vis à une distance suffisamment faible l'un de l'autre pour que lesdites lamelles puissent piéger également ledit ressort de compression dans ledit logement.

De préférence, le balai utilisé est connecté à sa source de polarité par une tresse scellée dans le balai qui sort de celui-ci par une face d'extrémité correspondant à la section du balai. Avantageusement, on utilise des balais prismatiques dont les faces latérales sont gravées de gorges longitudinales délimitant un plan qui sépare, d'un côté, la partie du balai qui reste piégée dans le logement, et de l'autre celle sur laquelle est attachée la tresse. Une fois le balai piégé, la tresse peut se déplacer dans un espace non encombré.

Un autre objet de l'invention est un moteur électrique à collecteur muni d'un porte-balai selon l'invention.

FIGURES

La figure 1 illustre, en vue de dessus, un porte-balai selon l'invention.

La figure 2 illustre, en projection axonométrique, une partie dudit porte-balai avec, à l'arrière-plan un logement destiné à recevoir un balai et son moyen élastique associé.

La figure 3, en projection axonométrique, et la figure 4, en projection radiale arrière, illustrent en détail le logement de la figure 2. Sur la figure 3, les lamelles sont cachées pour plus de clarté sur le schéma.

EXEMPLE (figures 1 à 4)

Le porte-balai 1 illustré dans les figures 1 à 4 est destiné à équiper un moteur électrique. II comprend un support 10 muni d'un trou central 5 pour le passage du collecteur et destiné à être placé perpendiculairement à l'axe de rotation, ainsi que 4 balais 20 régulièrement répartis et présentant leur plus grande longueur selon une direction radiale. Chacun des balais est un prisme dont les faces latérales 21 et 22 sont munies des gorges 25 et 26 orientées longitudinalement, c'est-à-dire dans la direction de la plus grande dimension du prisme. Les gorges 25 et 26 sont en vis-à-vis l'une de l'autre. Le balai est relié à un ressort de compression 40 qui a pour fonction de plaquer ledit balai sur le collecteur. Le support 10 comporte 4 logements. Chacun de ces logements, apte à recevoir un balai et son ressort associé, possède un fond 49 sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation du collecteur et une face supérieure ouverte parallèle audit fond. Ladite face supérieure ouverte est partiellement coiffée par deux lamelles rigides 60 et 61, distinctes du support mais attachées à celui-ci de telle sorte qu'elles arrivent en saillie sur ladite face supérieure ouverte en s'engageant dans les gorges longitudinales 25 et 26 dudit balai et piègent ainsi ledit balai dans ledit logement.

Dans ce mode de réalisation, le balai est posé sur le fond 49 du logement de telle sorte que ses faces latérales 21 et 22 munies des gorges 25 et 26 soient perpendiculaires audit fond ; le logement est apte à recevoir la partie du balai qui est comprise entre la face disposée sur le fond du logement et le plan

joignαnt les gorges 25 et 26 des faces latérales. Le ressort de compression 40, placé dans le prolongement axial du balai, agit dans la direction radiale.

Le logement présente également une face supérieure ouverte parallèle au fond et partiellement coiffée par deux lamelles rigides 60 et 61. Ces lamelles, distinctes du support, sont disposées sur le support en ayant chacune un bord

65 et 66 en saillie sur la face supérieure ouverte. Chacun de ces bords de lamelle, parallèle à la direction radiale du balai, arrive en surplomb et dépasse l'une des parois latérales (discontinues) du logement qui se trouvent en vis-à-vis. La distance entre les bords 65 et 66 est inférieure à la largeur de la face supérieure ouverte du logement, de sorte que les lames coiffent partiellement celle-ci. Débordant sur ladite face supérieure ouverte, les bords des lames 65 et

66 s'engagent dans les gorges longitudinales 25 et 26 du balai et piègent ainsi ledit balai dans le logement. Les lamelles 60 et 61 ont une longueur suffisamment grande et leurs bords 65 et 66 sont disposés à une distance suffisamment faible l'un de l'autre pour qu'elles puissent piéger également le ressort 40 dans ledit logement.

Le logement comprend également une paroi externe 55 sensiblement perpendiculaire à la direction radiale du balai. Cette paroi sert d'appui pour le ressort de compression 40. En face de cette paroi, le logement présente une face ouverte pour permettre au balai d'entrer en contact avec le collecteur. Au cours du montage et jusqu'à mise en place du porte-balai sur le collecteur, on place temporairement un anneau dans le trou central de façon à ce qu'il obture cette face ouverte.

Le logement présente également des parois latérales, globalement parallèles à la direction radiale du balai. Elles sont discontinues pour permettre une circulation de l'air autour du balai et ainsi le refroidir. Elles comprennent, , deux protubérances supportant les plots de fixation (51 et 52; 53 et 54) des lamelles

et deux protubérances de maintien (56 et 58; 57 et 59) qui complètent l'immobilisation dans les directions radiale, axiale et orthoradiale des lamelles.

Les balais sont en nuance carbographitique. Les lamelles sont en cuivre ou en

5 alliage cuivreux (par exemple en laiton). Chaque balai est relié électriquement par une tresse métallique 70 à une source de potentiel électrique ayant la polarité désirée. La tresse est scellée en un point d'une face d'extrémité 27 du balai. Le balai est placé dans le logement de telle sorte que cette face d'extrémité se trouve à l'extérieur. Les gorges 25 et 26 sont réalisées sur les faces w latérales 21 et 22 du balai de sorte qu'elles délimitent un plan séparant, d'un côté, la partie du balai qui reste piégée dans le logement, le ressort 40 étant en appui sur la partie correspondante 28 de la face d'extrémité 27, et de l'autre côté, la partie du balai qui comprend la partie 29 de la face d'extrémité 27 sur laquelle est attachée la tresse 70, celle-ci pouvant ainsi se déplacer dans un

/5 espace non encombré.