Brevet FR2380658A1 — publié le 19780908

La présente invention concerne la fabrication de micro-moteurs à courant continu, susceptibles de multiples applications en mécanique légère, avec une tension d'alimentation de l'ordre de 1,5 à 24 volts, notamment pour actionner des jouets ou des accessoires automobiles. De tels micro-moteurs sont bien connus dans leur structure générale. Ils comportent généralement un corps cylindrique formant boîtier, un aimant inducteur coaxial et un rotor induit également coaxial à l'ensemble. A ses extrémités le corps cylindrique est fermé par deux flasques dont 1'un fait le plus souvent partie intégrante du corps cylindrique. Chacun des deux flasques comporte en son centre un palier traversé par l'arbre du rotor qui forme l'arbre moteur. Sur le plan électrique le rotor comporte des bobinages reliés à un collecteur monté sur l'arbre du rotor. L'alimentation électrique de ces bobinages se fait par l'intermédiaire de fiches d'alimentation traversant le flasque du côté du collecteur électriquement reliées à des frotteurs ou charbons coopérant avecle collecteur. Bien qu'une telle structure générale soit connue depuis longtemps, elle n'est pas sans poser de multiples problèmes précisément dans le cas de micro-moteurs où la miniaturisation des pièces exige un montage très précis avec des interventions manuelles délicates. Les tolérances de montage deviennent alors très étroites et les risques de défectuosités augmentent. Dans la construction traditionnelle, l'achèvement du montage comporte le sertissage des flasques d'extrémité sur le-corps, cette fixation interdisant pratiquement toute in terventon ultérieure sur le moteur en cas de défectuosité ou de mauvais fonctionnement. De telles imperfections sont très souvent dues au fait que le montage précis des frotteurs dans leur relation de coopération avec le collecteur est une opération délicate; pour cela, on est le plus souvent amené à une opération distincte, par exemple en associant les frotteurs à une pièce spécifique qui est montée séparément. L'invention concerne un nouveau procédé de montage d'un tel moteur du type connu dans lequel un aimant inducteur et un rotor induit muni d'un collecteur sont emboîtés dans un corps cylindrique coaxial, ce procédé de réalisation se caractérisant par une succession d'opérations de montage dont le choix individuel et la combinaison d'ensemble permet une grande efficacité de montage et une grande fiabilité pour le moteur ainsi monté. Les diverses opérations de montage sont évidement rendues possibles par une structure adaptée des différentes pièces assemblées, les adaptations étant liées aux opérations spécifiques de montage Plus précisément le procédé de éa- lisation selon l'invention utilise essentiellement pou l'as- semblage les différentes pièces ou sous-ensembles suivants :: - un corps tubulaire ouvert à ses deux extrémités et muni des deux côtés d'éléments d'encliquetage qui sont de préférence des pattes rabattues; - un aimant inducteur; - un rotor-induit à plusieurs piles et muni d'un collecteur généralement cylindrique - un premier flasque pour fermer le corps cylindrique et servir de palier à l'arbre du rotor du côté opposé au collecteur; - un second flasque pour fermer le corps cylindrique et servir de palier à l'arbre du rotor du côté du collecteur, ce second flasque servant également de portefrotteurs. Les deux flasques précités constituent des éléments essentiels pour permettre le montage selon l'invention. Sur le plan mécanique, ils comportent les caractéristiques suivantes - Ils peuvent généralement s'adapter sur le corps cylindrique à la manière d'un bouchon muni d'un rebord de butée et de retenue; - ils comportent à leur périphérie des moyens d'encliquetage à rotation sur le corps cylindrique, de préférence dans une relation de coopération du type "à baîonnette"; - en leur centre ils portent un palier flottant pour le montage de l'arbre du rotor, un tel palier permettant, par son caractère flottant, un léger débattement du flasque par rapport à l'arbre. Comme on l'a indiqué plus haut, le flasque de fermeture du c8té collecteur porte les balais ou frotteurs qui ont la forme de leviers pivotants, armés par des ressorts. Dans ce flasque, sont ménagées deux ouvertures susceptibles d'être traversées par des tiges ou broches formant butées de montage, aptes à maintenir les frotteurs dans une position écartée où ils sont loin du centre du flasque, ce qui est indispensable pour leur montage par rapport au collecteur. A partir de tels éléments, spécialement adaptés, le procédé de montage selon l'invention fait notamment intervenir les opérations suivantes - on monte le premier flasque sur le corps cylindrique par un encliquetage à rotation - on monte le rotor muni de son collecteur dans le corps cylindrique, l'axe du rotor s'engageant dans le palier flottant du premier flasque - on arme les frotteurs du second flasque en position écartée, et on amène le second flasque sur l'ouverture du corps cylindrique du côté du collecteur, l'arbre du rotor s'engageant dans le palier central du second flasque ; à ce moment, les balais frotteurs, maintenus écartés , se trouvent en vis-à-vis du collecteur sans être en contact avec lui - on relâche les frotteurs qui viennent en contact avec le collecteur, dans un déplacement transversal; - on encliquette par rotation le second flasque sur le corps cylindrique, dans un mouvement qui ne perturbe pas la position relative des frotteurs et du collecteur. Ee mode de montage est particulièrement efficace et fiable : la présence de paliers flottants facilite le montage du rotor dans le premier flasque, ainsi que le montage du second flasque porte-frotteurs. La technique utilisée permet un-montage simultané des frotteurs, dans leur position exacte de fonctionnement, et du second flasque. De plus, le montage des flasques à l'aide d'un encliquetage à rotation rend le moteur entièrement démontable à toute phase de sa fabrication et après son achèvement même. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe du moteur fabriqué selon l'invention; - la figure 2 est une vue de côté de son rotor; - la figure 3a est unie vue en élévation de l'extérieur du premier flasque de fermeture - la figure 3b représente une vue en élévation de l'intérieur de ce premier flasque; - la figure 3c représente une vue de côté de ce premier flasque; - la figure 3d représente une coupe axiale selon la ligne de coupe D-D de la figure 3a; - la figure 4a représente une élévation de l'extérieur du second flasque,côté collecteur - la figure 4b représente le second flasque en élévation de l'intérieur du moteur; ; - la figure 4c représente une vue en coupe selon la ligne de coupe C-C de la figure 4a; - la figure 4d représente une vue en coupe selon la ligne de coupe D-D de la figure 4a; - la figure 4e représente une vue en coupe selon la ligne de coupe E-E de la figure 4b; - la figure 5 représente une élévation de l'intérieur du second flasque complètement équipé, dans une position de pré-montage; - la figure 5a représente une vue debout du moteur terminé côté collecteur; - les figures 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, représen tent schématiquement diverses phases du montage selon l'invention. On décrira tout d'abord la constitution générale du moteur avant de décrire son assemblage caractéristique. I1 comprend un corps extérieur 100 formant boîtier, cylindrique, comportant à son extrémité des pattes d'accrochage 110. A l'intérieur du corps est monté un aimant inducteur 150, cylindrique, coaxial au boitier 100. Dans l'axe du système est monté un rotor induit 500 comportant un axe central 510, des tôles empilées 520 enfilées sur cet axe, trois bobinages 530 régulièrement répartis, et un collecteur cylindrique 550, électriquement relié aux circuits des bobinages 530. Du côté opposé au collecteur le corps 100 est fermé par un premier flasque 200, circulaire, comportant en son centre un évidement 210 traversé d'une ouverture centrale 211. Ce flasque est avantageusement réaliés par moulage par injection d'une matière plastique telle que le Nylon. Dans cet évidement est monté un palier flottant 600. Ce palier flottant est constitué d'un joint en 0, 610, élastiquement déformable et compressible (Néoprène) enfoncé dans l'évidement cylindrique 210 dans lequel il s'ajuste, et d'un coussinet en bronze autolubrifiant 620 d'une forme telle qu'il enferme le joint en O dans l'évidement 210 (voir figure 1); le coussinet possède un alésage 621. L'arbre 510 du rotor est logé dans l'alésage 621 qui constitue la portée du palier 600 et traverse librement l'ouverture 211 du flasque 200. Comme le montre bien les figures 3a, 3b, 3c, 3d, le flasque 200 comporte à sa périphérie une section cylindrique 220 susceptible de pénétrer de façon ajustée à l'intérieur du corps 100, et un rebord 230. En des emplacements régulièrement répartis de sa périphérie, il comporte trois ensembles de montage 240, chaque ensemble étant constitué par une encoche 241 ménagée dans le corps 220 tout entier et dans une partie du rebord 230, communiquant avec une seconde encoche 242 ménagée dans le rebord 230. Dans une direction axiale (de bas en haut sur la figure 3c), l'encoche 241 ouverte vers le bas est interrompue vers le haut pas un rebord 241a. A l'inverse, l'en coche 242, ouverte vers le haut est interrompue vers le bas par un rebord 242a.Les extrémités des rebords 241a 242a sont sensiblement en vis-à-vis : on reconnaît dans la disposition des deux encoches 241 et 242 opposées la configuration femelle classique pour un montage par encliquetage à rotation du type à baîonnette. Du côté du collecteur, le corps 1 est fermé par un second flasque 300 ayant sensiblement la meme constitution que le flasque 100 : évidement 310 contenant un palier flottant 600, section cylindrique 320 à sa périphérie, rebord 330, ensembles de montage régulièrement répartis 340, comportant des encoches 341, 342 ; on ne le décrira pas en détail et on indiquera simplement que les références 300 à 342a correspondent aux références 200 à 242a, au chiffre des centai nes près, pour désigner les éléments homologues. De façon complémentaire, le flasque 300 comporte deux fentes 350 pour le passage de languettes de contact, deux éléments tubulaires internes 3fur0 pour le montage des f--eurs, deux paires de butées 370 pour le montage des ressorts spiraux servant à armer les frotteurs. Enfin, deux trous de montage 380 traversent le flasque 300. On ne décrira pas les divers élements de repérage ou de détrompage. Les figures 5 et 5a illustrent les deux faces du flas que 360 après montage des pièces qui lui sont accessoires deux languettes de contact 450 sont montées dans les fentes 350 ; deux frotteurs 460 ayant la forme de leviers coudés sont montés par des axes 460a sur les éléments tubulaires 360. Ces frotteurs sont armés par des ressorts spiraux 470 enroulés sur les éléments tubulaires 360 et dont une extrémité 470a est maintenue par les butées 370, alors que leur autre extrémité 470b repousse toujours le frotteur vers le centre du flasque 300. Des liaisons électriques souples 490 associent chacun des frotteurs 460 à la languette de contact 450 homologue. Dans la position représentée à la figure 5, les deux frotteurs 460 sont maintenus dans une position d'écartement loin du centre, contre l'action des ressorts 470 à l'aide de deux bro ches de montage 700 engagées dans les deux trous 380. Les éléments de structure du moteur ayant été ainsi définis, on décrira maintenant de façon plus complète en se référant aux figures 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, le procédé de montage dans son détail. La figure 6a montre un flanc métallique en acier 100, rectangulaire muni de pattes 110. Ce flanc est roulé en cylindre pour constituer le corps du moteur. Du côté du cylindre qui sera opposé au collecteur, on rabat les pattes 110 perpendiculairement à la paroi du cylindre (figure 6b). Par le côté qui sera celui du collecteur, on introduit dans le corps 100 une plasto-ferrite que l'on roule à partir d'un flanc et que l'on emmanche à la presse dans le corps 1 pour y constituer l'inducteur 150 (figure 6c). Après cette introduction, on procède au repliement des pattes 110 du corps 1 du côté du collecteur. On crée ensuite par un moyen connu (bobine à noyau) une aimantation dans la plasto-ferrite 150 pour créer deux pôles magnétiques Nord et Sud selon deux bandes symétriques de part et d'autre d'un plan médian du système 100-150. On coiffe ensuite le corps 1 par un flasque 200, déjà muni d'un palier flottant 600, et dans un mouvement d'encliquetage à rotation, on fait coopérer les pattes rabattues 110 avec les ensembles 240 du flasque 200, dans un encliquetage à rotation qui assure la fixation du flasque sur le corps 100, sa section interne 220 s'ajustant à l'intérieur du corps 100 et son rebord 230 s'appliquant contre la tranche du corps (figure 6d). On retourne le corps 1 et on engage le rotor 500, arbre en avant, du côté opposé à son collecteur 550 à l'intérieur du corps 100, par le côté restant ouvert, et on engage l'arbre 510 dans le palier 600 du flasque 200. Cet engagement est facilité par le caractère flottant du palier 600 : le coussinet 620 du palier 600 peut en effet subir un léger débattement angulaire dans toutes les directions par compression locale différentielle du joint torique 610 (figure 6e). On coiffe le corps 1, côté collecteur, par le flasque 300 équipé comme à la figure 5, les deux tiges de montage 700 retenant les frotteurs 460 dans une position écartée , également comme représenté à la figure 5. On amène ainsi les parties frottantes des frotteurs 460 à la hauteur du collecteur, tandis que l'arbre 510 s'engage aisément dans le palier flottant (figure 6f). On retire alors les tiges 700 et les frotteurs 460 viennent s'appliquer correctement contre le collecteur 550. Cela fait, on encliquette à rotation, comme on l'a fait pour le flasque 200, le flasque 300 sur les pattes rabattues 110 du corps 100 (figure 6g). I1 importe de remarquer que cet encliquetage par rotation ne risque pas de perturber la coopération des frotteurs 460 et du collecteur cylindrique 550, puisque le mouvement de rotation s'effectue autour de l'axe du collecteur cylindrique. Le moteur est alors pret aux premiers essais de fonctionnement. En cas de mauvais fonctionnement, il est clair que l'on peut désencliqueter les flasques pour procéder aux interventions éventuellement nécessaires. En fin d'opération, on peut par un poinçonnage rabattre les rebords 241a et 341a dans les encoches 241 et 341 pour bloquer en place les pattes 110 correspondantes. Après une telle opération, une certaine résistance s'oppose au démontage des flasques 200 et 300, bien que lton puisse encore, pour une réparation éventuelle, ramener à force les rebords 241a et 341a hors des encoches 241 et 341 , pouvoir ensuite désencliqueter. Le moteur reste ainsi parfaitement démontable à tout stade de son emploi. On voit finalement que le procédé de montage selon l'invention est particulièrement rationnel et fiable, grâce une sélection judicieuse de la structure des différentes pièces et aux modes de coopération entre elles. I1 permet, avec une chaîne de montage comportant une douzaine de postes de travail faisant intervenir des outils ou machines très simples, une production de plusieurs centaines de moteurs à l'heure. Le taux de rebut après contrôle des moteurs ainsi fabriqués reste en toute circonstance inférieur à cinq pour mille. REVENDICATIONS 1. Un procédé de réalisation d'un micro-moteur électrique à courant continu, du type comportant un corps cylindrique servant de support à un aimant inducteur coaxial fermé par deux flasques d'extrémité et à l'intérieur duquel est monté un rotor à collecteur cylindrique dont l'arbre est supporté par les flasques, caractérisé par la combinaison des opérations suivantes a) on forme un corps cylindrique ouvert à ses deux extrémités et muni d'éléments d'encliquetage b) on associe au corps cylindrique un système inducteur aimanté c) on monte par encliquetage un premier flasque à une extrémité du corps cylindrique, ce premier flasque étant muni d'un palier flottant;; d) on introduit le rotor dans le corps, collecteur cylindrique en arrière, l'arbre du rotor s'engageant facilement dans le palier flottant e) on coiffe la seconde extrémité du corps cylindrique par un second flasque muni d'un palier flottant et supportant des frotteurs armés élastiquement, des butées de montage retenant les frotteurs en position écartée de telle sorte que l'arbre du rotor s'engage facilement dans le palier flottant et les frotteurs arrivent en regard du collecteur cylindrique f) après un éclipsage des butées qui amène les frotteurs en contact avec le collecteur, on encliquette à rotation le second flasque sur le corps. 2. Un procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le corps cylindrique est formé par roulage d'un flanc métallique comportant des pattes qui, après rabattement, constituent ses éléments d'encliquetage 3. Un procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les flasques comportent à leur périphérie plusieurs ensembles de montage constitués par deux encoches successives susceptibles de coopérer avec les pattes dans un encliquetage à rotation du type à balonnette. 4. Un procédé selon la revendication 3, caractérisé par une opération finale dans laquelle on repousse un rebord d'encoche pour bloquer en place les pattes encliquetées. Un Un procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les butées de montage sont des broches renfilées dans des trous de montage traversant le second flasque et que leur éclipsage s'opère par retrait. 6. Un procédé selon 11une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les paliers flottants sont réalisés par montage, dans un évidement cylindrique des flasques, d'un joint en O élastiquement compressible et d'un coussinet métallique autolubrifiant enfermant le joint dans l'évidement et formant la portée du palier, un tel montage permettant un débattement angulaire en toute direction du coussinet et facilitant l'introduction de ltarbre du rotor. 7. Les moteurs électriques réalisés selon le procédé de lune des revendications 1 à 6.