Brevet FR2477327A1 — publié le 19810904

Balai et porte-balai pour moteur électrique. La présente invention concerne les moteurs électriques et plus précisément les porte-balais et ensembles destinés a de tels moteurs. Les moteurs a courant continu a entrefer axial qui ont des induits en forme de disques réalisés par impression ou dépôt d'un enroulement métallique en direction radiale sur les faces opposées d'un disque isolant ou par collage d'éléments métalliques estampés formant des demispires des enroulements sur les faces opposées dgun disque préalablement imprégné, les extrémités des demi-spires étant alors soudées ou reliées d'un côté a l'autre du disque a la périphérie interne et à la périphérie externe de l'armature, sont légers, peu encombrants et d'applications très variées.Dans ces moteurs, on dessine et réalise l'impression ou le dépôt des demi-spires ou les pièees métalliques estam pées de manière que la partie plate des conducteurs formant une demi-spire, d'un premier côté de l'induit, puisse entre utilisée comme collecteur. Cette région se trouve habituellement dans la zone radiale de l'induit qui est adjacente a la périphérie interne ou au moyeu. L'utilisation d'une partie des spires conductrices comme collecteur, de cette manibre, simplifie la fabrication-des induits, et réduit le colt et le poids de ceux-ci. Cependant, ces collecteurs sont la cause du bruit des moteurs. Un exemple d'un tel moteur est un moteur a circuit imprimé de 14 cm, formé a partir de pièces métalliques embouties ayant 141 conducteurs ou enroulements par couchei chaque conducteur,d'un premier côté de l'induit et à proximité de la périphérie interne ou du moyeu de l'induit, jouant aussi le rôle d'un collecteur. Ces 141 segments conducteurs ou collecteurs sont séparées les uns des autres par une distance correspondant a peu près a la moitié de la largeur du segment. Le fonctionnement du moteur ne nécessite qu'une faible distance ou qu'un faible espace assurant l'isolement électrique. Cette grande distance séparant les segments est une conséquence des restrictions présentées par le procédé d'estampage ou d'emboutissage.Cette distance importante peut cependant provoquer un claquement ou crépitement des balais ou la vibration des porte-balais, créant du bruit, lorsque 1-' induit et les segments collecteurs tournent en face des balais a la vitesse normale du moteur. On a constaté que, malgré des efforts particuliers et des procédés spéciaux de fabrication, notamment le tournage avec des outils diamantés, destinés a l'élimination du bruit, ce bruit persistait lors de l'utilisation de porte-balais classiques. Cependant, on constate que les porte-balais réalisés selon l'invention comme décrit dans la suite du présent mémoire, réduisent très efficacement ce bruit. Des balais destinés a de tels moteurs ont en général une forme rectangulaire et sont le plus souvent montés dans des supports métalliques ayant habituellement une dimension légèrement supérieure a celle du balai si bien que celui-ci peut glisser librement en translation dans le support et peut ainsi compenser les irrégularités de la surface collectrice et le raccourcissement du balai lors de son usure. Le support a un ressort qui est au contact de la face arrière du balai et qui maintiertla face avant au contact du collecteur lors de la rotation de l'induit. Lorsque le balai a une connexion électrique en shunt, comme dans le cas général, le support ne constitue qu'un guide mécanique et n'a pas à former une connexion électrique. Selon l'invention, on constate que le claquement, le crépitement ou les vibrations des balais dans un moteur électrique tel qu'un moteur a circuit imprimé ou à entrefer radial, pouvaient être notablement réduits et pratiquement éliminés par isolement ou amortissement de la zone de contact ou de choc du balai et de son support lorsque le balai est dévié dans le support au moment du passage des segments collecteurs et des espaces séparant les segments, en face des balais. Cette disposition est obtenue par introduction ou revêtement, entre le balai et un tube de support, d'une matière d'amortissement ayant la propriété de ne provoquer qu'un faible rebond, par exemple le caoutchouc butyle. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une élévation en coupe partielle et avec des parties arrachées, d'un balai et d'un ensemble comprenant un boitier de balai, selon l'invention - - la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1 du balai et de son boitier-; - la figure 3 est une vue en plan d'un segment collecteur, avec un balai représenté en poupe, suivant les flèches 3 de la figure 1 - la figure 4 est une coupe du balai et de son boîtier, par le plan repéré par la ligne 4-4 de la figure 2 ; et - la figure 5 est une coupe analogue a la figure 4 mais par le plan repéré par la ligne 5-5 sur la figure 2. Comme indiqué sur les différentes figures, le balai et l'ensemble comprenant le bottier, portant la référence générale 2, comporte un tube rectangulaire 4 auquel est fixé et collé, a une première extrémité, un capuchon 6. Celui-ci est taraudé comme indique par la référence 8. Un dispositif de fermeture 10 ayant une fente 12 permettant sa rotation par un tourne-vis, est vissé dans le taraudage 8 du capuchon 6. Comme indiqué clairement sur les figures 1 et 5, les côtés amont et aval du tube 4 de logement de balai, dans la direction de la flèche de la figure 1, représentant le déplacement du collecteur comme indiqué par la référence générale 20, ont des parois courbes 14 et 16 destinées au logement d'un ressort 18 de balai. Le collecteur 20 est formé de segments 22 séparés par des espaces 24. Comme indiqué clairement sur les figures 1 a 4, le balai 30 a une section rectangulaire, ses dimensions étant légèrement inférieures a celles du tube 4, si bien qu'il glisse librement dans celui-ci en direction axiale. A sqn extrémité placée a l'intérieur du tube 4, le balai 30 a une saillie 32 destinée a se loger dans une extrémité d'un ressort 34 de compression. Un fil 36 de shunt, formé par exemple d'une tresse de cuivre, est enrobé dans le balai 30 et plus précisément dans la saillie 32, à l'une de ses extrémités, si bien qu'il forme une connexion électrique avec le balai. A llautre extrémité, le fil 36 est relié électriquement à une pince métallique 38 du capuchon, ayant des branches 38a et 38b qui dépassent dans le tube 4, vers le balai. L'extrémité libre du ressort 34 se loge dans la pince 38. Le balai et l'ensemble décrit précédemment sont des exemples de balai et d'ensemble utilisés dans les moteurs à circuit imprimé a entrefer axial, et représentent une application particulièrement avantageuse de l'invention. Dans les ensembles connus, lorsque le collecteur 20 tourne en face de l'extrémité du balai 30, celui-ci est maintenu au contact du collecteur 20 par le ressort 34 qui est comprimé dans le,tube 4. Ainsi, le balai 30 glisse dans le tube 4 en translation lorsque des irrégularités du collecteur, par exemple des bosses ou analogues, passent sous le balai 30 mais celui-ci est néanmoins maintenu en contact électrique avec le collecteur 2,0 et les segments 22 de celui-ci. Lorsque le balai 30 passe d'un segment 22 au suivant, au-delà de l'espace 24, il a tendance à se coincer et se décoincer dans le tube 4, c'est-à-dire qu'il a tendance a être repoussé contre la paroi latérale amont ou aval du tube 4, en créant ainsi un cliquetis, un claquement, une vibration et du bruit au niveau du balai. L'invention concerne l'élimination de ce claquement, de ce cliquetis, de cette vibration et de ce bruit. Comme indiqué sur la figure 4, selon l'invention, l'extrémité du tube 4 qui est tournée vers le collecteur, au niveau des parois amont et aval du tube, porte une ma tière d'amortissement formée d'un élastomère à faible coefficient de rebondissement qui amortit et réduit le pivotement ou le contact du balai et des parois latérales amont et aval de son boîtier mais qui simultanément n'empêche pas le déplacement du balai 30 dans le tube 4 en translation longitudinale ou le maintien du contact de l'extrémité du balai 30 avec le collecteur 20, sous l'action du ressort 18. Dans un mode de réalisation avantageux représenté sur la figure 4, l'extrémité inférieure des parois courbes 14, 16 du tube 4 qui, du côté du capuchon, loge le ressort 18 de compression, porte des dispositifs élastomères 40, 42 d'amortissement qui sont relativement mous mais non élastiques et ne provoquent pas de rebondissement important. On constate que le caoutchouc butyle convient particulièrement bien et il est collé a la paroi courbe par une colle rapide telle qu'une colle de cyanoacrylate, ou il peut être fixé mécaniquement par formation de trous convenables dans les parois courbes et de saillies sur les organes 40, 42 de caoutchouc butyle, ces saillies passant dans les trous. A l'état relaxé, les organes 40, 42 d'amortissement doivent évidemment dépasser au-delà des parois latérales adjacentes du tube 4 mais ne doivent pas interférer avec le mouvement du balai 30 vers l'intérieur et vers l'extérieur dans le tube 4. Les organes 40, 42, lorsqu'ils sont comprimés, doivent amortir les mouvements du balai 30 et empêcher le contact ou le choc de celui-ci avec la paroi latérale du tube. Bien que l'utilisation d'organes 40, 42 placés à l'intérieur des parois courbes 14, 16 soit commode pour la mise en oeuvre de l'invention sans modification des dimensions des éléments existants, les hommes du métier peuvent noter que d'autres dispositifs d'amortissement peuvent être utilisés. Par exemple, si l'extremite du tube proche du collecteur est légèrement élargie, les parois du tube, à l'extrémité des parois courbes 14, 16, peuvent être revêtues d'un revêtement élastomère ayant de faibles propriétés de rebondissement tel que le caoutchouc butyle On peut aussi utiliser un manchon d'une telle matière et non un revêtement. I1 est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'a titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses élé- ments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre qui est défini dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Ensemble à balai de type amorti pour moteur électrique, caractérisé en ce qu'il comporte un tube (4) de logementde balai, ouvert a une première extrémité et dans lequel un balai (30) peut coulisser longitudinalement, un dispositif (18) placé dans le tube et destiné a repousser le balai vers l'extérieur d l'extrémité ouverte du tube et exposition de coopération avec un collecteur (30) passant en face de l'extrémité ouverte du tube et en face du balai, et un dispositif (40, 42) d'amortissement placé sur les parois du tube, en direction amont et aval par rapport au déplacement du collecteur en face du tube et du balai, ce dispositifétant destiné a amortir les mouvements du balai contre les parois latérales du tube. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parois amont et aval du tube ont des parties courbes (14, 16), et le dispositif d'amortissement (40, 42) se loge dans les parties courbes. 3. Ensemble selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement (40, 42) est formé d'un élastomère. 4. Ensemble selon l'une des révendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement (40, 42) est formé de caoutchouc butyle. 5. Ensemble selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tube (4) de logement de balai a une forme rectangulaire.