Brevet FR2410381A1 — publié le 19790622

La présente invention a trait aux machines électriques à collecteur, en particulier aux petites machines/moteurs universels électriques, et plus particulièrement à la glissière et à la transmission de courant à l'induit à collecteur par des balais de commutation spéciaux. L'utilisation de balais de commutation en vue de la réalisation d'une liaison électrique glissante avec l'induit à collecteur est connue. Les balais de commutation sont guidés dans la plupart des cas d'application connus dans des glissières métalliques. La fabrication de ces glissières métalliques de balais steffectue principalement à partir de profilés de laiton étirés possédant différentes géométries. Il a déjà été proposé (Demande de brevet DT-AS 1.263.917) de réaliser l'alimentation en courant par l'intermédiaire des ressorts de balai, ces derniers présentant sur toute leur longueur au moins deux couches métalliques, une couche métallique élastique à faible conductibilité électrique et à élasticité élevée et au moins une couche de métal léger à conductibilité élevée et à faible élasticité. Des ressorts du type proposé peuvent être utilisés afin de créer la force élastique nécessaire pour des balais de commutation et acheminer des courants d'intensité allant jusqu'à 10 ampères. Il a été constaté que dans le cas de telles applications, des problèmes se posent, dont l'un est la nécessité de réaliser un contact électrique satisfaisant entre l'extrémité du ressort et le balai de commutation. Ce problème se complique encore par le fait que lorsqu'un ressort hélicogdal est comprimé, ses spires se dilatent facilement, et loraque ces spires sont adaptées autour d'un prolongement cylindrique du balai de commutation, une compression du ressort provoque une réduction de la force de contact et vraisemblablement une formation d'arc. Les liaisons électriques entre les extrémités de ressort et les balais de commutation et la coiffe obturant la glissière du balai ne suffisent pas pour obtenir un trajet satisfaisant à faible résistance pour le courant.De plus, lorsque le ressort est en acier, des courans supérieurs à 0,25 ampère ne peuvent plus etre acheminés avec une capacité ou un rendement notable. Il est en outre connu (Demande de brevet DT-OS 1.926.203) de délivrer le courant au balai de commutation et ainsi à l'induit à collecteur par l'intermédiaire d'un système se composant d'une cuvette, d'un ressort de balai et de conducteurs électriques flexibles encastrés dans le balai. Ce type de réalisation est cher, mais nécessaire, lorsqu'on utilise des ressorts en acier. Afin d'acheminer le courant par l'intermédiaire d'un contact faiblement ohmique, stable, une grande attention est consacrée à l'armature da balai de commutation. En général, la fixation du fil électrique flexible sur le corps du balai est obtenue par serrage, vissage, rivetage ou soudage.L'utilisation de torons de cuivre encastrés dans le corps de balai de longueur conssidé- rable représente une dépense inutile en matériau cuivreux et ainsi un coût de matériau et de main-d'oeuvre inutilement élevé. Cette dépense se répercute de manière particulièrement défavorable dans le cas de moteurs électriques, qui sont utilisés dans des appareils qui doivent être fabriqués en série. Il est en outre connu (L-PS 120.730, DT-OS 1.763.023) d'effectues l'alimentation en courant au balai de commutation par l'intermédiaire de la glissière de balai conductrice, métallique, le ressort exerçant la pression sur le balai ne participant pas à l'amenée de courant. La transmission de courant s'effectue dans ce cas par le contact entre le balai de commutation et sa glissière métallique. Ce contact est, par suite de son mécanisme, peu fiable et soumis, par suite des mouvements du corps de balai par rapport à la glissière métallique de celui-ci, à des vibrations considérables.Ces vibrations, causées par des oscillations et des mouvements mécaniques du balai, font que des arcs électriques prennent naissance entre la glissière métallique du balai et le balai lui-meme. Ces arcs électriques provoquent, par rupture de contact entre la glissière et le balai, une usure localisée importante des constituants du contact, naturellement en particulier du balai de commutation, tandis que l'usure de la glissière est plus faible, cependant par formation de cratères d'arc, le contact satisfaisant avec le balai est réduit et la friction entre les deux partenaires du contact est accrue, si bien que la sécurité de contact du balai au collecteur s'affaiblit. Du fait de ces phénomènes, des blocages des balais peuvent se produire, conduisant à une panne générale de la machine électrique.Des glissières de balai, en particulier celles de petits moteurs électriques sont habituellement fixées à un support en papier ou en tissu bakélisé. Elles sont façonnées à partir d'une tôle de laiton en un support en forme de douille qui entoure le balai sur quatre côtés et possède des pattes de retenue en vue de l'accrochage au support de papier ou de tissu bakélisé (DX-OB 2.142.517, DT-OS 1.936.117). I1 est connu (I?TÂs 1.148.646, DX-GM 1.957.786), en vue de réduire la friction entre la glissière et le balai, d'équiper au moins des quatre côtés de la glissière sur une partie de leur largeur, d'une excroissance. La glissière est ainsi réalisée avec une section transversale correspondant à la périphérie d'un rectangle et d'un cercle superposés. Habituellement, de telles glissières réalisées en tôle de laiton sont équipées de bornes pour l'alimentation en courant, qui s'effectue alors par l'intermédiaire des parois de la glissière. L'inconvénient de la réalisation citée en premier lieu réside d'une part dans le fait que dans le cas d'une glissière à quatre côtés du balai de commutation, la friction entre le balai et les parois de la glissière est relativement importante, si bien que le balai peut suivre difficilement les inévitables oscillations du collecteur. Il est en outre désavantageux que le ressort de pression de balai cylindrique ne possède aucun guidage précis, l'amenant à fléchir latérale ment, la force de contact entre le balai et le collecteur étant ainsi sensiblement réduite.La réalisation citée en dernier lieu avec deux excroissances prévues sur les parois latérales de la glissière du balai réduit sans doute la friction entre le balai et sa glissière et assure au ressort de pression du balai, dans le sens du glissement du balai, un guidage assez satisfaisant, mais n t assure aucun contact électrique fiable en vue de l'alimentation en courant par l'intermédiaire des parois de la glissière, car la surface de contact est interrompue ou sensiblement réduite par ces excroissances. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients inhérents à l'étant décrit de la technique, dtaccrolatre la capacité de fonctionnement et d'obtenir un bénéfice économique considérable dans le cas de la fabrication en série de machines électriques. L'invention a pour objet de développer une glissière de balai simple à un coat favorable, et un balai de commutation, qui évite l'usurpe par arc électrique grâce à une réalisation améliorée des surfaces de contact entre la glissière métallique du balai et ce dernier, et d'obtenir un guidage précis du ressort de pression du balai, ainsi qu'une économie en métaux lourds non ferreux. Ce problème est, selon l'invention, résolu par le fait que la glissière du balai est réalisée de telle sorte qu'au moins une surface latérale de la glissière possède un contact électrique avec toute la surface latérale du balai limitée par le bord aval de celui-ci et par le fait que la surface latérale de la glissière en vis-à-vis présente, sur toute sa largeur ou sur une partie de celle-ci, une empreinte en vue du guidage d'un ressort de pression du balai. Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait que la glissière du balai est façonnée à partir de seulement un morceau de tôle d'acier étamé ou de tôle d'aluminium traité superficiellement, en une glissière en forme de douille pour le balai. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'empreinte dirigée dans le sens opposé au sens de rotation, est réalisée en forme de V, semi-circulaire, rectangulaire ou tronconique, dans laquelle un ressort hélicoïdal de pression du balai est reçu ou guidé sur une partie de sa périphérie. Une autre caractéristique réside dans le fait que la surface ou seulement la surface de contact du balai est revêtue d'une mince couche métallique. Selon une dernière caractéristique de l'invention, le ressort de pression de balai porte un revêtement électriquement isolant ou celui-ci est lui-même fabriqué en matériau électriquement isolant. L'invention sera expliquée ci-après en détail à l'aide d'un exemple de réalisation, en regard des dessins annexés. La Fig. 1 représente, en élévation latérale en coupe, une glissière de balai et un balai de commutation. Les Fig. 2 et 3 sont une coupe de la glissière de balai selon la Fig. 1 avec une empreinte en V. La Fig. 4 est une coupe d'une autre section de la glissière de balai, qui comporte une empreinte semi-circulaire en vue du guidage de ressort de pression de balai. La Fig. 5 est une coupe d'une autre forme de réalisation de la glissière de balai selon la Fig. 1, qui possède une empreinte rectangulaire. Les Fig. 6 et 7 représentent une autre forme de réalisation de l'invention, dans laquelle l'empreinte est tronconique, la surface de recouvrement de l'empreinte selon la Fig. 6 étant sectionnée. Les formes de réalisation représentées sur les figures de glissières de balai et de balais de commutation comportent une glissière de balai 1 réalisée en matériau conducteur et obtenue par pliage à partir d'une bande de t3le métallique, dans laquelle se trouve un balai de commutation 3, chargé par un ressort de pression 5, déplaçable longitudinalement, le bord aval du balai, dans le sens de rotation du collecteur 6 étant référencé par le chiffre 2. La surface latérale de la glissière 7, se trouvant en vis-à-vis du bord aval 2 du balai, possède sur toute sa largeur ou sur une partie de sa largeur, une empreinte 4, dirigée dans le sens opposé au sens de rotation du collecteur 6, qui sert au guidage du ressort de pression 5 le long du sens de glissement du balai 3. Dans des cas d'application particuliers, le balai 3 peut être revêtu de toutes parts d'une mince couche métallique 7, pouvant être déposée par nickelage chimique, placage, collage ou laminage. Dans la plupart des cas d'application, en particulier dans le cas de moteurs pour appareils électroménagers, il suffit de revêtir seulement une surface latérale du balai 3 d'une couche métallique 7. Cette couche métallique est alors avantageusement déposée sur la surface latérale du balai 3, limitée par le bord aval 2 du balai. La couche métallique 7, gracie à une aptitude très satisfaisante au contact et grâce à sa résistance mécanique et à l'électro-érosion élevée, assure le contact avec la glissière métallique 1 et diminue considérablement l'usure par arc électrique par rupture de contact.Dans l'exemple du dispositif représenté sur la Fig.1, le balai 3 glisse dans une glissière conductrice 1. Une liaison 8 directe est fixée à la surface latérale de la glissière 1 en vue de l'alimentation en courant. Il est également possible de prévoir dans le flan de bande de tôle pour la glissière 1 obtenue par pliage, une bande de raccordement au courant, munie d'une cosse de soudage, à laquelle est soudée la liaison 8 fermant le circuit électrique. La bande de raccordement au courant est alors dimensionnée de sorte que par pliage à angle droit, elle recouvre complètement l'extrémité de la glissière 1 en face duclecteur 6 et forme une surface de butée pour le ressort de pression 5. Sur les Figes. 2 à 7, sont représentées des formes de réalisation de la glissière I présentant différentes géométries.Par suite de la friction, le balai 3 est poussé avec son bord en aval 2 contre la surface latérale plane de la glissière 1. Par suite de la grande surface de contact entre la glissière 1 et le balai 3, on obtient un contact électrique sur car au moins une des surfaces latérales du balai 3 est adjacente à toute la paroi latérale plane de la glissière 1. Le contact est encore amélioré si le balai 3 est revêtu d'une mince couche métallique 7. Le pressage superficiel du balai 3, est dans le cas de réalisation selon l'invention de la glissière 1 et du balai 3, considérablement réduit vis-à-vis de solutions connues, de sorte que des balais particulièrement tendres ne subissent pas les brûlures et les stries précitées.Pour des domaines d'application déterminés, en particulier dans le cas de moteurs de plus grande puissance, il peut être nécessaire d'éviter l'alimentation en courant par le ressort de pression 5, étant donné que celuici porte un revetement électriquement isolant ou est réalisé en matériau électriquement isolant. Pour l'utilisation de balais tendres, par exemple en graphite, la glissière 1 réalisée selon l'invention est extrêmement avantageuse, car des cuvettes de ressort, des torons de cuivre et une opération d'encastrement sont supprimés. L'encastrement des torons de cuivre dans le cas de balais tendres est encore extrêmement difficile. Â partir des coupes transversales de glissière de balai représentées sur les Figes. 2 à 7, on voit que la friction de glissement du balai 3 dans la glissière 1 est fortement réduite, la surface de contact électrique a été accrue et un guidage satisfaisant du ressort de pression 5 sur toute la longueur de la glissière 1 a été obtenu. Avantageusement, la glissière de balai 1 selon l'invention est fabriquée à partir d'une bande de tôle de fer galvanisé ou de tôle d'aluminium traité superficiellement. Les conditions techniques, par exemple la résistance à la corrosion, l'aptitude au soudage et au brasage sont identiques à la tôle de laiton utilisée habituellement. L'usinage de la tôle de fer galvanisé n'entraîne aucune dépense supplémentaire. Grâce à la mise en oeuvre du matériau cité, on obtient un bénéfice économique considérable. REVENDICATIONS 1 - Ensemble glissière de balai et balai de commutation pour machines électriques, en particulier pour petites machines à collecteur équipées de glissières de balais en tôle et d'une borne pour l'alimentation en courant, caractérisé en ce que la glissière de balai (1) est réalisée de sorte qu'au moins une surface latérale de la glissière (1) possède un contact électrique avec toute la surface latérale du balai (3) limitée par le bord aval (2) et en ce que la surface latérale de la glissière (1) située en vis-à-vis possède sur toute sa largeur ou sur une partie de sa largeur une empreinte (4) en vue du guidage d'un ressort de pression (5) du balai. 2 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qutil est façonné à partir de seulement un morceau de t81e d'acier étamé ou d'une tôle d'aluminium traité superficiellement en une glissière en forme de douille du balai (3). 3 - Ensemble selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'empreinte (4) dirigée dans le sens opposé au sens de rotation du collecteur (6) est en forme de V. 4 - Ensemble selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'empreinte (4) dirigée dans le sens opposé au sens de rotation du collecteur (6) est semi-circulaire et reçoit ou guide un ressort hélicoïdal de pression (5) de forme analogue. 5 - Ensemble selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'empreinte (4) dirigée dans le sens opposé au sens de rotation du collecteur (6) est de forme rectangulaire. 6 - Ensemble selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'empreinte (4) dirigée dans le sens opposé au sens de rotation du collecteur (6) est tronconique, la base du cone étant formée par le petit côté de la section transversale. 7 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface du balai (3) est revêtue d'une mince couche métallique (7) par nickelage chimique, placage, collage ou laminage. 8 - Ensemble selon l'une des revendications 1 et 7, caractérisé en ce que dans le balai, la couche métallique (7) n'est déposée que sur la surface latérale du balai (3) qui se trouve en contact avec la glissière métallique (1). 9 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface du ressort de pression du balai (5) porte un revêtement électriquement isolant. 10 - Ensemble selon l'une des revendications 1 et 9, caractérisé en ce que le ressort de pression est réalisé en un matériau électriquement isolant.