Brevet FR2349991A1 — publié le 19771125

La présente invention concerne une machine électrique rotative, et plus particulièrement, mais nor exclusivement, un moteur à courant continu. Plus particulièrement encore, l'invention concerne un ensem- ble de rot or et de contacts tournants pour une machine électrique tournante, et son procédé de fabrication. Dans le but de réduire la longueur totale d'un moteur à courant continu, il a déjà étB proposé de disposer le collecteur à une extrémité d'une ouverture centrale traversant le roter. Des balais supportés par le carter du moteur sont disposés dans la direction axiale à partir de l'autre extrémité de l'ouverture pour s'appuyer sur les surfaces des lames du collecteur qui sont disposes perpendiculairement à ltaxe de rotation du roter. Selon cette disposition, l'ensemble de rotor et de collecteur est fabriqué en fixant, sur une extrémité du rotor qui est constitué par des tôles, une plaque support comportant des encoches trapézodales en anneau centrées sur l'axe du rotor.Le collecteur consiste en un anneau de lames de cuivre espacées, fixées sur une surface d'un corps isolant annulaire solidaire de bossages isolants disposés en anneau sur ltautre face. Un conducteur de cuivre traverse chaque bossage pour permettre de connecter électriquement les lames de cuivre aux enroulements du rotor.Les bossages isolants présentent une section transversale similaire à celle des encoches trapézoSdales et le collecteur est monté dans le rotor en l'introduisant par 11 ouverture de manière que l'autre face du corps isolant s'appuie contre la face intérieure de la plaque support, les bossages isolants pénétrant dans les encoches trapdzotdales. Une couche adhésive est prévue entre les surfaces en regard du corps isolant et de la plaque support. L'adhésif est ensuite cuit à environ 600C pendant une demi-heure. Ensuite, un bottier contenant un palier est introduit dans un alésage d'un bossage central en saillie sur la face extérieure de la plaque support, un assemblage à cannelures étant prévu entre ces deux pièces.Le bottier de palier se trouve dans a position lorsqu'un épaulement qu'il comporte s'appuie contre iÎa face intérieure de la plaque support. Le rotor est ensuite bobiné et les connexions sont établies entre les extrémités des enroulements et les conducteurs de cuivre du collecteur. Le collecteur est ensuite usiné pour assurer que sa surface soit exactement perpendicu laire à lwaxe de rotation du rotor. Enfin, l'ensemble de rotor et de collecteur est soigneusement nettoyé pour éliminer les copeaux de cuivre entre les lames du collecteur et dans l'enroulement. Ciest îà une opération difficile qui ntest pas toujours effectuée de façon satisfaisante, d sorte qu'un dérangement prématuré du moteur peut se produire en service. L'invention a donc pour objet d'éliminer ou de réduire ltopé- ration finale usinage, supprimant ainsi lssopération ultérieure d'élimination des copeaux. Selon l'un de ses aspects, invention concerne un ensemble de rotor et de contacts tournants pour une machine électrique tournante, comprenant un corps de rotor avec une ouverture axiale qui la traverse, une pièce support fixée sur le corps du rotor devant une extrémité de ladite ouverture, un corps isolant de ltélectricité monté dans ladite ouverture, des contacts tournants supportés par une face dudit corps isolant de l'électricité, et qui sont disposés-dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du roter, la face opposée du corps isolant de l'électricité 8 tappuyant contre une surface intérieure de la pièce support; un bottier de palier est disposé axialement dans le corps du totor, à partir de la pièce support en traversant une ouverture du corps isolant de l'électricité, et un dispositif de fixation est monté sur le bottier de palier et pousse l'autre face du corps isolant de l'électricité contre la surface intérieure de la pièce support, aucun adhésif n'étant prévu entre les surfaces en regard du corps isolant de l'électricité et de la pièce support. La réalisation d'un ensemble de rotor et de contacts tournants dans lequel aucune couche adhésive n1 est prévue entre le corps isolant et la pièce support permet d'éliminer ltopération finale d'usinage destinée à assurer que le plan dans lequel se trouvent les lames est exactement perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor. Il en est ainsi car un appui direct entre surfaces est assuré entre la pièce support et le corps isolant, et ces pièces peuvent etre fabriquées avec une très grande précision, ou être usinées avec précision avant lassemblage3 ceci élimine la necessi- té d'opérations d'usinage et d'élimination des copeaux après l'assemblage, quand des problèmes se posent. De préférence, le dispositif de fixation se présente sous la forme d'une pince élastique comprenant un anneau avec plusieurs dents dirigées vers l'intérieur, ces dents étant toutes inclinées dans un sens, hors du plan de l'anneau. De préférence également, le bottier de palier pénètre dans une ouverture de la pièce support sans comporter dXépaulement limitant lintroduction de ce bottier dans l'ouverture de la pince support. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un ensemble de rotor et de contacts tournants pour une machine électrique tournante, ce procédé consiste essentiellement à réaliser un corps de rotor avec une ouverture axiale, à fixer une pièce support sur le corps de rotor devant une extrémité de 1 'Oliver- ture, à introduire un corps isolant de l'électricité portant des contacts électriques par une face du corps, dans l'ouverture jus qu'à ce que la face opposée du corps isolant s'appuie contre une face intérieure de la pièce support, sans aucune couche d'adhésif entre les deux surfaces en regard, à fixer un bottier de palier sur la pièce support de manière qutil pénètre dans une ouverture du corps isolant et à monter un dispositif de fixation sur le bottier de palier pour enfermer le corps isolant entre le disposai; tif de- fixation et la pièce support. De préférence, le bottier de palier est ajusté sans jeu dans une ouverture de la pièce support et aucun épaulement ntest prévu sur ce bottier pour limiter l'introduction de la pièce support dans l'ouverture de la plaque, l'introduction étant effectuée jusqu'à ce qu'unie extrémité du bottier de palier se trouve à une distance prédéterminée des surfaces de contact. L'invention concerne également une machine électrique tournante comprenant un ensemble de rotor et de contacts tournants du type décrit ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre dun exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé sur lequel la figure unique est une coupe partielle d'un moteur à courant continu comprenant un ensemble de rotor et de contacts tournants selon l'invention. La figure représente donc un moteur à courant continu qui comporte un carter 1 comprenant un flasque 2 et un stator 34, un rotor 3, un collecteur 4 et un bottier 5 monté dans le carter. Le rotor, le collecteur, et le bottier 5 forment un sous-ensemble appelé ci-après ensemble de rotor et de contacts tournants. Deux balais 6, dont un seul est représenté, sont également montés dans le carter. En ce qui concerne plus particulierament l'ensemble de rotor et de cnntacts tournants, le rotor 3 comporte un corps 7 portant des enroulements 8 qui ne sont représentés que schématiquement à la partie inférieure du dessin. Le corps du rotor 7 est constitué par une pile de tôles assemblées par des rivets 9, dont un seul est représenté, ces rivets 9 fixant également le corps de rotor 7 sur une plaque support 10. Le corps du rotor 7 est percé dtune ouverture centrale il et la plaque support 10 est disposée sur une extrémité de l'ouverture 11. La plaque support 10 comporte une surface intérieure 12 usinée avec précision et un anneau d'encoches en forme trapézoXdale 13 centré sur ltaxe du rotor. La plaque support 10 comporte également une ouverture centrale 14 circulaire dans un manchon 15. Le collecteur 4 est constitué par un corps isolant 16 portant plusieurs lames électriques 17 sur lune de ses surfaces 18. La surface 19 opposée du corps isolant 16 s'appuie contre la surface intérieure 12 de la plaque support 10, sans interposition de couche adhésive. Plusieurs bossages 20 sont m saillie sur la face 18 du corps 16 et pénètrent dans les encoches 13 de la plaque support 10. Un conducteur 21 associé avec chacune des lames 17 pénètre dans chaque bossage 20 pour être connecté à une extrémité, non représentée, de l'un des enroulements 8. La figure ne montre pas la connexion électrique entre les enroulements 8 et les conducteurs 21. Cette connexion est établie en déformant les conducteurs 21, depuis leur forme représentée sur la figure, tjusqussà une forme en crochet, en enfilant une extrémité du conducteur dans le cochet ainsi formé et en exécutant un soudage en plaçant une électrode contre les lames 17 et l'autre électrode contre les extrémités en crochet des conducteurs 21. Les lames 17 se trouvent dans un plan perpendiculaire à taxe de rotation du rotor 3. Le bottier de palier est ajusté à cannelures dans l'ouverture. 14 de la plaque support 10 et sort par une ouverture centrale 22 dans le corps 16 du collecteur 4. L'ensemble de rotor et de contacts tournants comporte en outre un dispositif de fixation qui consiste en une rondelle isolante 23 et une bride 24 "SPIRE" enfi lées sur le bottier 5.La bride 24 comporte des dents en anneau dirigées Vers l'intérieur, inclinées vers l'extérieur du plan de l'anneau. La bride 24 est fixée sur la surface extérieure du bottier 5 et 8 appuie contre le corps isolant 16 de manière que sa surface 19 soit en contact avec la surface intérieure 12 de la plaque support 10, Le boîtier de palier 5 contient une douille 25 en métal fritté qui entoure un arbre 26 qui sert à supporter ensemble de rotor et de contacts tournants à l'intérieur du carter 1. Tarbre 26 est fixé sur une paroi d'extrémité du carter 1 opposée au flasque 2. Un prolongement 27 usiné du boitier de palier 5 sort à l'extérieur du flasque 2 et remplit la fonction dtarbre de sortie du moteur.Ce prlongement comporte un épaulement 28 supporté dans un palier 29 de métal fritté fixé sur le flasque 2. Chacun des balais 6 est monté de manière à coulisser axialement sur une colonnette de contact 30, en étant poussé par un ressort 31 contre les lames 17 du collecteur 4. Pour fabriquer l'ensemble de rotor et de contacts tournants décrits ci-dessus, le collecteur 4 est réalisé en moulant le corps 16 dans un moule dans lequel sont supportés les lames 17 et les conducteurs 21. nsuite, les faces des lames 17 sont dressées par une opération d'usinage, de même que l'ouverture 22 du corps 16, et les intervalles entre les lames 17 sont nettoyés. Cette opération est relativement facile car elle est exécutée avant que le collecteur 4 ne soit monté dans le rotor 3. Le rotor 3 et la plaque support 4 sont fabriqués en empilant les tôles et la plaque support 10, et en les assemblant par les rivets 9. Avant cette opération d'assemblage, la surface intérieure 12 de la plaque support 10 a été usinée avec précision de manière è être perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor 3. Après l'opération d'assemblage, le collecteur 4 est introduit dans llou- verture 11 du corps 7 ,jusqu'd ce que la surface 19 du corps-16 s'appuie contre la surface intérieure 12 de la plaque support 10. Il faut noter que la surface 19 du corps 16 peut etre réalisée avec une grande précision par l'opération de moulage. Ensuite, le bottier de palier 5 est introduit dans ltouver- ture 14 de la plaque support 10 jusqu'à ce que son extrémité 32 se trouve à une distance prédéterminée de la surface des lames 17. La rondelle isolante 23 est ensuite enfilée sur le bottier 5 jusqu'à ce qu'elle s'appuie contre la surface 18 du corps t6, et la bride 24 est forcée sur la surface extérieure du bottier 5, en appui contre la rondelle 23. Cette opération pousse fermement et avec exactitude la surface 9 contre la surface 12 et assure que les surfaces des lames 17 se trouvent exactement perpendiculaires à l'axe de rotation du rotor. Ensemble ainsi réalisé est ensuite introduit dans une machine de bobinage qui bobine les enroulements 8 dans des encoches, non représentées, du corps de rotor 7.Les extrémités des différents enroulements sont ensuite bouclées autour des conducteurs 21 de la manière décrite ci-dessus et y sont fixées par soudage,-également de la manière décrite. Après cette opération, il suffit d'ùn très léger polissage des surfaces des lames 17 pour éliminer les projections dues à la soudure. Cette opération ne produit aucun copeau. Enfin, l'ensemble décrit ci-desus est introduit dans le carter 1 de manière que l'arbre 26 pénètre dans la douille; 23 et le flasque 2 est mis en position de manière que le palier .29 soit enfilé autour de ltépaulement 28. Enfin, le flasque 2 est fixé au carter 1 par une opération de refoulement. L'ensemble décrit ci-dessus de rotor et de contacts tournants et son procédé de fabrication présente les avantages ci-après. La suppression de la couche adhésive entre les surfaces 12 et 19 en regard élimine l'opération d'usinage destinée à dresser les surfaces des lames 17, ce qui élimine les problèmes d'élimination des copeaux. Par ailleurs, aucun outillage spécial n'est nécessaire pour usiner les surfaces des lames 17 lorsqu'elles sont assemblées- à l'intérieur du rotor 3. La fabrication du bottier de palier 5 sans aucun épaulement d'appui contre la plaque support 12 permet un positionnement précis de l'extrémité 32 du bottier 5 par rapport à la surface des lames 17. C'est là une dimension importante car elle influe sur la longueur maximale des balais 6 qui peuvent être montés. Les balais 6 peuvent être d'autant plus longs que cette dimension est établie avec précision, ce qui augmente au maximum la duré du fonctionnement du moteur avant que le remplacement des balais soit né-cessairs. En raison de l'absence d'appui contre la plaque support 10, le boitier de palier 5 peut être usiné très facilement, avec un minimum de déchets. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art à ensemble qui vient d'être décrit et illustré sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS t - Ensemble de rot or et de contacts tournants pour une machine électrique tournante, caractérisé en ce qugil comporte un corps de rotor traversé par une ouverture axiale, irne pince support fixée sur le corps du rot or devant une extrémité de ladite ouverture, un corps isolant de l'électricité monté dans ladite ouverture, des contacts tournants supportés par lune des faces dudit corps isolant de l'électricité et disposés dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor, une face opposée dudit corps isolant de l'électricité étant appuyée contre une face intérieure de ladite pièce support, ensemble comportant également un bottier de palier disposé axialement dans ledit corps du rotor, à-partir de ladite pièce support et dans une out verture dudit corps isolant de l'électricité, et un dispositif de fixation fixé sur ledit bottier servant à pousser ladite autre face dudit corps isolant de l'électricité contre ladite surface intérieure de ladite pièce support, aucun adhésif n'étant interposé entre les surfaces en regard du corps isolant de l'élec- tricoté et de la pièce support. 2 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ie dispositif de fixation se présente sous la forme d'une bride élastique consistant en un anneau portant des dents dirigées vers l'intérieur, lesdites dents étant inclinées dans une direction sortant du plan de l'anneau. 3 - Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le bottier de palier pénètre dans une ouverture de la pièce support, sans aucun épaulement limitant l'introduction du boîtier de palier dans l'ouverture de la pièce support. 4 - Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que le boîtier de palier est ajusté sans jeu dans l'ouverture. 5 - Procédé de fabrication dcun ensemble de rotor et de contacts tournants pour une machine électrique tournante, procédé caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à réaliser un corps de rotor percé dune ouverturé axiale, à fixer une pièce support sur le corps de rotor devant une extrémité de ladite ouverture, à introduire un corps isolant de l'électricité portant des contacts électriques sur une face dans l'ouverture jusqu'à ce qu'une face opposée dudit corps isolant de l t électricité appuie contre une face intérieure de la pièce support, sans interposition d'une couche adhésive entre les deux surfaces en appui, à fixer un boîtier de palier sur la pièce support de manière qutil passe dans une ouverture du corps isolant de lélec- tricoté et à fixer un dispositif de fixation sur le bottier de palier pout maintenir le corps isolant de l'électricité entre le dispositif de fixation et la pièce support. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le bottier de palier est ajusté sans jeu dans une ouverture de la pièce. support, aucun épaulement n'étant prévu sur le boîtier de palier pour limiter son introduction dans ltouverture de la pièce support, lintroduction étant effectuée jusqu'à ce qu'une extrémité du boîtier de palier se trouve à une distance prédéterminée des surfaces de contact. 7 - Machine électrique tournante, caractérisée en ce quelle comporte un ensemble de rotor et de contacts, tournants selon l1une quelconque des revendications t à 4.