Brevet FR2252688A1 — publié le 19750620

présente invention concerne une machine électrique perfectionnée à collecteur, et un procédé de sa fabrication. Vne machine électrique à collecteur fonctionnant en moteur ou en génératrice comprend habituellement des inducteurs géné- rateurs du champ magnétique, et un induit muni d'un collecteur. Induit est souvent constitué d'un paquet cylindrique de t8les dans lequel ont été découpées des encoches où sont logés des conducteurs du bobinage. aes conducteurs forment des sections de bobinage composées chacune au moins de deux conducteurs angulairement espacés constituant une spire Be collecteur, ayant pour but dSassurer avec des balais, la liaison électrique entre les conducteurs de induit qui tournent et une source fixe d1alimentation en électricité pour un moteur ou un récepteur fixe pour une génératrice, est constitué de lames conductrices disposées en cylindre et isolées -éleotriement les unes des autres. A une des extrémités de chacune de ces lames conductrices sont respectivement reliées ltextrémité du conducteur d?entrée et celle du conducteur de sortie de deux sections consécutives du bobinage de l'induit. Dans les machines électriques connues, cette jonction entre conducteurs et lames de collecteur se fait habituellement par soudage. De bon fonctionnement de la machine dépend en partie de la qualité de la soudure réalisantXcette jonction. En outre, pour faciliter cette soudure et le maintien des conducteurs, des rainures sont préalablement formées dans l'une des extrémités de ces lames conductrices pour recevoir les extrémités des conducteurs du bobinage. Une réalisation distincte d'une part des lames du collecteur et, d'autre part, des conducteurs du bobinage et une jonction de ces éléments constituent dans le procédé de fabrication des machines électriques connues, des facteurs qui augmentent sensiblement leur prix de revient et le temps de leur construction. a présente invention permet d'éviter ces inconvénients. Elle a pour objet une machine electrique à collecteur perfectionnée et économique et un procédé L sa fabrication dans lequel nta pas lieu lXopération de Jonction entre conducteurs du bobinage d'induit et lames du collecteur. Une machine électrique conforme à l?invention, ayant un induit à collecteur et des inducteurs, et fonctionnant en géné- oratrice ou en moteur, est caractérisée en ce que l'induit comprend des pièces conductrices monoblocs dites lame-conducteur constituant chacune dans une de ses parties, au moins une partie d'une lame de collecteur et dans une autre de ses parties, un conducteur représentant au moins une fraction d'une section du bobinage dtinduit. Un procédé de fabrication de la machine électrique à collecteur de l'invention, est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un découpage dans une bande métallique, de pièces monoblocs dites n lame-conducteur nw - un assemblage de ces pièces monoblocs en collecteur cylindrique d'un côté et en fractions de sections de bobinage dtinduit de 11 autre côté, - et une liaison par soudage desdites fractions de sections de bobinage pour constituer un bobinage entier a'induit composé de sections complètes dont l'entrée de l'une et la sortie d'une autre consécutive aboutissent à une même lame de collecteur. Pour mieux faire comprendre llinvention on décrit ci-après brièvement des machines électriques du type à collecteur et à titre indicatif un certain nombre d'exemples de réalisation de la machine électrique à collecteur de l'invention, et on les illustre par des dessins ci-annexés dont la Figure i représente une vue schématique, partielle en perspective d'une machine électrique du type à collecteur; la Figure 2 représente un schéma développé du collecteur et du bobinage d'induit de la machine de la Figure 1; la Figure 3 représente une vue en perspective en coupe partielle d'un collecteur d'une machine électrique à collecteur connue du type de machine illustrée dans la Figure i;; la Figure 4 représente à une autre échelle une vue en perspective et partielle de deux lames du collecteur de la Figure 5, montrant des rainures formées dans l'extrémité de ces lamos pour recevoir des extrémités de deux sections consécuti vesàune spire d'un bobinage d'induit; la Figure 5 représente une vue partielle en perspective d'une pièce monobloc dite n lame-conducteur n constituant une lame de collecteur et deux conducteurs destinés chacun à réaliser une fraction d'une section de bobinage d'induit de la machin ne électrique à collecteur de l'invention selon un premier exemple de réalisation;; la Figure 6 représente une vue partielle en perspective de deux pièces monoblocs complémentaires constituant chacune une partie d'une lame de collecteur et un conducteur destiné à réaliser une fraction d'une section de bobinage d'induit de la machine électrique à collecteur de l'invention selon un deuxième exemple de réalisation; la Figure 7 représente une vue partielle en perspective de deux pièces monoblocs analogues à celles de la Figure 6 constituant chacune une partie d'une lame de collecteur et un conducteur destiné à réaliser une fraction d'une section de bobinage d'induit et d'une troisième pièce intermédiaire constituant la partie restante de ladite lame de collecteur, selon un troisième exemple de réalisation; ; la Figure 8 représente une vue en plan d'une bande de métal dans lequel sont découpées deux pièces monoblocs illustrées dans la Figure 6 ou la Figure 7, disposées tete-beche; la Figure 9 représente une vue en plan de deux pièces monoblocs analogues à celles illustrées dans la Figure 8 selon un quatrième exemple de réalisation de l'invention; la Figure 10 représente une vue en plan d'une bande de métal dans lequel est découpée la pièce monobloc dite " lameconducteur " illustrée dans la Figure 5. Une machine électrique i du type à collecteur comprend (Figure i) habituellement plusieurs inducteurs 2 générateurs du champ magnétique et un induit 3 constitué par un paquet cylindrique de tales assemblées, ni ti! encoches longitudinales dans lesquelles sont logés des conducteur8 4 des sections d'un bobinage dtinduit, et par un collecteur 5 formé de lames conductrices 6 disposées en cylindre et isolées électriquement les unes des autres.Dans l'induit 3, (Figure 2) l'entrée 7 d'une section 8 du bobinage et la sortie 9 d'une section consécutivM 0 du bobi- nage sont reliées à une des lames 6 du collecteur. il y a dans l'induit 3 autant de lames collectrices 6 que de sections du bobinage. le collecteur 5 a pour but d'assurer avec les balais non représentés, une liaison électrique entre une source dali- mentation électrique non représentée et les conducteurs 4 du bobinage d'induit quand la machine fonctionne en moteur, et entre un récepteur non représenté et les mêmes conducteurs du bobinage quand la machine travaille en génératrice Dans les machines électriques à collecteur connues (Figure 4,les lames collectrices 6 sont distinctes des conducteurs 4 des sections du bobinage. La liaison entre ces lames 6 et conducteurs 4 se fait souvent par soudage.Pour faciliter cette liaison, dans une des extrémités de chacune des lames collectrices 6 est formée une rainure il pour loger l'entrée 7 et la sortie 9 de deux sections consécutives 8 et 10 du bobinagevdtinduit. Chaque section du bobinage peut avoir une spire (Figure 4) ou plusieurs spires (Figure 2) selon les caractéristiques de la machine électrique. la présente invention permet de simplifier la fabrication des machines électriques à collecteur et de réaliser une économie appréciable de temps, dtoutillage et de matière première. Dans une machine électrique conforme à l'invention la lame colleotrioe 6 ou une partie au moins de cette lame forme une pièce monobloc avec un conducteur 4 constituant une fraction d'une section du bobinage d'induit. Dans un premier exemple de mise en oeuvre de l'invention illustré dans la Figure 5,une lame collectrice 6 de la machine électrique forme une pièce monobloo avec deux conducteurs repré- sentant des fractions 8a et 10b de deux sections 8 et 10 du bobinage d'induit. Ces fractions de bobinage 8a et iOb sont de préférence des demi-sections de bobinage. Dans la machine électrique de l'invention, le nombre de pièces monoblocs ainsi formées est égal au nombre de sections du bobinage ou à celui de lames du collecteur.Quand les parties n lame n de ces pièces monoblocs sont assemblées pour former le collecteurj les parties " conducteur " desdites pièces représentant des fractions de sections du bobinage sont reliées entre elles par soudage pour constituer des sections complètes de bobinage. Dans cet exemple de réalisation, le conducteur du bobinage d'induit a une meme épaisseur que celle de la lame 6 du collecteur de cet induit La partie 11 lame " des pièces monoblocs a de préférence (Figure 5) la forme d'un secteur cylindrique tronqué. L'isolation de ces parties " lame n dans un collecteur cons titué, est assurée par des épaisseurs homogènes de matériau électriquement isolant. Dans une variante de réalisation, la partie " lame n a une section transversale rectangulaire.Dans oe cas, 1' isolant séparant deux parties n lame " dans un collecteur constitué, a une section sensiblement trapézoidalew Dans un deuxième exemple de mise en oeuvre de l'invention (Figure 6) chacune des lames 6 du collecteur i la machine électrique est dédoublée suivant la longueur en deur demi-lames identiques 6a et 6b. Chacune de ces demi-lames forme une pièce monobloc avec un conducteur constituant une fraction d'une section du bobinage induit ou de préférence une demi-section de ce bobinage.Dans 11 exemple illustré, la demi-lame 6a constitue une pièce monobloc avec une demi-section 8a et la demi-lame Gb forme une pièce monobloc avec une demi-section lOb. Dans le collecteur assemblé, les demi-lames 6a et 6b disposées cate à catie, en contact électrique entre elles, forment une lame G de ce collecteur. la demi-section 8a prolongeant la demielame 6a est soudée à la demi-section 8b prolongeant la demi-lame oorrespondante de la lame voisine qui suit la lame 6 dans le col- lecteur et la demi-section 10b prolongeant la demi-lame 6b est soudée à la demi-section I 0a prolongeant la demi-lame corres pondante de la lame voisine qui précède la lame 6 dans le collecteur pour former des sections consécutives 8, 10 du bobinage analogue à celles de la Figure 4. Dans cet exemple, la partie n demi-lame n et la partie " conducteur " ont une même épaisseur. les parties constituant les demi-lames 6a et 6b ont de pré férence la forme d?un secteur cylindrique tronqué. Dans le collecteur constitué, les lames constituées par des demi-lames 6a et 6b sont isolées les unes des autres par des épaisseurs homogènes de matériau isolant. Dans une variante de réalisationr les parties constituant les demi-lames 6a et Cb ont une section transversale rectangulaire. les lames constituées par ces demi lames 6a et 6b ont aussi une section transversale rectangulaire. Dans le collecteur cans titu, les lames ayant une telle forme sont isolées les unes des autres par des isolants pour dlune section sensiblement trapézoldale. Dans un troisième exemple de mise en oeuvre de l'invention illustré dans la Figure 7, chacune des lames du collecteur de la machine électrique est divisée suivant sa longueur en trois éléments 6a, 6b et Go. les éléments latéraux Ga et 6b de la lame divisée ont en effet une épaisseur égale à celle de ces conducteurs des demi-sections 8a et 1Ob Ces éléments latéraux 6a et 6b ont de préférence une section transversale rectangulaire et l'élément central 6o, une section sensiblement trapésoSdale. Dans le collecteur constitué, les éléments 6a, 6b et Go en contact électrique entre eux, forment une lame qui a la forme dXun secteur cylindrique tronqué. Cette lame est isolée de ses voisines par des épaisseurs homogènes de matériau isolant. Dans une variante de réalisationw les éléments 6a, 6b et 6c ont chacun une section transversale rectangulaire et la lame obtenue a également une section rectangulaire. Dans le collecteur constitués l'isolation entre lames qui ont une telle section se fait avec des isolants ayant une section transversale sensiblement trapézoSdale. Dans le collecteur des exemples précédents, les parties n lame n ou n demi-lame n des pièces monoblocs sont pourvues, dans la partie frontale et postérieure, d'encoches 12 et 13 destinées à recevoir des joncs analogues aux Joncs de renforcement 14 illustrés dans la Figure 3.Ces, Joncs 14 assurent une meilleure tenue des lames aux efforts centrifuges pendant la rotation de induit Dans les pièces monoblocs dites n lameconducteur n de ces exemples (Figures 5, 6, 7, 8 et 10), les parties n conducteurs n des demi-sections 8a et lOb se trouvent au-dessus du niveau des encoches 12 et 13 des parties n lame n, Dans un quatrième exemple de mise en oeuvre de l'invention illustré dans la Figure 9, chacune des lames du collecteur de la machine électrique est divisée suivant sa longueur en deux 6a et 6b comme dans le deuxième exemple (Figure 6) ou en trois comme dans le troisième exemple (Figure 72. Dans cet exemple des demi-lames ou des éléments latéraux de lame divisée en trois, constituent des pièces monoblocs avec des conducteurs représentant des fractions de sections ou de préférence des demi-sections 8a et lOb du bobinage d'induit.Les demi-lames ou éléments latéraux de lame Ga et 6b comprennent seulement une encoche 12 dans leur partie frontale pour recevoir un jonc de renforcement 14, leur partie postérieure étant dépourvue d'en- coche pour Jonc 14. Dans le collecteur constitué, les demi-lames ou éléments latéraux de lame sont maintenues dans leur partie postérieure par une frette. Rn outre, les conducteurs des demi-sections 8a et lOb sont situés dans le prolongement longitudinal des demi-lames ou éléments latéraux de lame Ga et 6b et à l'intérieur de l'espace défini par la hauteur de ces demi-lames ou éléments latéraux de lame de collecteur de la machine de l'invention. Un procédé conforme à l'invention de fabrication de la machine électrique des exemples ci-dessus (Figures 5, G, 7 et 9), comprend au moins un découpage dans une bande métallique, de pièces monoblocs dites " lame-conducteur " constituant chacune, dans une de ses parties une lanice ou une partie d'une lame d)un collecteur et dans une autre de ses parties un conducteur représentant une fraction d'une section par exemple, une demi-section d'un bobinage d'induit de cette machine, un assemblage de ces pièces monoblocs en collecteur cylindrique d'un c8té et en fractions de sections d'un bobinage d'induit de l'autre cgté et une liaison par soudage desdites fractions de sections de bobinage pour constituer un bobinage entier d'induit composé de sections complètes dont 11 entrée de l'une et la sortie dlune autre consécutive aboutissent à une demi lame de collecteur, ces sections de bobinage ayant, selon les caractéristiques particulières de la machine, une ou plusieurs spires. Le découpage des pièces monoblocs " lame-conducteur n des exemples sus-mentionnés se fait avantageusement par deux, en position tette bichez ce qui permet d'éviter une importante chute. les pièces monoblocs obtenues par découpage dans une bande métallique à épaisseur homogène ont une section transversale rectangulaire aussi bien dans la partie dite " conducteur n que dans celle dite " lame ", demi-lame n ou " élément latéral n de lame divisée en trois suivant la longueur. Pour que cette partie dite " lame " de ces pièces monoblocs ait une forme d'un secteur cylindrique tronqué ou une section transversale trapé zoidale (Figures 5 et 6), cette dernière est soumise à une opération de matricage. Ce matricage offre, en outre, l'avantage d'écrouir le métal tel que le cuivre, le rendre plus dur-, par conséquent augmenter la résistance à l'usure de cette partie " lame ". L'élément central 6c de lame divisée en trois suivant la longueur (Figure 7) est découpé dans une barrette ayant soit une section transversale sensiblement trapézoSdale soit une section transversale rectangulaire. L'élément central 6c obtenu par découpage dans une barrette à section rectangulaire peut autre soumis à une opération de matricage pour avoir une section sensiblement trapézoSdale (Figure 7). Dans la machine électrique à collecteur lJinvention, l'opé- ration habituelle de mise au collecteur n'a plus lieu, D'écono- mie principale de temps par suppression de l'opération de mise au collecteur, l'économie de matie par utilisation de pièces monoblocs constituant à la fois lames de collecteur et conducteurs de bobinage permettent d'obtenir un prix de revient inté- ressant dans la fabrication de machines électriques à collecteur sans porter préjudice à leur qualité micanique et électrique. REVENDICAXIONS 1 - Machine électrique à collecteur, fonctionnant en géné- ratrice ou en moteur, caractérisée en ce que son induit comprend des pièces conductrices monoblocs dites " lame-conducteur fl constituant chacune, dans une de ses parties, au moins une partie d'une lame du collecteur, et dans une autre de ses parties, un conducteur représentant au moins une fraction d'une section du bobinage d induit. 2 - Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les pièces conductrices monoblocs de l'induit réalisées en métal constituent, chacune, dans une de ses parties une lame du collecteur, et dans une autre de ses parties, deux conducteurs représentant chacun une demi-section du bobinage induit. 3 - Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les pièces conductrices monoblocs de 11 induit réalisées en métal constituent, chacune, dans une de ses parties, une moitié d'une lame de collecteur divisée par dédoublement suivant la longueur, et dans une autre de ses parties, un conducteur représentant une demi-section du bobinage d'induit. 4 - Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les pièces conductrices monoblocs de l'induit réalisées en métal constituent, chacune, dans une de ses parties, un élément latéral d'une lame de collecteur divisée en trois suivant la longueur, et dans une autre de ses parties, un conducteur représentant une demi-section de bobinage. 5 - Machine suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 et 4 caractérisée en ce que la partie n lame " des pièces conductrices monoblocs dites n lame-conducteur " de I'ln- duit comprend une section transversale rectangulaire. 6 - Machine suivant la revendication 5, caractérisée en ce que les-pièces monoblocs dites l lame-conducteur " comprennent une partie n lame n pourvue dans ses extrémités antérieure et postérieure d'encoches opposées destinées aux joncs de renforcement et une partie n conducteur " située au-dessus du niveau de ces encoches. 7 - Machine suivant la revendication 5, caractérisée en ce que les pièces monoblocs dites " lame-conducteur n comprennent une partie " lame n pourvue dans l'extrémité antérieure d'une encoche pour jonprdnèrcement et une partie " conducteur " prolongeant la partie " lame n et située dans l'espace défini par la hauteur de cette partie " lame n. 8 - Machine suivant l'une quolconque des revendications 1 et 3 caractérisée en ce que la partie n lame n des pièces monoblocs dites n lame-conducteur n comprend une section transversale sensiblement trapézoïdale. 9 - Procédé de fsbrication de la machine de la revendica tion 1 r caractérisé en ce qulil comprend au moins un découpage dans une bande métallique, de pièces monoblocs dites n lameconducteur n constituant chacune dans une de ses parties une lame ou une partie d1 une lame du collecteur et dans une autre de ses parties un conducteur représentant une fraction d'une section de bobinage, - un assemblage de ces pièces monoblocs en collecteur cylindrique dlun coté et en fractions de sections de bobinage d'induit de l'autre coté et une liaison par soudage desdites fractions de sections de bobinage pour constituer un bobinage entier d'induit composé de sections complètes dont Ventrée de l'une et la sortie d'une autre consécutive aboutissent à une même lame de collecteur. 10 - Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le découpage des pièces monoblocs métalliques dites " lame- conducteur n se fait deux par deux et en position ttte-beche.