Brevet FR2240797A1 — publié le 19750314

La présente invention- concerne les appareils électriques fonctionnant par percussion, par exemple les marteaux/ les perforatrices, les dameuses et plus particulièrement les marteaux électriques. L'invention peut être utilisée pour les travaux de montage, de construction et de génie au cours desquels l'ouvrier tient le marteau électrique dans les mains. Les marteaux de ce type doivent être d'un faible poids tout en présentant une sécurité électrique élevée et une bonne fiabilité; leurs pertes thermiques doivent être insignifiantes, et leur prix de revient doit être faible. On connais un marteau électrique comportant un circuit magnétique entourant deux enroulements électromagnétiques et un organe mobile de percussion. Le circuit magnétique est réalisé en tôles d'acier découpées en E formant deux empilages disposés l'un face à l'autre. Ltinconvénient de ce marteau réside dans un-e faible surface extérieure du circuit magnétique qui n'est approximativementt égale qu'au double de la surface d'une tôle entrant dans la construction du circuit gnétique. a affecte considérablement les conditions de refroidissement et en tratne l'accroissement du poids et de l'encombrement du marteau électrique.Un autre inconvénient réside dans la nécessité d'usiner les empilages couplets pour former un orifice circulaire a l'usage de l'organe rriile, ou bien d'exécu- ter un organe mobile de section carrée, ce qui pour une xme sWicie superficie de la section nécessite un accroissement de la longueur moyenne des spires de llenrou- lement, de sorte que les pertes calorifiques sont accrues. On connaft un marteau électromagnétique comportant une carcasse dans laquelle est logé un stator avec deux enroulements électromagnétiques et un circuit magnétique Les pôles des circuits magnétiques sont formés d'au moins trois empilages de tôles d'acier disposés en étoile et entourant les enroulements, ainsi que d'un tube en acier fermant les empilages suivant leur surface extérieure. A l'intérieur des circuits magnétiques est rigidement fixée une douille d'acier dans laquelle est monté un organe mobile de percussion à mouvement rectiligne alternatif. L'inconvénient de ce marteau réside dans la difficulté d'utilisation de la surface extérieure du circuit magnétique pour le refroidissement efficace des enroulements électromagnétiques, et de ce fait pour une tempéra ture donnée, il faut accroitre le poids et l'encombrement du marteau; Cet inconvénient découle du fait que les parties latérales et extérieure du circuit magnétique sont formées de différentes pièces, et qu'entre celles-ci il existe des joints provoquant l'accroissement de la résistance thermique et de la résistance magnétique. En outre, dans le marteau considéré les difficultés d'ordre technologique sont considérables pour le soudage du circuit magnétique. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients méntionnés, c'est-à-dire de réduire le poids, l'encombrement et le prix du mar teau. Dans cette invention, on se propose de résoudre ce problème en améliorant les conditions de refroidissement des parties actives, en simplifiant la construction et en assurant un degré élevé de la sécurité électrique du marteau électrique. Elle a donc pour objet un marteau électrique, comportant un fût à l'intérieur duquel est logé le stator, comprenant des enroulements électromagnétiques et au moins trois empilages polaires disposés en étoile ainsi qu'un élément de percussion caractérisé en ce que les empilages polaires du stator sont exécutés en tôles découpées en E. En outre, lesdites tôles comportent à la surface des bases supérieure et inférieure, des saillies prévues pour la fixation des empilages. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparais tront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels la Fig. 1 représente en coupe longitudinale un marteau électrique suivant 1 'invention; la Fig. 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la Fig. 1; la Fig. 3 montre une tôle formant les empilages polaires du stator; la Fig. 4 est le schéma éle ctrique de principe du marteau, La Fig. 1 fait apparaftre que le marteau électrique décrit est constitué par un fût métallique 1 avec une poignée 2 et un dispositif de démarrage 3.Dans le fût I est monté un ventilateur 4 et un stator 5 constitué par des enroulements électromagnétiques 6, montés sur des carcasses isolantes 7 en forme de bobines, et un circuit magnétique formé par huit empilages 8, entourant les enroulements électromagnétiques 6 et constitués par des tôles drapier 9 (Fig; 2 et 3). Les empilages 8 sont disposés en étoile, c'est-à-dire, que leurs parties latérales formant les pôles de l'organe de percussion se séparent vers le pourtour des carcasses. Pour simplifier la construction, les tôles 9 du circuit magnétique sont disposées- sans fixation réeiproque et sont orientées par rapport aux enroulements 6 (Fig 1) suivant des encoches ménagées sur les surfaces la térales des carcasses ri Pour sa fixation au fût 1, chaque plaque 9 (Fig 3) comporte sur les surfaces latérales de ses bases supérieure et inférieure des saillies 10 avec une surface bisautée et une surface parallèle à la surface extérieure de la tôle 9. La fixation elle-même des tôles 9 constituant les empilages 8 s'opère à l'aide de bagues 11 (Fig 1) montées dans le fût 1 et tant une gorge annulaire correspondant à la forme des saillies 10: Les bagues Il compriment les empilages 8 par leur surface le long de l'axe du marteau en assurant le positionnement des empilages 8 par rapport au fût 1;; D'autres variantes sont possibles dans lesquelles ltune des deux bagues, ou bien les deux, est exécutée en une seule pièce avec d'autres éléments du marteau Les enroulements 6 sont isolés des empilages 8 par les éléments isolants 12 L'élé- - ment de percussion 13, afin d'être convenablement guidé au cours de son mouvement rectiligne alternatif, est disposé dans une chemise 14 montée dans les alésages centraux des carcasses 7 formant les éléments de guidage de la chemise 14. A la partie avant du marteau est prévu un grain 16 destiné à la fixation d'un outil interchangeable 15 et à sa partie arrière, un amortisseur 17 constitué par une tige 18 sollicitée par un ressort 19. Comme il ressort du schéma électrique (Fig 4), les enroulements électromagnétiques 6 sont raccordés à l'un des conducteurs d'un cible d'alimentation par l'intermédiaire des pôles de différents signes de diodes 20 et 21, et à l'autre conduct?ur, par l'intermédiaire du dispositif de démarrage 3. Le ventilateur 4 est entrahé par un moteur électrique 22. Le marteau fonctionne de la façon suivante Lorsqu'on agit sur le dispositif de démarrage 3, dans les enroulements 6 commencent à circuler les impulsions de courant qui sont déphasés de 1800 les unes par rapport aux autres. Sous l'effet des forces électromagnétiques qui sont alors engendrées, l'organe de percussion 13 décrit à l'intérieur du stator 5 un mouvement rectiligne alternatif, et la chaleur qui est alors dégagée dans les parties actives du stator 5 est évacuée par les empilages 8 du circuit magnétique, et grâce à leur surface développée et à la transmission directe sans joints des calories des parties latérales des empilages à leurs parties extérieures, cette chaleur est dissipée par l'air déplacé par le ventilateur 4 La solution technique proposée dans le marteau décrit plus haut assure l'amélioration des caractéristiques de ce dernier grâce aux particularités suivantes L'amélioration du refroidissement est assurée du fait que les empilages forment une surface développée du type nervuré facilitant la dissipation des calories se dégageant des enroulements et de l'acier du circuit magnétique. La quantité de chaleur Q dissipée par les empilages est déterminée par l'expiession Q = &alpha; F1#t où: ot est le coefficient moyen de transmission de la chaleur; t t la chute de température; F1, la surface des empilages. D'après cette formule on voit que Q est proportionnel à F1. La superficie des empilages augmente à son tour avec l'accroissement du nombre d'empilages: où : f est la surface latérale de la tôle, n, le nombre d'empilages; 1, le périmètre extérieur de la tôle (n'adhérant pas aux bobines et à l'elément mobile) l'épaisseur de la tôle; N, le nombre de tôles dans tout le stator. Le nombre maximal d'empilages est limité par le fait que 1' accès des calories aux parties extérieures du circuit magnétique est limité par sa section, ce qui, en présence d'un accroissement illimité du nombre d'empilages, par exemple jusqu'à la disposition en étoile de chaque tôle séparée, entraine la réduction de l'efficacité du refroidissement par suite de la réduction de la chute de rature. Par ailleurs, les exigences concernant la fiabilité de l'isolement des enroulements nécessitent une épaisseur minimale des éléments isolants ne dépendant pas de l'épaisseur de l'empilage, - ce qui en présence d'un nombre considérable d'empilages provoque la réduction de la partie de la surface extérieure F2 des enroulements qui est directement exposée aux flux d'air de refroidissement et qui est donnée par la relation où b est l'épaisseur des éléments isolants; D, le diamètre extérieur des enroulements b, L, la longueur totale des enroulements. C'est pourquoi dans le marteau décrit les tôles d'acier du circuit magnétique sont groupées en huit empilages 8. La simplicité et les possibilités technologiques des pièces sont assurées par la forme des tôles et par leur fixation par les saillies ménagées sur les surfaces latérales. La forme à peu près circulaire de l'orifice ménagé dans les pâles pour le passage de l'élément de percussion est alors obtenue au cours du montage grâce à la disposition en étoile des empilages quel que soit leur nombre, sans toutefois être inférieur à trois, de sorte que l'utilisation de 1' organe de percussion circulaire n'impose plus un usinage spécial des empilages du circuit magnétique. Etant donné que la chemise prévue pour le guidage de l'organe de percussion est montée dans les alésages des carcasses, qlLi sont fixées par le fil bobiné de façon serré, imprégné et passé au four des enroulements élecL trEnetiques, cette chemise peut être reiisée avec des parois suffisainsent minces, ce qui réduit les pertes dues aux courants de Foucault. En outre, la faible épaisseur de la chemise permet de réduire le diamètre moyen des enroulements, et donc de réduire - encore les pertes thermiques dans ces derniers. De cette façon, la construction du marteau électrique décrite plus haut permet d'assurer le refroidissement efficace de ses éléments actifs, de simplifier la technologie des pièces et d'assurer l'isolement fiable des parties sous tension. I1 en résulte une amélioration notable des caractéristiques du marteau et une réduction de son poids. - REVENDICATIONS 1 - Marteau électrique comportant un fût dans lequel est logé un stator pourvu d'enroulements électromagnétiques au moins trois empilages polaires disposés en étoile ainsi qu'un organe de percussion mobile, c ar a c t é r i s é en ce que les empilages (8) des pôles du stator (5) sont réalisés avec des tôles (9) en forme de E. 2 - Marteau électrique suivant la revendication I, c a r a c t é r i s é en ce que les tôles (9) formant les empilages pôlaires (8) du stator (5) comportent à la surface de leurs bases supérieure et inférieure des saillies (10) pour leur fixation.