Brevet FR2249469A1 — publié le 19750523

La présente invention se rapporte aux ensembles de moteur électrique, et elle concerne plus particulièrement des moteurs électriques de type à collecteur et de puissance inférieure à 1 ch. On utilise largement de tels moteurs pour entratner des outils portatifs et, dans ce domaine, les considérations économiques sont importantes, et les études et les techniques de montage appliquées aux ensembles de moteur cherchent à réduire au minimum les coRts, tout en conservant un article efficace. On éprouve des difficultés pour réaliser et monter des porte-balais supportant des balais en carbone que l'on place, en général, avec les balais, ai position après d'autres composants comme le roter et le stator du moteur ont déjà été montés, et cela entratne des problèmes de manipulation compliqués et le risque de détérioration des porte-balais. L'invention a pour objet un ensemble de moteur élec- trique dans lequel les difficultés que l'on vient de citer soient réduites. Selon l'invention, un ensemble de moteur à collecteur comprend un rot or comportant un collecteurs une enveloppe adjacente au collecteur, des creux dans l'enveloppe, des portebalais de collecteur logés dans les creux, chaque porte-balai de collecteur logés dans les creux, chaque porte-balai consistant en un élément creux, un balai de collecteur dans chaque porte-balai, chaque élément creux ayant une circonférence qui est complète sur la partie de sa longueur dans laquelle le balai de collecteur est situé. L'élément creux peut avoir une section transversale carrée suivant un plan perpendiculaire à sa longueur, une paroi comportant une courte fente longitudinale partant de l'une des extrémités de l'élément et se terminant par une fente transversale aboutissant dans des fentes transversales contiguës à ladite paroi. L'agencement est tel que les parties terminales des parois opposées peuvent fléchir vers l'extérieur. A côté de autre extrémité de l'élément, les parois adjacentes à la première paroi comportent toutes deux de petites languettes dirigées vers l'extérieur. De préférence, le porte-balai est constitué par une matière en ruban électriquement conductrice, par exemple du feuillard de laiton. Les bords-qui se touchent du ruban se rencontrent de préférence, lorsqu'ils sont manipulés pour former l'élément creux, sur un bord longitudinal de l'élément, et ils sont profilés pour se bloquer entre eux. Les bords peuvent avoir uns forme générale crénelée. Une cosse de contact coopère avec chaque élément creux, qui est de préférence constitué par un métal électriquement conducteur comme le laiton ; elle est propre à être insérée dans le creux logeant l'élément entre ce dernier et une paroi terminale dudit creux-, pour assurer le contact électrique avec le balai de collecteur logé dans le porte-balai. La cosse de contact a une configuration lui permettant d'être insérée en position facilement avec le minimum de possibilité qu'elle glisse entre des spires adjacentes du ressort du balai de collecteur logé dans l'élément creux. Les figures du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les figures 1, 2 et 3 sont respectivement une vue en plan, une vue en élévation latérale et une vue de dessous d'un porte-balai. Les figures 4 et 5 sont des vues en bout et en élévation du porte-balai. Les figures 6, 7 et 8 sont, respectivement, une vue en élévation frontale, une vue en plan, et une vue en bout d'une barrette de contact. Les figures 9, 10 et 11 sont, respectivement, une vue en plan, une vue en bout et une vue en élévation latérale d'une barrette de contact. Les figures 12 et -13 sont respectivement une vue en élévation frontale et une vue en élévation latérale d'un autre type de barrette de contact. La figure 14 est une vue en bout d'une partie d'un ensemble de moteur. L'ensemble de moteur électrique que l'on va décrire convient pour un outil électrique manuel, par exemple une perceuse électrique. Le moteur est un moteur de type à collecteur, comportant des balais en carbone logés dans des portebalais dont l'un est représenté sur les figures 1 à 5, et que l'on décrira en détail à présent. Le porte-balai 1 est formé à partir d'une matière électriquement conductrice, par exemple du feuillard de laiton, par une opération de pliage pour constituer une botte creuse ouverte à ses deux extrémités, et dont la section transversa le dans un plan perpendiculaire à sa longueur est sensiblement carrée, comme il ressort des figures 4 et 5. Sur sa longueur comprise entre les lignes de construction A et B (figure 1), la section est complète, les bords qui se touchent du ruban dont est constitué le porte-balai se trouvant le long d'un bord longitudinal 2 de la boite et étant conformés de façon à se bloquer entre eux. On y parvient en crénelant les bords, comme on l'a indiqué par la référence 2a, sous une forme légèrement exagérée.Au niveau de la ligne B, le portebalai est fendu dans la paroi supérieure 3 et les parois latérales 4 et 5, par exemple en 6, la fente descendant le long des parois latérales presque jusqu'à la paroi de fond 7. La paroi supérieure 3 comporte également une fente longitudinale 8 sur la partie de sa longueur allant de la ligne B à I'extrémité adjacente du porte-balai. La fente 8 forme, en liaison avec la fente 6, deux éléments en forme de languettes que l'on peut écarter iégèrement.vers l'extérieur, comae l'indiquent les figures 4 eut 5. Les parois latérales 4 et 5 comportentXégalement de petites languettes 9,10 faisant saillie vers l'extérieur, qui sont formées respectivement dans celles-c5. Le porte-balai 1 loge un balai de collecteur en carbone de forme classique et un ressortde rappel tendant à mettre le balai en contact avec la surface du collecteur. fait que la section A-B du porte-balai est complète sur cette partie, elle offre une résistance considérable aux forces tendant à écraser le porte-balai ou à déformer suffisamment les parois pour empêcher le balai de carbone de se déplacer librement dans le porte-balai. Une barrette de contact, connue également sous le nomade cosse, qui peut avoir la forme représentée sur les figures .6, 7 et 8, est associée au porte-balai 1 pour réaliser une liaison électrique avec le ressort de balai se trouvant dans le porte-balai. La cosse représentée sur les figures 6 7 et 8 est constituée par une matière électriquement conductrice, par exemple du feuillard de laiton, façonnée de façon à constituer une surface de support li sur laquelle est supportez une bobine d'arrêt ou un autre ensemble de suppression de parasites, la surface comportant des parois verticales 12 entre lesquelles se trouve la bobine d'arrêt et qui peuvent être serrées ensemble pour enserrer ladite bobine > et une portion coudée 13 comportant également des parois verticales 14 qui sont serties autour d'un fil terminal de la bobine d'arrêt, comme on le décrira plus loin.La surface de support 11 est prolongée, comme l'indique la référence 15, pour rejoindre une branche de contact 16 de forme quelque peu conclave, lorsqu'on l'observe de lavant, comme sur la figure 6. On peut obtenir en pratique la forme concave en coudant la branche le long de lignes 17. La branche de contact comporte une petite saillie 18 sur un bord qui suit le contour de la branche de contact 16. Un autre type de cosse, représenté sur les figures 9, 10 et 11, est utilisé pour réaliser la liaison entre le balai et les bobinages d'excitation du stator du moteur. La cosse comporte une branche de contact 19 semblable à la branche 16 décrite ci-dessus, la branche 19 ayant une forme quelque peu convexe et comportant une petite saillie 21. La branche 19 fait corps avec une surface 23 de laquelle part un contact pointu d'un seul tenant 24 dont les bords longitudinaux sont repliés en dedans pour faciliter lsentrée du contact dans une borne-femelle qui coopère. I1 est possible d'utiliser encore un autre type de cosse de contact, qui n1 est pas représenté, mais qui a la meme forme générale que celle représentée sur les figures 6 à 8, sauf que la portion coudée 13 est omise et que les parois 14 sont propres à être serties sur le conducteur d'un fil isolé qui est, lui-même, ancré à la cosse au moyen des parois correspondant aux parois 14 de la cosse représentée sur les figures 6 à 8, pour assurer un support physique ferme. Un autre type de cosse de contact encore est représenté sur les figures 12 et 13. La cosse est en un métal en feuille électriquement conducteur, par exemple en feuillard de laiton, et elle est formée à partir de la feuille par une opération de découpage et de flexion appropriée. La cosse designée par la référence générale 37 comporte deux branches principales 38 > 39 réunies par une branche de jonction 40. La branche 38 comporte un creux 41 dans son bord supérieur (sur la figure 12) et un prolongement 42 à son bord inférieur. La branche 39 est plane sur la partie de sa longueur qui va de la jonction avec la branche 40 au point 43 et, de ce dernier point à son extrémité libre, la matière en feuille reçoit une forme sensiblement semi-circulaire de façon à stembotter plus facilement dans une douille, comme on le décrira plus loin. La figure 14 représente la façon dont le porte-balai et la cosse sont utilisés. Le rotor du moteur est supporté dans des ensembles de support (non représentes) qui sont situés dans une enveloppe 24 faisant partie d'une structure entourant le collecteur du moteur qui est désigne par la référence 25. En plus de l'enveloppe 24, la structure comporte des creux 26,27 dans des positions diamétralement opposées par rapport au collecteur 25. Chaque creux est d'une dimension suffisante pour recevoir l'un des porte-balais 1, ces derniers étant retenus dans le creux par l'action du ressort de balai normal indiqué en pointillés en 28 > qui agit entre le balai 29 en contact avec la surface du collecteur et la paroi terminale 30 du creux. Le déplacement du porte-balai I vers la surface du collecteur est empêché par. les languettes en saillie 9,10 qui se placent sur des rebords latéraux 31 dans les creux. Les parois terminales 30 des creux 26, 27 sont toutes deux rainurées, comme l'indique la référence 32 > le rôle des rainures étant expliqué plus loin. La structure est constituée par une matière électriquement isolante et le contact électrique avec les balais du collecteur est effectué au moyen dtune cosse de l'un ou l'autre des types décrits ci-dessus. Si, uniquement à titre d'exemple, on utilise la cosse représentée sur les figures 6 à 8, on place d'abord la bobine d'arrêt sur la surface de support Il et les parois 12 fermées autour de la bobine d'arrêt pour la maintenir en position. Les parois L4 eont serties sur l'une des bornes de la bobine d' & retf tandis qu'une courte longueur de fil métallique rigide est fixée a' l'autre. Le fil rigide a pour rAcle d'assurer la liaison électrique avec l'une des bornes des bobinages d'excitation du stator du moteur, cette borne étant réalisée sous la forme d'une douille pour recevoir l'une des extrémités du fil conducteur rigide. La figure 6 représente en traitsmixtes la bobine d'arrêt 33 et le fil rigide 34. On insère alors le branche de conta-ct 16 entre la paroi terminale 30 du creux et l'extrémité adjacente du porte-balai 1 se trouvant dans le creux. On fait pénétrer la saillie 18 dans la fente 32 et l'on enfonce la branche 16 en position. I1 est clair que, du fait qu'elle se déplace dans la fente 32, on ne peut faire pénétrer par inadvertance la saillie 18 entre les spires du ressort 28 et , du fait que le bord adjacent de la branche de contact-glissera en descendant le long de la face de la paroi terminale 30, ce bord sera également dégagé des spires du ressort. La configuration concave de la branche de contact 16 facilite le passage de la branche 16 dans sa position finale dans le creux. La branche entre en contact électrique avec le porte-balai 1 et le ressort de collecteur et établit ainsi le contact électrique avec le collecteur.Le contour de la branche de contact 16 donne également un certain degré d'élasticité à celle-ei et la maintient en position. En même temps que l'on insère la branche 16 en position, on guide le fil rigide 34 dans l'une des bornes en forme de douille 44 du bobinage d'excitation. Les fentes 35 des parois latérales 36 des creux 26, 27 reçoivent les extrémités de la surface de support 11 et contribuent à positionner la cosse. Lorsqu'elle est en position, la surface 11 se trouve au-dessus-du porte-balai dans le creux et le fil desdend dans la douille adjacente 44. En effectuant des opérations analogues, on place un second ensemble-formé par un balai, un porte-balai et une cosse dans l'autre creux 27. On utilise les cosses de la forme représentée sur les figures 9, 10 et 11 de façon analogue, la saillie 21 pénétrant dans la rainure 32. On utilise les cosses de contact 37 avec une structure de forme générale semblable à celle qui est représentée sur la figure 14, sauf que des fentes 45 sont formées dans les parois latérales des creux 26, 27 au voisinage immédiat de leurs parois terminales 30. Ces fentes permettent de placer la branche 38 de chaque cosse dans l'un des creux entre sa paroi terminale 30 et la surface terminale du porte-balai 1 qui a déjà été positionné dans le creux. La saillie 42 est ajustée étroitement entre les parois latérales du creux, positionnant ainsi la cosse, alors que les extrémités de la branche 38 reposent sur le fond des fentes 45. La branche 39 est dirigée vers les douilles 445 de sorte que la portion terminale de la branche pénètre dans la douille et réalise un contact électrique avec elle. La branche 40 s'étend le long du creux, mais a l'extérieur de celui-ci. Cette structure particulière permet de retirer le porte-balai 1 de son creux sans retirer d'abord la cosse. Le creux 41 permet d'accéder a' la surface terminale du portebalai 1, de sorte qu'on peut facilement le retirer lorsque ctest nécessaire, par exemple pour remplacer le balai de cozmutateur. Ainsi, de cette façon, la connexion électrique entre l'extrémité inférieure de la branche 39 et la douille terminale associée du bobinage d'excitation reste intacte. On notera que les opérations décrites ci-dessus peuvent astre effectuées rapidement par du personnel non spécialisé, après une courte période d'enseignement. En variante, ces opérations peuvent être effectuées automatiquement. REVEND I CATI O NS 1. - Ensemble de moteur à collecteur, caractérisé en ce qu'il comprend un rotor comportant un collecteur, une enveloppe adjacente au collecteur, des creux dans l'enveloppe pour recevoir des balais de collecteur, des porte-balais de collecteur situés dans les creux, un balai de collecteur dans chaque porte-balai, chaque porte-balai comprenant un élément creux réalisé de façon à résister aux forces d'écrasement au moins sur la partie qui n'est occupée que par le balai de collecteur. 2.- Ensemble selon la revendication I, caractérisé en ce que chaque porte-balai reçoit également des moyens élastiques tendant à mettre le balai en contact avec le collecteur, et en ce que, sur la partie de sa longueur occupée uniquement par les moyens élastiques, le porte-balai comporte des fentes de façon à former des parois latérales fléchies vers ltextérieur. 3.- Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque porte-balai reçoit, à partir de ruban, la forme d'une bofte creuse, les bords en contact du ruban ayant un contour leur permettant de se bloquer entre eux. 4.- Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacun des bords en contact est crénelé, et en ce que les créneaux se bloquent entre eux. 5.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que chaque porte-balai a une section transversale rectangulaire dans un plan perpendiculaire à sa longueur, et en ce que l'une des parois et les deux parois latérales adJacentes sont fendues transversalement, la première paroi comportant également une fente longitudinale qui part de la fente transversale de cette paroi. 6.- Ensemble selon lrune quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les creux comportent des épaulements dirigés vers l'intérieur, et en ce que les portebalais comportent des saillies extérieures positionnées de façon à coopérer avec les épaulements pour le déplacement vers le collecteur des porte-balais dans les creux. 7.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque creux comporte une paroi terminale pourvue d'une rainure, et en ce qutil comprend en outre des cosses de contact pour réaliser la liaison électrique à partir des porte-balais, chaque cosse de contact comportant une branche située entre le porte-balai et la paroi terminale du creux, cette branche comportant une saillie reçue par la rainure. 8.- Ensemble selon la revendication 7 > caractérisé en ce que la cosse est propre à supporter un dispositif de suppression des parasites électriques et à réaliser un contact électrique avec ledit dispositif. 9.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque creux comporte une paroi terminale5 et en-ce qu'il comprend en outre des cosses de contact pour réaliser une connexion électrique à partir des porte-balais, chaque cosse comportant une première branche située entre un porte-balai et la paroi terminale du creux dans lequel le porte-balai est monté, et une seconde branche située à l'extérieur du creux. 10.- Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque cosse comporte une surface permettant de la positionner dans son creux, et une portion évidée positionnée pour permettre l'accès à une partie de la surface terminale du porte-balai qui se trouve dans le creux.