Brevet FR2400269A1 — publié le 19790309

On sait que certaines machines électriques tournantes comportent sur leur arbre de rotor des bagues collectrices, qui constituent des contacts glissants permettant le passage du courant entre les bobinages du rotor, dtune part, et la partie fixe de la machine, d'autre part. Les bagues collectrices des machines de ce type comportent en général deux pistes réalisées en matériau conducteur, chacune de ces pistes coopérant avec un balai ou un charbon qui vient stapruyer sur elles. Dans le brevet français 2.295.589, on a proposé une bague comportant un noyau en matière plastique emmanché serré sur l'arbre de rotor, les deux pistes collectrices de bague entourant au moins partiellement la surface extérieure du noyau et étant solidarisée du noyau par l'expansion radiale de celui-ci au mcment de son emmanchement serré sur l'arbre.Cette technique donne satisfaction mais elle oblige à opérer un emmanchement à force du noyau sur l'arbre de rotor. --------------------------------------~----~~ On a déjà décrit dans le brevet français 2.O8T.533, une bague dans laquelle les pistes collectrices sont solidarisées du noyau en raison du fait que ledit noyau est surmoulé sur les pistes collectrices : cette technique de surmoulage permet dtassu rer sans expansion du noyau la solidarisaticn des pistes collectrices avec le noyau, mais elle a l'inconvénient d'obliger à rba- liser un surmoulage avec inserts ; or, cette technique est touJours relativement délicate pour maintenir de façon satisfaisante le positionnement des inserts dans le moule et ne permet pas, sauf augmentation considérable du prix de revient; d'obtenir des bagues ayant des caractéristiques dimensionnelles à faibles tolérances. La présente invention a pour but de proposer une bague collectrice utilisable pour les machines électriques tournantes et en particulier pour les alternateurs de petite puissance destinés à assurer l'alimentation électrique des véhicules automobiles, cette bague pouvant être montée sans emmanchement à force sur l'arbre du rotor et étant constituée d'un noyau préformé et de deux pistes collectrices assemblées sur ledit noyau. La fixation des pistes collectrices sur le noyau peut être effectuée par tous moyens connus appropriés, par exemple par collage. La fixation du noyau sur arbre de rotor peut être effectuée par tous moyens connus, par exemple par collage ou injection de matière plastique dans le Jeu de montage existant entre la bague et 11 arbre. On a déjà décrit dans le brevet français 2.295.589, l'u- tilisation dtune piste collectrice ayant la forme d'un anneau à section en équerre obtenue par découpage et matriçage à partir d'un flan de tôle ; une telle piste collectrice est associée à une patte de soudure obtenue par découpage dans la portion du flan de tale qui correspond à la zone centrale de l'anneau destiné à former la piste collectrice.Le retour en équerre de chaque piste collectrice permet d'assurer la position longitudinale de la piste sur le noyau en mettant en appui ce retour en équerre contre un redent annulaire prévu sur le noyau.Ce mode de réalisation intéressant des pistes collectrices présente néanmoins un inconvénient la longueur de la patte de soudure est, en effet, nécessairement fonction du diamètre de la bague ; si le retour en équerre de la piste arrière se trouve au voisinage de l'extrémité arrière de la bague, comme cela est décrit dans le brevet français 2.295.589, la patte de soudure de la piste arrière doit s'étendre sur toute la longueur du noyau, cette longueur étant nécessairement supérieure à la somme des largeurs des deux pistes collectrices, largeurs qui sont elles-memes conditionnées par la section de passage nécessaire à l'intensité du courant dans la machine tournante0 On voit donc qu'il existe alors un diamètre minimum pour une telle bague collectrice. La présente invention a pour but de proposer une structure particulière du noyau et de ses deux pistes collectrices, cette structure permettant de réduire le diamètre minimum des bagues collectrices comportant une piste arrière du type de celle qui est décrite dans le brevet français 2.295.589.Pour obtenir cette réduction du diamètre minimum, on prévoit, selon l'invention, de disposer le retour en équerre de la piste arrière dans la zone centrale du noyau, ce qui permet de raccourcir la patte de soudure de la piste arrière d'une longueur égale à la largeur de ladite piste arrière. Cette réduction du diamètre minimum de la bague permet une réduction appréciable du prix de revient de ladite bague en raison du prix élevé du métal conducteur, dont sont constituées les deux pistes collectrices (en général, du cuivre). La présente invention a donc pour obJet, le produit industriel nouveau que constitue une bague à deux pistes collectrices, destinée à eAtre disposée sur l'arbre du rotor d'une machine élec trique tournante utilisable, par exemple, pour l'alimentation électrique des véhicules automobiles, ladite bague comportant un noyau en matière plastique solidarisé de arbre du rotor sans serrage du noyau sur l'arbre, les deux pistes collectrices avant et arrière de la bague entourant partiellement la surface extérieure dudit noyau, sur lequel elles sont fixées, et comportant chacune une patte de soudure, caractérisée par le fait que le noyau est une pièce prémoulée en forme d'anneau cylindrique et porte sur sa surface extérieure, parallèlement à une génératrice, au moins une rainure profonde, la piste arrière ayant la forme d'un anneau à section en équerre, dont la partie qui est perpendiculaire à l'axe de la bague est disposée au voisinage de la piste avant, dans la zone centrale du noyau, et porte une patte de soudure mise en place dans la rainure profonde précitée. Dans la présente deseription et dans les revendications correspondantes, on a dénommé piste collectrice avant?, la piste qui est la plus proche des bobinages du rotor, l'autre piste étant dénommée "piste collectrice arrière". Dans un mode préféré de réalisation, la rainure profonde qui contient la patte de soudure de la piste arrière s'détend sur toute la longueur du noyau ; le-noyau peut comporter une pluralité de rainures extérieures parallèles ; dans ce cas, les rainures extérieures sont, de préférence, régulièrement réparties sur tout le pourtour de l'anneau , la rainure qui renferme la patte de soudure de la piste arrière renferme également une cale isolante , la cale isolante est constituée d'au moins une saillie ménagée dans-la rainure au voisinage de la surface extérieure du 88Y ladite saillie empêchant la sortie de ladite patte hors/rainure; la rainure comporte deux saillies symétriques disposées sur toute sa longueur, ladite rainure ayant une section en T qui débouche sur la surface extérieure du noyau par ltame du T ; la piste avant de la bague est un anneau ayant une section en equerre, -le retour en équerre qui est perpendiculaire à l'axe de la bague étant disposé en vis à-vis du bobinage du rotor ; la surface extérieure du noyau comporte au moins deux portées cylindriques de diamètres différents, la portée de plus grand diamètre étant disposée du côté arrière de la bague ; la surface extérieure du noyau comporte avantageusement trois portées cylindriques de diamètres différents, les diamètres des portées cylindriques allant en croissant de l'avant vers l'ar- rière de la bague, lesdites portées étant séparées par deux redents annulaires sur lesquels s'appuient les deux retours en équerre des deux pistes de la bague. La présente invention a également pour objet le produit industriel nouveau que constitue une machine électrique tournante comportant une bague à deux pistes collectrices, chacune des pistes étant associée à un balai ou charbon, caractérisée par le fait que la bague de la machine est du type ei-dessus défini. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemples purement illustratifs et non limitatifs, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 représente, en coupe axiale, un noyau de bague selon l'invention, la coupe étant faite selon I-I de la figure 2 - la figure 2 représente une vue en bout selon Il-Il de la figure 1 ; - la figure 3 représente une coupe axiale du noyau de la figure 1 équipé de ses deux pistes collectrices ; - la figure 4 représente, en perspective, une vue partielle de la piste arrière de- la bague de la figure 3 et de sa patte de soudure. En se-référant aux figures I à 4, on voit que l'on a désigné par I dans son ensemble le noyau de la bague selon 1 'in- vention. IR noyau 1 est constitué d'une pièce unique en matière plastique moulée, cette pièce ayant la forme d'un anneau cylindrique ; la surface intérieure du noyau I est un cylindre destiné à être solidarisé avec un arbre de rotor sans serrage sur cet arbre, par exemple à l'aide d'une injection de résine dans le Jeu existant entre l'arbre et le noyau. La surface extérieure du noyau 1 comporte, dans sa zone qui est destinée à être la plus éloignée des bobinages du rotor, une portée cylindrique de grand diamètre 2 destinée à récevoir la piste collectrice arrière 3 de la bague.La portée cylindrique 2 se prolonge, vers l'avant de la bague, par une portée cylindrique de diamètre plus réduit désignée par 4 sur le dessin ; la portée cylindrique 4 est destinée à recevoir la piste collectrice avant 5 de la bague. La portée cylindrique 4 se prolonge en direction des bobinages du rotor par une portée cylindrique 6 ayant un diamètre plus réduit que la portée cylindrique 4 Entre les portées cylindriques 2 et 4 se trouve ménagé un redent annulaire 2a ; entre les portées cylindriques 4 et 6 se trouve ménagé un redent annulaire 4a. Dans la surface extérieure du noyau, on a pratiqué deux rainures 7 identiques et diamétralement opposées ; les rainures 7 ont une section transversale en forme de T et débouchent à l'extérieur du noyau par l'âme du T. La piste avant 5 a une section droite en forme d 'équerre: la plus grande branche de l'équerre correspond à une partie cylindrique qui vient recouvrir la portee cylindrique 4 du noyau ; la plus petite branche de l'équerre correspond à un retour en équerre 5a, qui vient en appui contre le redent annulaire 4a. Le retour en équerre 5a de la piste 5 est relié à une patte de soudure 8 repliée pour former un étrier. La piste arrière 3 de la bague selon l'invention a une constitution voisine de celle de la piste avant. La piste 3 a une section droite en équerre : la plus grande branche de équerre définit une partie cylindrique qui vient se mettre en place sur la portée cylindrique 2 ; la plus petite branche de l'équerre définit un retour annulaire 3a qui vient s'appliquer contre le redent annulaire 2a. Une patte de soudure 9 est reliée au retour en équerre 3a de la piste 3 par une zone de liaison 9a plus étroite que la patte de soudure 9 elle-même. La zone de liaison 9a peut traverser la zone étroite de la rainure 7 et la patte de soudure 9 a une largeur légèrement inférieure à la zone large de la rainure 7 mais supérieure à celle de la zone étroite de ladite rainure 7.La patte 9 est initialement rectiligne sur toute sa longueur à partir de la zone de liaison 9a et elle peut être enfilée dans l'une des rainures 7 au moment où on met en place la piste collectrice 3 sur le noyau cette mise en place s'effectuant par coulissement de la bague 3 à partir de l'extrémité du noyau, qui comporte la portée cylindrique 6. Lorsque la mise en place de la piste 3 sur le noyau 1 est réalisée, on met en place la piste collectrice 5 par coulissement dans le même sens que pour la riste 3, ce coulissement étant effectué jusqu'à mise en appui du retour 5a contre le redent annulaire 4a. On replie ensuite en forme d'étrier les extrémités des pattes 8 et 9. La solidarisation des pistes 3 et 5 sur le noyau est assurée, de façon connue, par collage. I1 convient de remarquer que la réalisation, qui vient d'etre décrite permet de ramener dans la zone centrale du noyau le retour en équerre 3a de la piste collectrice 3 qui, dans la réali sation prévue dans le brevet français 2.295.589, se trouvait obligatoirement sur ltune des bordures transversales extérieures de la bague. De ce fait, la longueur de la patte 9 peut être diminuée par rapport au cas de la réalisation antérieure, puisqu'il suffit de passer la zone de bague où se trouve la piste collectrice avant, l'isolation entre la patte 9 et la piste 5 étant assurée grâce à la forme en T de la section de la rainure 7, qui contient la patte 9.Cette diminution de longueur de la patte 9 entralne que l'on peut réaliser des bagues collectrices de plus petit diamètre puisque la patte 9 est découpée dans la zone centrale de la rondelle de tôle à partir de laquelle est constituée la piste collectrice 3. Comme il a déjà été indiqué dans le brevet français 2.295.589 la piste collectrice 3 est découpée dans un flan de tale de cuivre, un matriçage permettant de former la partie cylindrique de la piste et de dégager dans la zone centrale de la rondelle découpée une bande constituant la patte de soudure de la piste. Le fait que l'on peut diminuer le diamètre de la piste collectrice arrière permet de diminuer le poids de cuivre à utiliser d'autant plus que, dans cette réalisation, la piste collectrice avant a un diamètre plus faible que la piste collectrice arrière. Il est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit ntest aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de linven- tion. REVE NTC AT IONS 1 - Bague à deux pistes collectrices, destinée. à etre disposée sur l'arbre du rotor d'une machine électrique tournante utilisable, par exemple, pour l'alimentation électrique des véhicules automobiles, ladite bague comportant un noyau en matière plastique solidarisé de ltarbre du rotor sans serrage du noyau sur 11 arbre, les deux pistes collectrices avant et arrière de la bague entourant partiellement la surface extérieure dudit noyau, sur lequel elles sont fixées, et comportant chacune une patte de soudure, caractérisoepar le fait que le noyau est une pièce prémoulée en forme d'anneau cylindrique et porte sur sa-surface extérieur, parallèlement à une génératrice, au moins une rainure profonde, la piste arrière ayant la forme d'un anneau à section en equerre, dont la partie qui est perpendiculaire à l'axe de la bague est disposée au voisinage de la piste avant, dans la zone centrale du noyau, et porte une patte de soudure mise en place dans la rainure profonde précitée. 2 - Bague selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la rainure profondesqui qui contient la patte de soudure de la piste arrière,stétend sur toute la longueur du noyau. 3 - Bague selon ltune des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que le noy-au comporte une pluralité de rainures extérieures parallèles. 4 - Bague selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les rainures extérieures sont régulièrement réparties sur tout le pourtour de l'anneau. 5 - Bague selon l'une des revendications 1 å 4, caracté risée le fait que la rainure,qui renferme la patte de soudure de la piste arrière, renferme également une cale isolants 6 6 - Bague selon la revendicaton 5,-caractérisée par le fait que la cale isolante est constituée d'au moins une saiUie m- nagée dans la rainure au voisinage de la surface extérieure du noyau, ladite saillie empêchant la sortie de ladite patte tors de la rain nure. 7 - Bague selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la rainure comporte deux saillies symétriques disposées sur toute la longueur, ladite rainure ayant une section en T qui débouche sur la surface extérieure du noyau par 1t 3 e du T. 8 - Bague selon l'une des revendications 1 à 7, -caracté- risée par le fait que la piste avant de la bague est un anneau ayant une section en équerre, le retour en equerre qui est perpendiculaire à l'axe de la bague étant disposé en vis-à-vis du bobinage du rotor. 9 - Bague selon l'une des revendications I à 8, caractérisée par le fait que la surface extérieure du noyau comporte au moins deux portées cylindriques de diamètres différents, la portée de plus grand diamètre étant disposée du côté arrière de la bague. 10 - Bague selon les revendications 5 et 9 prises si-multanément, caractérisée par le fait que la surface extérieure du noyau comporte trois portées cylindriques de diamètres différents, les diamètres des portées cylindriques allant en croissant de l'avant vers l'arrière de la bague, -lesdites portées étant séparées par deux redents annulaires sur lesquels s'appuient les deux retours en équerre des deux pistes de la bague. 11 - Machine électrique tournante comportant une bague à deux pistes collectrices, chacune des pistes étant associée à un balai ou charbon, caractérisée par le fait que la bague de la machine est réalisée selon-l'une des revendications 1à 10.