Brevet FR2438354A1 — publié le 19800430

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 cou- rant entre les bobinages du rotor, d'une part, et la partie rixe de la machine, d'autre part. Les bagues collectrices des machines de ce type comportent en général, deux pistes réalisées en 'Maté- riau conducteur, chacune de ces pistes coopérant avec un balai ou un charbon, qui vient s'appuyer sur elle. 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 la bague entourant au moins partiellement la surface extérieure du noyau et étant solidarisées du noyau par l'expansion radiale de celui-ci au moment 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 2 087 533, 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 d'assurer, sans expansion du noyau, la solidarisation des pistes collectrices avec le noyau, mais elle a l'inconvénient d'obliger à réaliser 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. On a également proposé, dans la demande de brevet fran çais nO 77-24622, une bague collectrice 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. Dans cette réalisation, le noyau est une pièce prémoulée en forme d'anneau cylindrique, dont la surface extérieure comporte au moins deux portées cylindriques de diamètres différents ; la fixation des pistes collectrices sur le noyau peut eAtre efrectuée par tous moyens connus appropriés, par exemple par collage ; la fixation du noyau sur l'arbre de rotor peut être effectuée par tous moyens connus, par exemple par collage ou injection de matiè- re plastique dans le jeu de montage existant entre la bague et l'arbre. La présente invention a pour but de proposer une réalisation différente de la bague définie dans la demande de brevet fran- çais 77-24622. On a, en effet, constaté qu'il pouvait être intéressant, dans le cas où le noyau de la bague est monté sans serrage sur l'arbre du rotor, d'utiliser un noyau réalisé en deux deminoyaux, comme il avait déjà été proposé dans la demande de brevet français 77-24626 relative à une bague dont le noyau était enn- ché à force sur l'arbre du rotor.L'invention vise donc une bague à deux pistes collectrices comportant d'une part, un noyau monté sans serrage sur l'arbre et réalisé en deux éléments distincts et, d'autre part, deux pistes collectrices portées chacune par des demi-noyaux, la piste collectrice arrière ayant la forme d'un anneau à section en équerre, dont la partie qui est perpendiculaire à 1' 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 une rainure profonde pratiquée sur la surface intérieure du demi-noyau, qui correspond à la piste avant. Dans la présente description 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". Le fait d'utiliser dans la réalisation selon la présente invention une piste collectrice arrière, dont la partie qui est perpendiculaire à l'axe de la bague est disposée au voisinage de la piste avant, permet de bénéficier de l'avantage correspondant qui a été déjà décrit dans les demandes de brevet français 77-27622 et 77-24626. On sait en effet que chaque piste collectrice est associée à une patte de soudure obtenue par découpage dans la portion du flanc de tale qui correspond à la zone centrale de l'anneau destiné à former la piste collectrice par découpage et matriçage. 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, nécéssairement fonction du diamètre de la bague ; si le retour en équerre de la piste carrière 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 dtant nécds- sairement supérieure à la somme des largeurs des deux pistes collectrices, largeurs qui sont elles-mêmes conditionnées par la section de passage nécessaire à l'intensité du courant dans la machine tournante. On voit donc qu'il existe alors un diamètre minimum pour une telle bague collectrice.On peut réduire ce diamètre minizmim lors 'on en qu prévoit de disposer le retour en équerre de la piste arrière dans la zone centrale du noyau car on raccourcit alors 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 cons- tituéesles 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 être 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 solidarisé de l'arbre du rotor sans serrage du noyau sur l'arbre, les deux pistes collectrices avant et arrière de la bague entourant au moins partiellement la surface extérieure dudit noyau, sur lequel elles sont fixées, et comportant chacune une patte de soudure, la piste arrière ayant la forme d'un anneau à section en équerre, la patte de soudure de ladite piste arrière étant solidaire de la partie de piste qui est perpendiculaire à l'axe de la bague, carao- térisée par le fait que le noyau est constitué de deux demi-noyaux associés chacun à l'une des pistes collectrices de la bague, la patte de soudure de la piste arrière étant disposée dans une rainure profonde pratiquée dans la surface intérieure du demi-noyau qui est associé à la piste avant. On peut avantageusement prévoir que les deux demi-noyaux soient réalisés en matière plastique. Dans une première variante de réalisation, les deux demi-noyaux constituent chacun une pièce unique en forme d'anneau cylindrique ; dans une deuxième variante de réalisation, l'un au moins des deux demi-noyaux est constitué en plusieurs secteurs indépendants formant chacun un segment d' anneau cylindrique. Dans un mode préféré de réalisation, chacun des deux deminoyaux comporte une pluralité de rainures pratiquées sur sa surface intérieure, parallèlement aux génératrices de celle-ci ; 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 intérieure du noyau, ladite saillie empêchant la sortie de ladite patte hors de la rainure ; la cale isolante est cons- tituée de deux saillies s'étendant sur toute la longueur de la rainure, qui contient la patte de soudure de la piste arrière, ladite rainure ayant une section en T ; l'épaisseur résiduelle de chaque demi-noyau à fond de rainure est comprise entre la moitié et le quart de l'épaisseur de l'anneau cylindrique, que constitue le demi-noyau, et est, de préférence, voisine du tiers de cette épaisseur ; les deux pistes assemblées avec le noyau ont toutes deux une section radiale en équerre ; pour chacune des deux pistes, l'une des branches de l'équerre est plus grande que l'autre et correspond à la partie de la piste, qui entoure la surface latérale extérieure d'un demi-noyau, l'autre branche de 1' équerre venant en appui sur un épaulement annulaire du demi-noyau correspondant ; l'une au moins des pistes collectrices présente intérieurement des saillies sur sa partie cylindrique, qui entoure la surface latérale cylindrique extérieure du demi-noyau correspondant ; les saillies intérieures des pistes collectrices de la bague sont parallèles à l'axe desdites pistes ; les pistes de la bague et leur patte de soudure associée sont obtenues par emboutissage et détourage dans une bande métallique ; les saillies intérieures des pistes collectrices sont obtenues par refoulement lors de l'emboutissage ; la bague selon l'invention est associée à une rondelle isolante que l'on interpose entre la bordure avant de la bague, où se trouvent les pattes de soudage, et les bobinages de rotor. 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 ci-dessus défini. La combinaison de moyens qui est mise en oeuvre dans la bague selon l'invention, c'est-à-dire l'utilisation simultanée d'une piste arrière ayant un retour en équerre dans la zone centrale du noyau et d'un noyau réalisé en deux demi-noyaux assemblés présente un avantage qui lui est spécifique. En effet, lorsque le noyau est réalisé en une seule pièce, la patte de soudure de la piste arrière doit, pour pénétrer dans la rainure profonde qui la contient et qui présente des saillies de retenue, comporter une zone de largeur réduite correspondant au passage existant entre les saillies de retenue de la rainure.Au contraire, dans le cas où le noyau est réalisé en deux demi-noyaux, la zone de liaison existant entre la patte de soudure et le retour en équerre de la piste arrière, n' a pas besoin d'être de largeur réduite puisqu'elle peut s'encastrer dans un logement prévu à cet effet, dans le deminoyau qui correspond à la piste arrière. Or, cette petite différence a, dans la pratique, un avantage important, car le rétré- cissement de la zone de liaison entre la patte de soudure et la piste collectrice arrière constitue fréquemment une gêne importante pour le passage du courant de la piste arrière vers le bobinage de rotor. La bague selon l'invention permet donc de béndfi. cier de cet avantage sans qu'il soit nécessaire de réaliser un emmanchement à force sur l'arbre. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 représente, en coupe axiale, une bague selon l'invention constituée par deux demi-noyaux identiques équipés chacun d'une piste collectrice, l'ensemble étant emmanché sans serrage sur un arbre de rotor d'un alternateur de véhicule automobile ; - la figure 2 représente une coupe axiale d'un des deux demi-noyaux constitutifs de la bague de la figure 1, cette coupe étant réalisée selon II-II de la figure 3 ; - la figure 3 représente une vue en élévation selon III III de la figure 2 ; - la figure 4 représente, en perspective, une vue partielle de la piste arrière de la bague de la figure 1 et de sa patte de soudure. En se référant au dessin, on voit que le noyau de la bague selon 1'invention est constitué de deux demi-noyaux identiques ayant chacun la forme d'un anneau cylindrique et désigné chacun par 10 dans leur ensemble. Le demi-noyau 10 comporte, dans sa zone centrale, une portée cylindrique 11 bordée, de part et d'autre, par deux portées cylindriques de diamètre plus réduit 12 et 13. Le demi-noyau 10 délimite intérieurement un évidement cy lyndrique 14 destiné à recevoir l'arbre du rotor sur lequel doit être placée la bague selon l'invention. Dans l'évidemment 14 de- bouchent deux rainures identiques diamétralement opposées 15, lesdites rainures ayant une section transversale en T et débouchant dans l'évidement 14 par l'âme du T.Au droit de l'une des rainures 15, la portée cylindrique 13 est évidée pour former un passage 16, qui a une épaisseur égale à l'épaisseur de la tôle de cuivre dont sont constituées les pistes de la bague. La bague est formée par l'ensemble de deux demi-noyaux 10, à savoir un demi-noyau arrière lOa et un demi-noyau avant lOb ; sur chacun de ces demi-noyaux, on a mis en place une piste collectrice 17 et 18 respectivement.La piste avant 18 a une section droite en forme d'équerre : la plus grande branche de l'équerre correspond à une partie cylindrique, qui vient recouvrir la portée cylindrique 11 du demi-noyau correspondant ; la plus petite branche de l'équerre correspond à un retour en équerre 18a, qui vient en appui contre le redent annulaire lla existant entre les portées cylindriques 11 et 13. Le retour en équerre 18a de la piste 18 est reliée à une patte de soudure 19 repliée pour former un étrier.Sur la face intérieure de la partie cylindrique de la piste 18, qui vient en appui sur la portée cylindrique 11 du demi-noyau lOb, on a pratiqué des saillies parallèles à l'axe de la piste, ces saillies ayant une section triangulaire dont la hauteur est sensiblement égale à 0,1 me, le diamètre intérieur de la surface cylindrique constituée par la piste 18 étant, au droit des saillies, de 28 mm. Les saillies sont disposées tous les 100 d'angle et ne sont pas visibles sur le dessin en raison de leurs faibles dimensions. La piste arrière 17 de la bague selon l'invention a une constitution voisine de celle de la piste avant. La piste 17 a une section droite en équerre : la plus grande branche de l'équerre définit une partie cylindrique, qui vient se mettre en place sur la portée cylindrique 11 du demi-noyau lOa ; la plus petite branche de l'équerre définit un retour annulaire 17a, qui vient s'appliquer contre le redent annulaire lla du demi-noyau lOa. Une patte de soudure 20 est reliée au retour en équerre 17a de la piste 17 par une zone de liaison 20a ayant la même largeur que la patte de soudure 20 elle-mEme. La zone de liaison 20a vient se disposer dans le passage 16 du demi-noyau lova, ledit passage ayant une largeur égale à celle de la zone de liaison 20a et de la patte 20, c'est-àdire une largeur égale à celle du fond des rainures 15. La patte rie soudure 20 est initialement rectiligne sur toute sa longueur à partir de sa zone de liaison 20a et elle peut être enfilée dans l'une des rainures 15 du demi-noyau lOb au moment où l'on assemble le demi-noyau lOb sur le demi-noyau 1OJ après avoir mis en place la piste collectrice 17 sur le demi-noyau loua. On met alors en place sur le demi-noyau lOb la piste collectrice avant 18 en la faisant coulisser Jusqutà mise en appui du retour en équerre 18a contre le retour annulaire lla du demi-noyau lOb.On replie ensuite, en forme d'étriers, les extrémités des pattes de soudure 19 et 20 et on dispose cet ensemble sur l'arbre du rotor en le faisant coulisser sur ledit arbre jusqu a ce que les étriers formés sur les pattes de soudure 19 et 20 viennent au voisinage des fils de raccordement du bobinage du rotor, une rondelle isolante étant interposée entre lesdits bobinages et les pattes de soudage précitées. La fixation de la bague sur l'arbre du rotor est effectuée par collage, de même que la solidarisation des pistes 17 et 18 avec les demi-noyaux qui les portent. On constate que dans la réalisation qui vient d'hêtre décrite, le retour en équerre 17a de la piste arrière se trouve dans la zone centrale de la bague alors que, dans la réalisation prévue dans le brevet français 2 295 589, il se trouvait obligatoirement sur l'une des borures transversales extérieures de la bague. De ce fait, la longueur de la patte de soudure 20 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 20 et l'arbre du rotor étant assurée grâce à la forme en T de la section de la rainure 15 qui contient la patte 20.Cette diminution de longueur de la patte 20 entrasse que lton peut réaliser des bagues collectrices de plus petit diamètre puisque la patte 20 est découpée dans la zone centrale de la rondelle de tôle à partir de laquelle est constituée la piste collectrice 17. Comme il a déjà été indiqué, la piste collectrice 17 est découpée dans un flanc de tôle 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 puisse diminuer le diamètre de la piste collectrice arrière permet donc de diminuer le poids de cuivre à~utiliser. I1 convient également de constater que la zone de liaison 20a, existant entre la patte de soudure 20 et la piste collectrice arrière 17 a la même largeur que la patte de soudure elle-même, ce qui évite de constituer un frein sur le passage du courant de la piste 17 jusqu'au bobinage du rotor. Enfin, il faut noter que la réalisation ci-dessus décrite assure la fixation de la bague sur le rotor par simple collage, sans qutil y ait nécessité de réaliser un emmanchement à force. I1 est bien entendu que le mode de réalisation cidessus décrit ntest aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Bague a deux pistes collectrices destinée à Entre 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 solidarisé de l'arbre du rotor sans serrage du noyau sur l'arbre, les deux pistes collectrices avant et arrière de la bague entourant au moins partiellement la surface extérieure dudit noyau, sur lequel elles sont fixées, et comportant chacune une patte de soudure, la piste arrière ayant la forme d'un anneau à section en équerre, la patte de soudure de ladite piste arrière étant solidaire de la partie de piste, qui est perpendiculaire à l'axe de la bague, caractérisée par le fait que le noyau est constitué de deux demi-noyaux associés chacun à l'une des pistes collectrices de la bague, la patte de soudure de la piste arrière étant disposée dans une rainure profonde pratiquée dans la surface intérieure du demi-noyau, qui est associé à la piste avant. 2 - Bague selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les deux demi-noyaux constituent chacun une pince unique en forme d'anneau cylindrique. 3 - Bague selon la revendicatipn 1, caractérisLpar le fait que l'un au moins des deux demi-noyaux est constitué en plusieurs secteurs indépendants formant chacun un segment d'anneau cylinirique. 4 - Bague selon l'une des revendications I à 3, caracté riséépar le fait que chacun des deux demi-noyaux comporte une pluralité de rainures pratiquées sur sa surface intérieure, parallèle ment aux génératrices de celle-ci. 5 - Bague selon l'une des revendications l à 4, caractérisée par le fait que la rainure, qui renferme la patte de soudure de la piste arrière renferme également une cale isolante. 6 - Bague selon la revendication 5, caractérisée par le fait que la cale isolante est constituée d'au moins une saillie ménagée sur la rainure au voisinage de la surface intérieure du noyau, ladite saillie empêchant la sortie de ladite patte hors de la rainure. 7 - Bague selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la cale isolante est constituée de deux saillies s'étendant sur toute la longueur de la rainure, qui contient la patte de soudure de la piste arrière, ladite rainure ayant une section en T. 8 - Bague selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que l'épaisseur résiduelle de chaque demi-noyau à fond de rainure est comprise entre la moitié et le quart de l'épaisseur de l'anneau cylindrique, que constitue le demi-noyau. 9 - Bague selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les deux pistes assemblées avec le noyau ont toutes deux une section radiale. 10 - Bague selon la revendication 9, caractérisée par le fait que, pour chacune des deux pistes, l'une des branches de l'équerre est plus grande que et g relent correspond à la partie de la piste qui entoure la surface/extérieure d'un demi-noyau, l'autre branche de l'équerre venant en appui sur un épaulement annulaire du demi-noyau correspondant. 11 - Bague selon l'une des revendications 1 à 10, carac tdrisée par le fait que l'une au moins des pistes collectrices présente intérieurement des saillies sur sa partie cylindrique, qui entoure la surface latérale cylindrique extérieure du deminoyau correspondant. 12 - Bague selon la revendication 11, caractérisée par le fait que les saillies intérieures des pistes collectrices sont parallèles à l'axe desdites pistes. 13 - Bague selon l'une des revendications 1 à 12, carac térisée par le fait que les deux demi-noyaux sont réalisés en matière plastique moulée et sont collées sur l'arbre de rotor, les pistes de la bague étant également collées sur chacun des deminoyaux. 14 - 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 1 à 13.