Brevet FR2426990A1 — publié le 19791221

La présente invention concerne un dispositif de prise de courant pour machines électriques à collecteur, notamment pour de telles machines à basse tension et faible puissance. L'invention peut être appliquée, notamment, à des machines électriques à courant continu. La longévité, la stabilité des caractéristiques électriques, ainsi que la fiabilité des micromachines à courant continu à collecteur dépendent, dans une grande mesure, de la vitesse d'usure du couple de contacts de frottement et de la valeur et de la stabilité de la résistance de passage entre le balai et le collecteur. Jusqu'à ce jour, il était impossible, m & e en utilisant des éléments de contact en métaux nobles, de satisfaire les exigences imposées à ces paramètres sans une réglementation sévère du microrelief des surfaces de contact en ce qui concerne la forme, l'orientation, le pas, la hauteur et la répartition des micro-aspérités. On connaît un dispositif de prise de courant d'une micromachine dynamoélectrique, dont le collecteur a des surfaces actives avec des microaspérités ne dépassant pas 2 . Cependant, la réglementation concernant uniquement la hauteur des micro-aspérités sur la surface active de ce collecteur connu, sans prendre en considération leur forme et leur répartition, ne suffit pas pour réduire l'intensité d'usure des balais du collecteur, ni pour assurer la longévité requise de 1'appareil et la stabilité des caractéristiques de la prise de courant. La diminution de la hauteur des aspérités sur la surface du collecteur ne peut contribuer qusà la réduction de l'usure du collecteur, sans améliorer pour autant la longévité de la prise de courant et la stabilité des caractéristiques électriques. On s'est donc posé le problème de créer, sur la surface de contact de la prise de courant, un microrelief favorisant la formation d'un film porteur stable qui diminuerait l'usure due au frottement des éléments de contact, l'identité de forme des microsaillies assurant alors la stabilité du contact électriquei suivant toute la surface active du dispositif. Le dispositif de prise de courant, selon l'invention, pour machine électrique à collecteur, comporte, sur sa surface active, des micro-aspérités, le susdit dispositif étant caractérisé par le fait que ces micro-aspérités sont exécutées sous forme de canaux orientés, par rapport à sa génératrice, sous un angle dont la valeur dépend du rapport entre le diamètre du dispositif de prise de courant et la période de succession des canaux, le rapport entre la largeur des canaux et la période de leur succession étant de 0,4 à 0,9. Il est avantageux de prévoir, sur la surrace active du dispositif de prise de courant, un revêtement solide résistant à l'usure, ce revêtement étant à base de métaux nobles. D'autres caractéristiques et avantages seront mieux compris à la lecture de la description donnée ci-après d'un mode de réalisation préféré, mais non limitatif, description se réfé- rant a dessin annexe dont la figure unique est une vue d'ensemble d'un dispositif de prise de courant du type collecteur conforme à l'invention. Ce dispositif de prise de courant d'une machine électrique, réalisé sous forme d'un collecteur, comprend des lames 1 fixées sur la partie cylindrique du collecteur au moyen dtune douille isolante 2. Sur la surface active 3 du dispositif de prise de courant est pratiqué un microrelief formé par les microaspérités réalisées sous forme de canaux 4 orientés, par rapport à la génératrice 5 de la surface du collecteur, sous un angle La valeur de cet angle Cc est liée au diamètre D de la surface du collecteur et à la période T de succession des canaux 4 sur la surface active 3 par la relation arc art tg %D D T Le rapport entre la largeur g des canaux 4 et la période de leur succession T est de 0,4 à 0,9,.La hauteur H des saillies 6 du microrelief ne dépasse pas 10 . Leur écart de la hauteur nominal doit être minimal . La période de succession des canaux 4 et la hauteur H des saillies 6 ne sont pas liées entre elles. Afin d'augmenter la durée du microrelief, la surface active 3 du collecteur de courant peut être revêtue d'un revêtement solide 7, résistant à l'usure, à base des métaux nobles tels que palladium, rhodium, etc. Sur la figure, le microrelief est donné à une échelle qui est de beaucoup plus grande que l'échelle utilisée pour le collecteur La surface active 3 du dispositif de prise de courant réalisée sous forme d'une bague collectrice peut avoir une organisation analogue, à cette seule différence que les canaux 4 des micro-aspérités forment une hélice sur la surface active de la bague collectrice. Pendant la période initiale de fonctionnement du couple de contact comprenant un balai, les canaux 4 du micro-relief sont remplis, grâce à leur orientation, par les chutes dues à l'usure du balai. Grâce au choix du rapport entre la largeur des canaux 4 et la période T de leur succession dans les limites de 0,4 à 0,9, on obtient, sur la majeure partie de la surface de contact, un film porteur dense, stable et conducteur qui fait office de lubrifiant. D'autre part, les canaux 4 assument les fonctions d'un réservoir accumulant les particules solides non conductrices pénétrant dans la zone de contact électrique.Un film porteur d'antifriction dans les canaux 4 affaiblit les phénomènes d'adhérence mécanique, tout en contribuant à la réduction des pertes dues au frottement et à la diminution du transfert des particules du couple de contacts, ctest-à-dire contribuant à la diminution de leur usure. La forme, les dimensions et l'orientation des saillies 6 du microrelief contribuent, dans une certaine mesure, à l'évacuation des particules solides non conductrices et des films isolants de la zone de contact électrique, grâce à une faible largeur t des saillies 6. Les sommets des saillies 6 ne sont pas pratiquement revêtus du film porteur. De ce fait, le contact électrique dans le collecteur de courant se fait principalement par les sommets des saillies 6 pratiquement exempts de particules et films mauvais conducteurs, ce qui réduit et stabilise la résistance de passage. La stabilité de la résistance de passage contribue à la diminution de l'usure des éléments du couple de contacts lorsque le collecteur subit des densités de courant importantes ; cette diminution résulte de la réduction des phénomènes d'érosion dus à l'instabilité de la résistance de passage. La diminution du niveau des bruits acoustiques et l'accroissement de la résistance aux vibrations du collecteur de courant sont dus à l'affaiblissement des phénomènes d'adhérence mécaniques sur les surfaces de contact résultant de la présence d'un film porteur dense qui contribue à ltaccroissement des propriétés d'amortissement de la surface de contact et à la dmi- nution de la résonance dans le système mécanique du collecteur de courant. L'existence prolongée des effets décrits déterminés par les paramètres du microrelief est assurée par la- protection de la surface du microrelief avec un revêtement solide 7 résistant à l'usure, par exemple à base de palladium et/ou de rhodium électrolytiques. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déia de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes dtapplication, non plus qu'a ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes REVENDICATIONS 1. Dispositif de prise de courant pour machine électrique à collecteur, sur la surface active duquel sont prévues des micro-aspérités, caractérisé par le fait que ces microaspérités sont réalisées sous forme de canaux orientés, par rapport à sa génératrice, sous un angle dont la valeur dépend du rapport entre le diamètre du collecteur de courant et la période de succession des canaux, la relation entre la largeur des canaux et la période de leur succession étant de 0,4 à 0,9. 2. Dispositif de prise de courant selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface active du collecteur de courant est recouverte d'un revêtement solide résistant à l'usure et constitué à base de métaux nobles.