Brevet FR2471690A1 — publié le 19810619

La présente invention concerne de façon générale un petit moteur électrique, et porte plus particulièrement sur un petit moteur électrique dans lequel un mélange conducteur de l'électricité est déposé de façon à ponter les lames de collecteur adjacentes, de façon à éviter l'apparition d'étincelles, tout e-n faisant en sorte que le mélange ne puisse pas s'étaler sur les parties en contact glissant des lames de collecteur et des balais. Les étincelles qui apparaissent entre les balais et les lames de collecteur des petits moteurs électriques donnent lieu à des phénomènes gênants, comme des détériorations des balais ou des lames de collecteur sous l'effet de l'usure électrique, ou des bruits électriques. Divers moyens ont donc été proposés pour éviter ces étincelles. On considère généralement qu'un procédé consistant à brancher des condensateurs, des résistances linéaires ou des résistances non linéaires, comme des varistors, entre les lames de collecteur adjacentes empêche efficacement l'apparition d'étincelles. Ce procédé entralne cependant des opérations de câblage complexes qui augmentent les coûts de fabrication et réduisent la productivité.Pour résoudre ces problèmes, l'inventeur a déjà proposé un procédé destiné à éteindre facilement les étincelles et à atténuer les bruits électriques, qui consiste à intercaler une graisse conductrice de l'électricité entre les lames de collecteur adjacentes en choisissant dans une plage appropriée la valeur de la résistance électrique de la graisse conductrice de l'électricité. Conformément à ce procédé, la graisse conductrice de l'électricité couvre non seulement les régions intermédiaires entre lames, mais également la surface des lames de collecteur. la pellicule de graisse présente à la surface des lames de collecteur étant coupée par les balais lorsque ceuxci établissent un contact glissant avec les lames de collecteur. Cependant, ce procédé n'est pas souhaitable lorsqu'on utilise des balais en carbone, du-fait qu'il dégrade les performances de commutation. Un premier but de l'invention est de réaliser un petit moteur électrique dans lequel on forme des réservoirs destinés à contenir un mélange conducteur de l'électricité, en forant les emplacements désirés d'un cylindre isolant, sur lequel les lames de collecteur sont fixées, de telle manière que les réservoirs s'étendent jusqu'aux lames de collecteur adjacentes. On injecte le mélange conducteur de l'électricité dans les réservoirs de façon que ce mélange établisse un pont entre les lames de collecteur pour former des circuits ayant la résistance désirée entre les lames de collecteur adjacentes, afin d'éteindre les étincelles qui apparaissent entre les balais et les lames de collecteur et d'atténuer les bruits électriques associés. Un second but de l'invention est de réaliser un petit moteur électrique dans lequel les réservoirs sont placés de façon à éviter que le mélange conducteur de l'électricité qui est injecté dans ceux-ci ne s'écoule hors des réservoirs et ne s'étale sur les balais, en particulier dans les parties où les balais de carbone établissent un contact glissant avec les lames de collecteur, afin de préserver les performances des balais. Un troisième but-de l'invention est de réaliser un petit moteur électrique dans lequel l'utilisation de composants de circuit classiques comme des condensateurs, etc, est remplacée par l'application d'un mélange conducteur de l'électricité dans les parties intermédiaires entre les lames de collecteur adjacentes, pour éteindre les étincelles qui apparaissent entre les balais et les lames de collecteur, ce qui a pour effets de simplifier les travaux de fabrication, de réduire les coûts de main d'oeuvre et de matière, et d'augmenter la productivité. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, donné à titre non limitatif. La suite de la description se réfère aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue de côté agrandie de la partie de collecteur d'un petit moteur électrique correspon dant à l'invention La figure 2 est une vue dans la direction des flèches représentées sur la figure 1 ; La figure 3 est un graphique explicatif qui montre les caractéristiques de résistance électrique d'un mélange conducteur de l'électricité qui est utilisé dans l'invention: et La figure 4 est un graphique qui illustre le niveau de bruit électrique qui est engendré lorsqu'on utilise le mélange conducteur de l'électricité correspondant à l'invention. Sur les figures 1 et 2, la référence 1 désigne un arbre tournant d'un rotor de moteur : la référence-2 désigne un cylindre isolant qui est- réalisé en une seule pièce avec une résine synthétique, etc ; les références 3-1 à 3-3 désignent respectivement des lames de collecteur ; les références 4-1 à 4-3 désignent des bornes respectives pour les lames de collecteur 3-1 à 3-3 ; les références 5-1 à 5-3 désignent des réservoirs destinés à contenir un mélange conducteur de l'électricité ; les références 6-1 à 6-3 désignent des rainures de guidage des bornes de lame de collecteur respectives 4-1 à 4-3 ; la référence 7 désigne une rondelle isolante ; les références 7-1 à 7-3 désignent des parties en saillie de la rondelle isolante 7 ; et la réfé- rence 8 désigne un mélange conducteur de l'électricité qui est injecté dans le réservoir 5-1. Les figures 1 et 2 illustrent un mode de réalisa-tion de l'invention qui comporte trois lames de collecteur 3-1, 3-2 et 3-3. L'arbre tournant 1 du rotor du moteur (non représenté) est ajusté de façon fixe dans le trou central du cylindre isolant 2 sur lequel les lames de collecteur 3-1 à 3-3 sont réparties de façon équidistante. Le cylindre isolant 2 comporte des rainures de guidage annulaires (non représentées) qui sont destinées à recevoir les lames de collecteur 3-1 à 3-3, les rainures de guidage 6-1 à 6-3 qui sont destinées à recevoir les bornes 4-1 à 4-3 des lames de collecteur, et les réservoirs 5-1 à 5-3 dans lesquels est injecté le mélange conducteur de l'électricité 8 qui est utilisé dans l'invention.Après avoir placé les lames de collecteur 3-1 à 3-3 sur le cylindre isolant 2 de la manière qui est représentée sur les figures 1 et 2, on ajuste la rondelle isolante 7 sur les lames de collecteur 3-1 à 3-3 pour maintenir ces lames de collecteur sur le cylindre isolant 2. Le diamètre intérieur de la rondelle isolante 7 est tel que cette rondelle s'ajuste defaçon précise sur les surfaces des lames de collecteur 3-1 à 3-3, et la rondelle 7 est en une matière électriquement isolante, comme une résine synthétique. La rondelle isolante 7 comporte des parties en saillie 7-1 à 7-3 qui corre-spondent aux parties intermédiaires entre les lames de collecteur 3-1 à 3-3, et ces parties en saillie sont formées.de la manière nécessaire pour s'ajuster sur le cylindre isolant 2.Les réservoirs 5-1 à 5-3 sont séparés par la rondelle isolante 7 des parties au niveau desquelles les lames de collecteur 3-1 à 3-3 sont en contact glissant avec les balais (non représentés). Dans l'état qui est représenté sur les figures, on injecte dans chacun des réservoirs 5-1 à 5-3 le mélange conducteur de l'électricité 8. Dans les réservoirs 5-1 à 5-3, le mélange conducteur de l'électricité 8 est intercalé entre chacune des lames de collecteur 3-1 à 3-3, en englobant les parties intermédiaires entre ces lames.En choisissant dans une plage appropriée la résistance électrique du mélange conducteur de l'électri- cité 8, on peut faire en sorte que les lames de collecteur 3-1 à 3-3 soient pontées par une résistance électrique dont la valeur est comprise dans une plage appropriée, ce qui permet d'éviter l'apparition d'étincelles entre les lames de collecteur et les balais, et donc d'atténuer les bruits électriques qui sont associés aux étincelles. En outre, il n'y a aucun risque que le mélange conducteur de l'électricité 8 s'écoule horsides réservoirs 5-1 à 5-3 et adhère aux balais, du fait que les réservoirs 5-1 à 5-3 sont séparés des parties en contact glissant des balais. I1 n'y a donc aucun risque que le mélange conducteur de l'électricité 8 adhère aux balais et dégrade leurs performances, même lorsqu'on utilise des balais de carbone. Les réservoirs 5-1 à 5-3 qui sont utilisés dans le mode de réalisation qui est représenté sur les figures 1 et 2 ont des ouvertures qui débouchent à la périphérie extérieure du cylindre isolant 2, comme le montrent les figures, mais ces réservoirs pourraient avoir une structure fermée, ou ils pourraient avoir des ouvertures débouchant dans une direction différente de celle qui est représentée sur les figures. En résumé, les réservoirs 5-1 à 5-3 peuvent avoir n'importe quelle structure, à condition que le mélange conducteur de l'électricité 8 ne puisse effectivement pas s'écouler hors des réservoirs 5-1 à 5-3 et adhérer aux parties en contact glissant des lames de collecteur et des balais, et à condition qu'un pont ayant une résistance électrique de valeur comprise dans une plage appropriée soit lormé entre les lames de collecteur adjacentes 3-1 à 3-3. On peut employer un mélange conducteur de l'électricité 8 ayant n'importe quelle viscosité adaptée aux conditions de fonctionnement du moteur. En outre, il n'est pas nécessaire que le mélange conducteur de l'électricité 8 ait des propriétés lubrifiantes. On peut considérer que le mélange conducteur de l'électricité qui est utilisé dans l'invention est un mélange qui est préparé en mélangeant un ou plusieurs types de particules fines conductrices de l'électricité, comme des poudres métalliques, du carbone ou du graphite, avec un ou plusieurs types de substances huileuses, et en les pétrissant pour donner un mélange semblable à du beurre ayant une viscosité rendant tout écoulement difficile. Le mélange conducteur de l'électricité qui est ainsi préparé présente une caractéristique telle que sa valeur de résistance varie en fonction du courant qui le traverse, comme le montre la figure 3. On a obtenu la caractéristique qui est représentée sur la figure 3 par le procédé de mesure suivant.On injecte dans le réservoir 5-1 ayant la structure qui est représentée sur la figure 1 un mélange qu'on a préparé en mélangeant de fines particules de graphite avec de l'huile à base de naphthènes.On connecte ensuite entre les lames de collecteur 3-1 et 3-2 une source à courant constant capable de fournir des niveaux de courant de 1 mA, 2 mA.... 15 mA, et on mesure la tension V qui apparaît entre les lames de collecteur 3-1 et 3-2. On a porté sur la figure 1 les valeurs de résistance calculées à partir des rapports entre les valeurs de tension V et les valeurs de courant. La caractéristique courant-résistance qui est représentée sur la figure 3 varie en fonction du type et de la taille des particules fines conductrices de l'électricité, du type de substance huileuse avec laquelle les particules fines sont mélangées, et de la proportion du mélange. Bien entendu, lorsque les particules fines conductrices de l'électricité ne sont pas mélangées avec une substance huileuse. la valeur de la résistance de ces particules fines ne dépend pratiquement pas du courant qui circule dans les particules. La caractéristique courant-résistance dans laquelle la résistance diminue lorsque le courant augmente, de la manière qui est représentée sur la figure 3, est favorable pour éviter l'apparition d'étincelles entre les lames de collecteur lorsque le rotor du moteur tourne. La figure 4 montre les résultats de mesure du niveau des bruits électriques que produit le moteur. La courbe A de la figure 4 représente le niveau de bruit lorsqu'on n'utilise aucun moyen particulier d'extinction d'étincelles entre les lames de collecteur, la courbe B représente le niveau de bruit-lorsqu'une résistance fixe de 500 ohms est connectée entre les lames de collecteur, la courbe C représente le niveau de bruit lorsqu'on injecte dans les réservoirs 5-1 à 5-3 de la figure 1 un mélange à base de graisse qui est préparé en mélangeant la graisse conductrice de l'électricité avec un agent épaississant, la courbe D représente le niveau de bruit lorsqu'on injecte dans les réservoirs E-l à 5-3 représentés sur la figure 1 la graisse conductrice de l'électricité seule (sans ajouter d'agent épaississant), et la courbe E représente le niveau de bruit lorsqu'on injecte dans les réservoirs 5-1 à 5-3 qui sont représentés sur la figure 1 un mélange qui est préparé en mélangeant des particules conductrices de l'électricité comprenant en quantités égales des particules fines de cuivre et des particules fines de graphite, avec une huile a base d'oléfines et un agent épaississant. Bien que cela ne soit pas représenté sur la figure, on obtient un niveau de bruit de l'ordre de 60 dB de 30 à 300 bHz lorsqu'on connecte entre les lames de collecteur une résistance qui consiste en une substance frittée du type généralement appelévaristor, ce qui correspond à une configuration classique.Ceci signifie que les courbes D et E présentent d'excellentes performances d'extinction d'étincelle qui sont tout à fait comparables à celles d'un varistor. La valeur limite de la résistance du mélange conducteur de l'électricité qui est utilisé dans l'invention doit être fixée dans une plage telle que, lorsque le mélange conducteur de l'électricité est injecté dans les réservoirs, les lames de collecteur ne soient pas court-circuitées au point de dégrader le rendement du moteur. Cependant, si on peut tolérer une dégradation du rendement, on peut donner au mélange une valeur de résistance aussi faible que la résistance de l'enroulement entre les lames de collecteur. Bien qu'en pratique la valeur de la résistance du mélange entre les lames de collecteur doive de préférence être de l'ordre de 0,1 à 5 kn, on peut de façon générale utiliser une résistance comprise entre 1 et 500 fois la résistance de l'enroulement entre les lames de collecteur. Conformément à la description qui précède, l'invention permet d'éteindre les étincelles et d'atténuer le bruit électrique qui leur est associé en injectant un mélange conducteur de l'électricité dans des réservoirs et en déposant ce mélange sur certaines parties des lames de collecteur. L'opération qui consiste à injecter le mélange dans les réservoirs est si simple qu'elle peut facilement être automatisée, ce qui se traduit par une augmentation remarquable de la productivité, une diminution du coût de fabrication et l'obtention de caractéristiques uniformes. En effet, la suppression de la nécessité d'utiliser des composants de circuit d'extinction d'étincelle, comme des condensateurs et des varistors, qui sont généralement coûteux et ont des caractéristiques non uniformes, conduit à une diminution de coût importante et à des caractéristiques uniformes. On peut en outre appliquer l'invention à des moteurs qui utilisent des balais de carbone, du fait que les réservoirs qui correspondent à l'invention se trouvent en des emplacements tels que le mélange conducteur de l'électricité n'adhère pas aux balais. On peut bien entendu utiliser des moyens qui appliquent un lubrifiant à la surface du collecteur pour éviter l'usure mécanique, en association avec l'injection du mélange dans les réservoirs. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS i Petit moteur électrique comportant un ensemble de lames de collecteur qui sont réparties avec un écartement angulaire uniforme sur un cylindre isolant ajusté de façon fixe sur un arbre tournant du rotor du moteur, et des balais qui établissent un contact glissant avec les lames de collecteur, caractérisé en ce qu'il comporte des réservoirs destinés à contenir un mélange conducteur de l'électricité préparé en mélangeant des particules fines conductrices de l'électricité avec une substance huileuse, ces réservoirs étant réalisés en forant le cylindre isolant de manière que chaque réservoir s'étende jusqu'à des lames de collecteur adjacentes, et en ce que le mélange conducteur de l'électricité est injecté dans les réservoirs de façon à établir un pont entre les lames de collecteur adjacentes. 2. Petit moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange conducteur de l'électri- cité qui est injecté dans les réservoirs forme des circuits ayant la résistancve désirée entre les lames de collecteur adjacentes 3. Petit moteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les réservoirs se trouvent dans des emplacements dans lesquels les lames de collecteur et les balais ne viennent pas en contact. 4 Petit moteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le mélange conducteur de l'électricité a une résistance électrique qui est comprise dans une plage allant de 1 à 500 fois la résistance électrique des enroulements de rotor auxquels les lames de collecteur sont connectées.