Brevet FR2412184A1 — publié le 19790713

La présente invention est relative à des perfectionnements apportés aux collecteurs de machines tournantes dynamo-électriques a courant continu et plus particulièrement aux dispositifs du genre en question faisant partie du moteur d'entraînement dXun dé- marreur électrique. L'invention est plus particulièrement, bien que non exclusivement, relative aux collecteurs frontaux c'est-à-dire à ceux qui sont destinés a coopérer avec des balais orientés parallèlement a l'arbre de la machine en question0 Suivant une variante l'invention a trait à un collecteur du type à tambour c'est-à-dire destiné à coopérer avec des balais orientés perpendiculairement S l'arbre de ladite machine Conformément au procédé de réalisation suivant la présente inven- tion on peut réaliser des collecteurs frontaux ou a tambour de maniè- re beaucoup plus économique qu'en mettant en oeuvre les procédés de réalisation connus. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer : Fig. 1 est une vue partielle en plan d'une couronne destinée a constituer les lames d'un collecteur suivant l'invention. Fig. 2 et 3 en sont des coupes suivant respectivement II II et III-III (fig. 1). Fig. 4 est une vue partielle par côté de la couronne de fig. 1 Fig. 5 est une vue partielle en bout du collecteur suivant l'invention après la phase de surmoulage d'une matière isolante sur la couronne de fig. 1. Fqg. 6 et 7 en sont des coupes suivant respectivement VI-VI. et VII-VII (fig. 5)-. Fig. 8 illustre la manière dont la périphérie du collec- teur es?t -creusée d'encoches au moyen d'une fraise de forme. Fig. 9 en est une coupe suivant IX-IX (fig. 8) Fig. 10 et il montrent comment une virole ondulée est engagée axialemen?t autour du collecteur pour maintenir les conducteurs qui y aboutissent. Fig. 12 et 13 montrent la manière dont le collecteur est ensuite usiné respectivement sur sa périphérie et sur sa face fron- tale utile. Fig. 14 est une vue partielle en coupe du collecteur sui- vant l'invention montrant ses lames indépendantes noyées dans la matière plastique. Fig. 15 est une vue semblable à celle de fig. 1 mais relative à une armature de base destinée à étre ensuite revêtue d'un placage en cuivre et qui est composé dune multiplicité de lames radiales indépendantes. Fig. 16 en est une coupe suivant XVI-XVI (fig. 15). Fig 17 est une vue semblable à celle de fig. 5 mais relative au surmoulage de l'armature de fig. 15. Fig. 18 et 19 en sont respectivement des coupes suivant XVIII-XVIII et XIX-XIX (fig. 17). Fig. 20 est une vue correspondant à celle de fig. 8 c'està-dire après constitution des encoches. Fig. 21 est une coupe transversale de la pièce de fig. 17 après mise en place des conductaurs y aboutissant et de la frette qui les maintient. Fig. 22 illustre la manière dont l'insert est revêtu. Fig. 23 en est une coupe suivant XXIII-XXIII (fig. 22). Fig. 24 est une vue semblable à la précédente mais après dressage de la face utile du revêtement de cuivre. Fig. 25 représente une variante de l'assemblage des conducteurs dans les encoches du collecteur. Fig. 26 montre comment est agencée la périphérie du placage lorsque:les conducteurs sont retenus comme montré en fig. 25. Fig. 27 est une vue semblable à celle de fig. 23 mais dans laquelle on a montré les parties rabattues du placage au-dessus des encoches qui reçoivent les conducteurs, Fig. 28 en est une vue de cöté partielle à plus grande échelle. la partie rabattue ou languette du placage étant hachurée, Fig. 29 montre en coupe transversale un collecteur établi conformément à l'invention. Fig. 30 est une vue en bout partielle d'un manchon associé au collecteur de fig. 29 pour constituer un collecteur à tambour, Fig. 31 illustre comment est réalisé un collecteur à tam- bour conforme à l'invention. Fig. 32 est une vue en perspective d'un tel collecteur à tambour juste après l'opération de surmoulage. Fig. 33 est une vue semblable à celle de fig. 31 mais illustrant une variante de réalisation. On a représenté en fig. i à 4 une couronne en cuivre 1 dans l'une des faces de laquelle on a pratiqué une opération d'emboutis sage destinée à constituer des sillons radiaux 2 comportant une profondeur supérieure à l'épaisseur de la couronne 1 de manière que l'autre face la de celle-ci comporte des saillies radiales 3 (fig. 1 et 4). On notera que l'épaisseur de la couronne est relativement importante par rapport à celle des saillies 3. Entre les sillons 2 on a ménagé dans l'épaisseur de la couronne 1 des crochets relevés 4 dont le rôle est d'améliorer son ancrage lors du moulage dont il est question ci-après. La couronne 1 est placée dans un moule de conformation dans lequel est également disposée une bague 5 se trouvant à l'intérieur de l'alésage de la couronne 1 de manière concentrique par rapport à celle-ci. On surmoule sur la couronne 1 et la bague 5 un disque 6 de matière isolante affectant la forme définitive du collecteur. On notera que la cavité du moule- comporte des dépressions en face desquelles on place les saillies 3 de la couronne 1 de maniere que la périphérie du collecteur comporte des barrettes longitudinales 7 dont la longueur est égale à l'épaisseur du collecteur à ce ni veau. Après moulage on obtient donc un disque en matière isolante comportant un alésage central correspondant a celui de la bague 5 et dont l'une des faces latérales est constituée par sa majeure partie par -la couronne 1. Au moyen d'une fraise de forme 8 représentée en traits discontinus en fig. 8 on réalise entre les barrettes 7 et les saillies 3 des encoches rayonnantes 9 débouchant sur la périphe- rie du collecteur. Comme montré en fig. 9 ces encoches 9 sont réalisées partie dans la couronne 1, partie dans le disque de matiere isolante. -6. Après avoir engagé dans les encoches 9 des conducteurs 10 et 11 aboutissant au collecteur, on engage autour de celui-ci une virole 12 (fig. 10) qui peut être soit ondulée pour s'ajuster sur les barrettes 3 soit cylin-drique afin d'être circonscrite auxdites barrestes, Au moyen d'une opération de magnéto-formage en soi connue et qui consiste à décharger en un temps très court un courant électri que -à haute tension et intensité très élevés on provoque une contrac- tion centripète de la virole 12 et sa soudure avec la périphérie de la couronne l. Ainsi même au cas ou la virole n'est pas ondulée elle vientse plaquer contre le contour extérieur du collecteur afin d'en épouser la f-orme. Au cours de l'opération de magnéto-formage -on réalise en plus la soudure des conducteurs 10 et 11 respective ment entre eux et avec la couronne 1 et la virole 12. On effectue ensuite deux opérations successives. La première consiste à tourner le pourtour de la pièce obtenue en vue de découper partiellement les ondulations 12a de la virole 12 et les barrettes 7 afin que la virole soit transformée en autant de bandes séparées que de barrettes 7. La seconde des opérations précitées est une phase de dressage de la face la de la couronne de manière à faire disparaître les saillies radiales- 3 de la couronne 1 (fig. 13 et 14). La couronne 1 devient ainsi un certain nombre de secteurs 13 isolés les uns des autres par la matière isolante remplissant les sillons radiaux 2 de la couronne. On réalise ainsi un collecteur pour machine tournante dynamoélectrique qui comporte une face latérale complètement plane dans laquelle sont noyés les secteurs métalliques 13 ou lames auxquels sont reliés les conducteurs en provenance des différentes bobines de l'induit de la machine. Suivant la variante Illustrée en fig. 15 à 24 on réalise les lames du collecteur au moyen d'un insert métallique 14 sur lequel on plaque un revêtement de cuivre destiné à coopérer avec les balais. L'insert 14 est réalisé sous -la forme d'une multitude de lames individuelles triangulaires 15 réunies entre elles par une collerette annulaire 16 orientée perpendiculairement à leur plan général, la partie centrale de chacune des lames étant assocciée à une douille 17. On surmoule sur l'insert 14 une matière isolante de maniere à former une roue 18 présentant un alésage central constitué par celui de la douille 17 (fig. 17 à 19).Comme dans le cas du surmoulage illustré en fig. 5 à 7 la matière isolante qui vient se placer entre les lames- 15 -ftrme :sur -la périphérie de la- roue 18 des bar rettes- 19 orientées longitudinalement sur toute ;î 'épaisseur du pourtour de la roue. Par contre la matière qui vient se disposer dans les espaces. 20 situés entre les lames 15- affleure la face frontale 15a des lames 15. Comme en référence à fig. 8 -on crause -alors- dans le centre de chaque lames 15 une encoche 21 au moyen d'une fraise pénétrant dans la roue 18 à partir de son pourtour: (fig. 20). Fuis les conducteurs 10, il sont placés -dans les encoches.La virole 12 est ensuite engagée autour de la roue 18 de manière à réaliser la solidarisation des conducteurs et des lames 15 comme illustré en fig. 10 à 13 c'està-dire que là encore la virole 12 est usinée pour découper ses on dulations 12a. On dresse ensuite la face frontale de la roue 18 de manière à sectionner toutes les extrémités dépassantes des conducteurs tels que 10 et 11, la collerette 16 ainsi que les ponts entre la douille centrale 17 et les lames 15 tels qu'ils figurent en 15b en fig. 16 et 19. On réalise une rondelle de cuivre de forme identique à la couronne 1 montrée en fig. 1 et qui est ci-après référencée 22. Cette rondelle est plaquée contre les lames 15 de manière que ses dE- pressions 22a se trouvent en face des espaces 20 séparant les lames 15- (fig.- 23). Bien entendu les protubérances 22b de la rondelle- 22 sont ensuite -supprimées par un dressage de la face frontale 22c de la rondelle 22. Chaque lame 15 devient donc solidaire d'un revê- tement constitué par les secteurs 22d qui ont été séparés lors du dressage précité (fig. 24).On obtient ainsi un collecteur à lames radiales séparées les unes des autres par un vide 23 et qui sont constituées par un revêtement de cuivre effectué sur un support de métal tel que l'aluminium. On réalise ainsi une économie importante par rapport à la fabrication illustrée en figO 1 à 14. En particulier vu le faible prix de l'insert 14 on peut sans perte importante jeter purement et simplement les roues- 18 présentant des défauts de mou lage.La solidarisation de la rondelle 22 avec les lames 15 de l'in- sert en aluminium: 14 est avantageusement réalisée par magnéto-forma- ge et -l'on a soin de réaliser la rondelle 22 sous forme légèrement conique de manière que son pourtour seul coopère avec les lames 15 au début de 1 opération de magnéto-formage. Celle-ci s effectue donc de proche eri proche de manière contripète. Dans les deux variantes précitées on peut supprimer l'utilisa tion de la virole- 12, les conducteurs 10 et 11 étant sertis dans les encoches 9-21 par déformation de leurs débouchés (fig. 25). En vue.de protéger le sertissage desdites. encoches on peut, dans le mode de réalisation de fig. is a 24, pourvoir la- rondelle 22 de prolongements radiaux 22e tournés vers l'extérieur qui sont en- suite rabattus entre les barrettes 19? (fig. 27 -et 28). On a illustré en fig. 29 un collecteur réalisé conformément au mode de réalisation de fig. 1 à à 14 et dont la face verticale coopère avec des balais 24 orientés parallèlement à l'axe géométrique dudit collecteur. Comme on l'a indiqué plus haut en référence au collecteur fabriqué suivant le procédé relatif aux fig. 1 à 14, la variante illustrée dans les figures suivantes peut permettre aussi la réalise sation d'un collecteur à tambour à condition qui la couronne 1 soi+ solidaire d'un manchon tubulaire 25 comportant des dépressions lon- gitudinales a qui déterminent sur sa face externe des saillies 25b (fig. 30). Le fond des dépressions 25a se trouve bien entendu situé au-deld de la périphérie dudit manchon. Après surmoulage la pièce réalisée est représentée en fig. 31. On peut y voir que la périphérie du manchon 25 coopère avec des balais 26 orientés perpendiculairement à ceux 24. Lors du surmoulage la matière isolante vient remplir les dépressions 25a. Après tournage de la périphérie de ce manchon on obtient un certain nombre de lamelles 27(fig. 31) qui sont isolées les unes des autres/tout en étant solidaires des lames 13 du fait qu'on a orienté les dé- pressions 25a du manchon 25 en face des espaces remplis de matière isolante qui séparent et isolent les secteurs ou lames 13.Ainsi le collecteur décrit en référence à f%g. 1 à 14 et à fig. 29 devient-il la collerette d'un collecteur à tambour constituée par les éléments du manchon 25, restant entendu que les conducteurs électriques 10, 11 sont associés comme décrit plus haut aux secteurs- 13. On a illustré en fig. 32 un collecteur ainsi établi après la phase de surmoulage. I1 va de soi qu'on pourrait associer le manchon cannelé 25 (fig. 30) à un corps de collecteur tel que celui illustré en fig. 31, mais réalisé en aluminium de façon à obtenir un collecteur à tambour dont la surface de frottement ou douille 28 (fig. 33) est en matériau approprié tel que le cuivre. I1 doit d'ailleurs étre entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple, et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. R E V s N D I C A T I O N S -1.- Procédé de realisation et de branchement d'un collecteur frontal pour machine tournante dynamo-électrique, caractérisé en ce qu'il consiste - à emboutir des sillons sur l'une des faces d'une couronne en cuivre pour déterminer des saillies radiales sur sa face opposée. - à placer cette rondelle dans un moule en vue de surmou- ler sur elle une matière isolante affectant la forme générale du collecteur et qui constitue des barrettes longitudinales sur sa face périphérique en face des saillies radiales. - à creuser des encoches rayonnantes entre les barrettes radiales en vue d'y lo.ger les conducteurs qui aboutissent au collec teur. - à solidariser les conducteurs et les encoches. - et, à dresser la face frontale du collecteur de maniére à- faire disparatre les saillies de la couronne afin que -celles- ci deviennetune succession de secteurs électriquement indépendants. -2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les encoches sont réalisées par un outil qui permet en même temps d'usiner la périphérie des lames. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les conducteurs sont solidarisés au collecteur au moyen d'une virole engagée autour de -la couronne et soudée à sa périphérie après rétreinte contre celle-ci, les ondulations ainsi obtenues étant supprimées. ensuite pour permettre l'isolation des secteurs. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la soudure de la virole et sa rétreinte sont réalisées par une opération en soi connue de magnéto-formage. 5. -Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les ondulations de la virole enserrent les barrettes extérieures du collecteur. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la p-éripherie du collecteur est tournée pour faire disparaître au moins partiellement les ondulations de la virole. 7. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les conducteurs sont sertis dans les encoches. -8. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste -d' abord à remplacer la couronne par un insert à lames séparées sur lequel la matière isolante du collecteur est surmoulée, puis à associer la face frontale de l'ensemble desdites lames à une rondelle à sillons radiaux situés en vis-à-vis des espaces séparant les lames, et enfin à dresser la face de la couronne afin qu'elle devienne une succession de bandes qui sont solidaires des lames de l'insert. 9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il consiste à prévoir des prolongements radiaux qui sont rabattus audessus des encoches auxquelles les conducteurs sont assemblés directement. 10. Collecteur de machine électrique, caractérisé en ce qu'il est réalisé par mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes. 11. Dispositif suivant la revendication 10, -caractérisé en ce qu'il constitue la collerette d'un collecteur du type à tambour qui comporte un manchon dont les ondulations sont en correspondance avec celles de la rondelle de la collerette, lesquelles ondulations sont supprimées pour constituer une pluralité de lamelles isolées qui forment la partie du collecteur coopérant avec les ailes. 1-2. Démarreur caractérisé -en ce qu'il comprend un collecteur suivant l'une quelconque des revendications la et- 11.