Brevet FR2003341A1 — publié le 19691107

L'invention se rapporte à des moyens permettant le transfert de courant dans des machines électriques. Dans de nombreuses machines électriques, il est nécessaire de prévoir un circuit de conduction électrique entre deux éléments d'une machine se déplaçant l'un par rapport à 11 autre. Par exemple, dans les machines dynamo-électriques, il est fréquent d'utiliser des balais établis en matériau conducteur du courant électrique et glissant sur la surface d'une bague collectrice ou d'un commutateur pour fournir un circuit de courant entre le rotor et un branchement extérieur. Les principales conditions imposées à ces balais sont qu'ils doivent être capables de porter un courant élevé, par unité de surfaced'interface entre le balai et la surface avec laquelle il est en contact, et qu'ils doivent présenter une grande résistance à l'usure. Selon la présente invention, il est fourni un balai de transfert de courant, pour une machine électrique, comprenant un ensemble de fibres de carbone ou de graphite en contact mutuel, s'étendant en général parallèlement les unes aux autres, le balai ayant une surface de contact s'étendant transversalement aux fibres, et des revêtements individuels d'une pellicule métallique de matériau conducteur électrique sur au moins quelques-unes des fibres, à leur extrémité voisine de la surface de contact. Le revêtement conducteur électrique s'étend, de préférence, sur toute la longueur de la fibre. Ce revêtement est formé, de préférence, d'un métal précieux, tel que l'argent, ou peut prendre la forme d'un alliage d'un métal précieux et d'un métal tel que le cuivre. I1 peut être appliqué aux fibres par galvanoplastie, dépôt sous vide, ou tout autre procédé approprié. Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, un ou plusieurs balais conçus selon l'invention sont utilisés en association avec une surface se déplaçant par rapport au balai, et vers laquelle , ou à partir de laquelle, le balai transfère du courant, cette surface étant réalisée à partir d'un matériau ayant un effet lubrifiant, tel que, par exemple le graphite ou les matériaux composites métal-graphite. En variante, la surface mobile peut comprendre un matériau métallique classique, tel que le cuivre ou l'acier, et dans ce cas, un lubrifiant convenable, tel que le bisulfure de molubdène ou le graphite, est utilisé pour réduire les frottements entre le balai et la surface mobile. En variante, la surface mobile peut être métallique avec un revêtement de surface d'argent ou d'un autre métal précieux. En variante, un alliage de deux ou plusieurs métaux peut être utilisé, par exemple un alliage d'argent et de cuivre. L'invention sera décrite plus en détail en se référant au dessin d'accompagnement. La figure 1, de ce dessin, est une vue en coupe d'une machine électrique montrant un type de balai à fibres, selon l'une des réalisations de l'invention, en contact avec un conducteur mobile. La figure 2 représente une fibre individuelle du balai de la figure 1 pourvue d'un revêtement métallique. Si l'on se réfère à la figure 1, une machine électrique comprend un balai 1, destiné au transfert de courant, en contact avec la surface 2 d'un organe 3 conducteur de courant électrique. L'organe 3 peut comprendre, par exemple, une bague collectrice ou un segment commutateur d'une machine dynamo-électrique, ou (en variante), il peut comprendre un rail continu à partir duquel le balai 1 capte du courant destiné, par exemple, à des opérations de traction dans des systèmes de véhicules. Le balai 1 comprend un ensemble de fibres 4 retenues en contact mutuel les unes avec les autres, sensiblement sur toute leur longueur, par une enveloppe 5 de matériau métallique. Une tresse 6 de matériau conducteur du courant électrique achemine le courant à destination ou en provenance du balai à des enroulements ou à des bornes de la machine. Les fibres du balai 1 sont composées de carbone ou de graphite et au moins certaines de ces fibres sont revêtues d'une pellicule d'un métal à grande conductivité électrique, tel que l'argent. La figure 2 représente une seule fibre 4 pourvue d'une pellicule 7 du type décrit. La pellicule 7 entourant les fibres, lorsqu'elle est prévue au voisinage-de la surface de contact qui vient au contact de l'organe conducteur 3, et qui est transversale, et de préférence perpendiculaire, à la direction des fibres, réduit la résistance entre les fibres voisines et permet ainsi une répartition plus uniforme du courant à l'intérieur du balai, en comparaison avec un balai dont les fibres ne sont pas revêtues d'une telle pellicule. Avec un revêtement s'étendant sur toute la longueur de la fibre, la résistance globale est inférieure à celle d'une fibre non pourvue de revêtement. Cela se combine à la répartition uniforme du courant pour réduire la résistance du balai et permettre au balai d'être utilisé à de très hautes densités de courant, de l'ordre de "55 ampères par centimètre carre. Les fibres peuvent être maintenues en contact étroit dans ie sens de leur longueur, à l'intérieur du balai, au moyen de l'action de serrage de l'enveloppe métallique 5, conformément a' des constructions connues. Lr! variante, elles peuvent être jointes les unes aux autres sur une parie de leur longueur, par exemple, par soudure par induction de leur pellicule métallique. Cette jonction doit seuiement être effectuée à l'extrémité éloignée de la surface de contact, car il importe que les fibres puissent être flécnies individuellement, à la manière des soies d'un balai. Les fibres de carbone ou de graphite à utiliser sont des fibres synthétiques d'un diamètre inférieur à un quart de millimètre. Ces fibres sont décrites dans un article de W.Watt, L.N. Phillips et 4. Johnston paru dans "Engineer" 815221 du 27 mai 1966 sous le titre "High strength, hiqn modulus, carbon fi bres" (fibres de carbone à ténacité et à module élevés) et dans le brevet britannique n" 1.110.791. La tresse 6 de liaison électrique peut être brasée, sou dée ou rivée à l'enveloppe b ou, selon une variante, elle peut être unie directement aux fibres par brasure, soudure ou par d'autres procédés appropriés. Le balai peut être maintenu dans un support classique lui permettant d'être maintenu contre la surface 2 sous l'action d'un ressort. REVENDICATIONS 1. Balai de transfert de courant, pour machine électrique, caractérisé par le fait qu'il comprend un ensemble de fibres de carbone ou de graphite en contact mutuel, s'étendant en général parallèlement les unes aux autres, le balai ayant une surface de contact s'étendant transversalement aux fibres et des revêtements individuels d'une pellicule métallique de matériau conducteur électrique sur au moins quelques-unes des fibres à l'extré- mité voisine de la surface de contact. 2. Balai de transfert de courant selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les revêtements recouvrant les fibres s'étendent sur toute la longueur de la fibre. 3. Balai de transfert de courant selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il a une enveloppe métallique entourant les fibres à l'extrémité éloignée de la surface de contact. 4. Balai de transfert selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que les revêtements entourant les fibres sont soudés ensemble.