Brevet FR2488453A1 — publié le 19820212

La présente invention concerne un moteur et notam- ment un moteur à commutateur et un procédé de fabrication d'un tel moteur. Dans les commutateurs de moteur, connus, il est intéressant de mettre de l'huile sur le commutateur pour éviter un petit arc par suite des mouvements de contact et de sépara- tion c'est-à-dire de l'ouverture et de la fermeture des segments de commutateur par rapport au balai; comme ces mouvements se répètent, il en résulte une modification de la surface par oxy- dation, sulfatation etc des surfaces de contact des segments du commutateur et du balai, l'abrasion des éléments etc. Dans le cas d'un revêtement d'huile sur le commutateur, on gêne ou on détériore le contact électrique s'il y a un film d'huile au niveau de la surface de contact entre les segments du commuta- teur et le balai. Pour éviter cet inconvénient dans un tel type de commutateur, on a formé de très petites surfaces concaves- convexes à la surface de chaque segment de commutateur pour avoir un effet de réservoir d'huile dans les parties concaves tout en assurant un bon contact électrique des segments du com- mutateur et du balai. En général, les surfaces concaves-convexes formées à la surface des segments de commutateur sont réalisées à l'aide de papier de verre, d'une meule ou analogue, que l'on met en contact avec les surfaces du commutateur, puis on fait tourner de façon relative pour provoquer l'abrasion de la sur- face des éléments ou segments du commutateur. La surface concave- convexe de chaque segment de commutateur connu devient ainsi une partie concave convexe à profil linéaire qui s'étend dans la direction de rotation jusqu'au bord de chaque segment de com- mutateur; on a ainsi des barbes ou des parties en saillie au niveau du bord de chaque segment de commutateur résultant de cet abrasion par rotation. Lorsque le moteur tourne, ces barbes se pèlent des segments de commutateur et provoquent le court- circuit entre les segments du commutateur. Pour éviter cela, il faut traiter le commutateur et enlever les barbes des arêtes des segments. Toutefois en fait ce travail d'enlèvement des barbes est une opération qu'il faut faire en utilisant un microscope dans le cas d'un micromoteur de faibles dimensions. C'est pour- quoi, le rendement de fabrication d'un moteur à courant continu est relativement faible et demande beaucoup de travail; ce sont les raisons qui s'opposent à une fabrication en masse de tels moteurs. 2 2488453 La présente invention a pour but de créer un moteur à courant continu dont le commutateur soit perfectionné, qui remédie aux difficultés des moyens connus, permet une fabrica- tion en grande série et dont le commutateur comporte des moyens permettant de retenir l'huile ou constituant une réserve d'huile pour assurer un bon contact électrique entre les segments du commutateur et le balai du moteur. L'invention a également pour but de créer un procédé de fabrication d'un tel commutateur de moteur permettant notam- ment une fabrication en grande série. A cet effet, l'invention concerne un moteur à com- mutateur ayant un stator et un rotor et un axe, le commutateur étant formé de plusieurs segments de commutateur noyés dans un corps isolant, chacun des segments de commutateur ayant une sur- face de contact pour le balai, le commutateur étant caractérisé en ce qu'un nombre d'impressions sont réalisées sur chacun des segments du commutateur pour y former une surface rugueuse. Suivant une autre caractéristique, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un moteur dont le commuta- teur se compose de plusieurs segments, ce procédé étant caracté- risé en ce qu'on fixe en les noyant plusieurs segments de commu- teur dans un corps réalisé en un matériau isolant et on forme des parties concaves-convexes à la surface des segments du commutateur, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on projette des particules à la surface des segments du commutateur et sous une pression prédéterminée. La présente invention sera décrite plus en détail a l'aide des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une coupe transversale d'un moteur selon l'invention. - la figure 2 est une vue en perspective à grande échelle d'un exemple de commutateur de moteur selon l'invention. - la figure 3 est un schéma d'un exemple d'appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION PREFERENTIEL: Selon la figure 1, le moteur à courant continu comporte un stator 1 et un rotor 2. Le stator 1 est formé par des aimants 3 engendrant un champ magnétique, chaque aimant ayant une forme cylindrique, une culasse 4 et une botte de palier 9 comportant les paliers 7 et 8 pour porter à rotation 3 2488453 l'axe 6 du rotor 2. Le rotor 2 comporte un commutateur fixé à l'axe 6 du moteur ainsi qu'une bobine Il de façon à tourner entre les aimants 3 et la culasse 4 du stator. Le commutateur se compose de plusieurs segments de commutateur 12 par exemple cinq segments de commutateur; ces segments 12 sont noyés dans un corps 13 en résine moulée de façon à ne faire qu'un avec ce corps 13; les segments 12 sont répartis de façon équi-angulaire autour de l'axe géométrique de l'axe 6 du moteur. Chacun des segments 12 du commutateur (la figure 1 ne montre qu'un seul segment de commutateur 12) présente une partie péri- phérique partiellement dégagée à la partie périphérique de l'axe 13a du corps 13 en résine moulée; les parties périphériques exposées des segments 12 du commutateur se trouvent sur une meme surface cylindrique. Le stator porte un balai 14 ou des contacts fixes de stator coopérant avec le commutateur 12 suivant une position angulaire déterminée du rotor 2. Dans un tel commutateur de moteur, si l'on met de l'huile sur le commutateur pour éviter qu'il ne se forme un petit arc par suite des mouvements de contact et de séparation des segments 12 du commutateur et du balai 14 et qui par répé- tition modifient la surface par oxydation, sulfatation etc et par suite le contact de surface entre les segments 12 du commu- tateur et du balai 14, l'abrasion etc. Si le commutateur 10 présente un revêtement d'huile, et s'il y a un film d'huile sur la surface de contact entre les segments 12 du commutateur et le balai 14, cela g9ne ou dété- riore le contact électrique. Pour éviter cet inconvénient dans ce type de commutateur, on a formé selon l'art antérieur et comme cela a déjà été indiqué ci-dessus de très petites surfaces concaves-convexes à la surface de chaque segment de commutateur pour avoir une sorte de réserve d'huile dans les parties concaves tout en maintenant un bon contact électrique des segments de commutateur 12 et du balai 14. En général, les parties concaves- convexes à la surface des segments 12 du commutateur 10 se réalisent avec du papier de verre, une roue abrasive ou analogue que l'on met en contact avec le commutateur 10, puis on fait tourner de façon relative pour réaliser l'abrasion des segments 12 du commutateur 10. La surface concaveconvexe de chaque segment de commutateur devient ainsi une partie concaveconvexe à structure linéaire dans le sens de rotation et s'étend 4 2488453 jusqu'à l'arête de chaque segment de commutateur; on a ainsi des barbes ou des éléments en saillie au niveau des arêtes des segments, résultant de l'abrasion par rotation. Lorsque le moteur tourne, ces barbes se détachent des segments du commuta- teur et court-circuitent les segments. Il faut pour cela prévoir l'enlèvement des barbes des arêtes des segments de commutateur. Toutefois ce travail d'enlèvement des barbes nécessite un micro- ecope dans le cas de micromoteurs de très faibles dimensions. Comme indiqué ci-dessus, l'invention a pour but de créer un commutateur de moteur à courant continu qui remédie a ces inconvénients et permet une production en grande série d'un moteur dont le commutateur retient suffisamment d'huile pour former une réserve d'huile en permettant par ailleurs un bon contact électrique des segments du commutateur et du balai. Un exemple de commutateur de moteur selon l'inven- tion sera décrit ci-après à l'aide de la figure 2. Dans cette figure, le commutateur porte globalement la référence 20. Ce commutateur 20 est par exemple utilisé dans un moteur à courant continu de petites dimensions comme celui de la figure 1 en remplacement du commutateur 10 de cette figure 1. Selon l'invention, un certain nombre de segments 22 de commutateur par exemple cinq segments (correspondant aux segments12 de la figure 1) sont fixés en étant noyés dans un corps 23 en résine moulée par exemple en résine thermoplastique mélangée à des fibres de verre; on peut par exemple utiliser une résine de poly-butyral téréphtalate moulée pour former le commutateur 20; sur la surface de contact de chacun des seg- ments 22 du commutateur qui entre en contact avec le balai 14 (voir figure 1) c'est-à-dire la surface périphérique extérieure de chaque segment de commutateur 22, on laisse les parties 23a, de l'axe, dégagées (ces parties correspondent aux parties 13 à la figure 1) de cet axe moulé 23 (correspondant au corps moulé 13 de la figure 1); cette surface est rendue rugueuse par des impressions 24 d'impact provoquées par un grand nombre de petites particules telles que des particules sphériques tombant sur la surface de chacun des segments de commutation 22. La figure 3 donne un exemple de procédé pour réali- ser les impression d'impact 24 à la surface des segments 22 du commutateur selon l'invention. Selon la figure 3, le commutateur 22 réalisé en fixant un ensemble de segments de commutateur 22 2488453 sur un corps 23 en résine moulée est fixé à l'arbre rotatif 6 du rotor 2 du moteur, puis on projette des petites particules telles que des particules sphériques par exemple des billes de verre qui sont stables du point de vue chimique et ont une dureté appropriée; ces billes sont projetées par la buse 27 contre la surface périphérique du commutateur 22 pour frapper cette surface. On forme ainsi les impressions d'impact 24. A la figure 3, la référence 26 concerne un appareil de projection qui projette les particules sphériques 25' telles que des billes de verre provenant d'un réservoir de billes de verre 27; la projection se fait à l'aide de la buse 25 sous une pression prédéterminée par exemple 1 Kg/cm2 en utilisant de l'air comprimé fourni par l'appareil 26 à partir d'une source d'air comprimé 28. En projetant les particules sphériques 25' sur la surface périphérique du commutateur 20 ou des segments de com- mutateur 22, on forme des impressions d'impact 24; chaque impression a pratiquement une forme de demi-sphère. Dans ces conditions, les dimensions et formes des impressions 24 d'impact concaves semi-sphériques dépendent des dimensions et formes des particules sphériques 25' projetées contre la surface des segments 22 du commutateur. Selon l'invention, le diamètre de chacune des particules sphériques 25' est choisi inférieur à la largeur d de la fente ou intervalle 29 entre deux segments adjacents 22. Par exemple si la largeur d de chaque intervalle 29 est de l'ordre de 0,15 mm, il faut que le diamètre ou la dimension des particules sphériques 25' projetées contre la surface du segment 22 pour y former les impressions 24 soit de l'ordre de 0,1 mm. Pour les particules sphériques 25' servant à réaliser les impressions d'impact 24 à la surface des segments 22, on utilise des billes de verre telles que par exemple des billes en un verre dont la composition est la suivante: 71,7 % en poids de SiO2, 1,67 % en poids de A1203, 0,12 % en poids de Fe203, 8,72 % en poids de CaO, 2,81 %/4 en poids de MgO, 13,9 % en poids de Na20, 0,97 % de K20, 0,03 % en poids de B203* Les impressionsd'impact 24 formées par le choc des particules sphériques 25' existent également sur la surface d'extrémité 22a de chaque segment 22 au niveau de l'intervalle 29, si bien que selon l'invention il n'y a pas formation de 6 2488453 barbes ou parties en saillie. Comme dans l'art antérieur, lors- que les parties concaves-convexes en forme de lignes sont réali- sées dans le sens de rotation à la surface de chaque segment, les barbes qui sont minces ou dont la résistance mécanique n'est pas suffisante, s'étendent dans la direction de rotation par rapport à l'intervalle séparant les segments adjacents. Contrairement à cela, comme selon l'invention, on forme une surface rugueuse par l'impact de particules sphériques il n'y a pas de barbes au niveau des arêtes de chaque segment. Ainsi grâce à l'inventions après avoir projeté les particules sphériques sur les segments 22, on enlève les particules sphé- riques qui sont collées au commutateur en procédant par exemple par un rinçage. Le commutateur avec des segments à surface rendue rugueuse par l'impact de particules sphériques sur les parties en contact avec le balai, reçoit un revêtement d'huile pour 9tre appliqué au moteur comme décrit à la figure 1. Le commutateur selon l'invention présente un bon contact électrique avec le balai et conserve l'effet de réserve d'huile évitant la formation d'arcs ainsi que l'abrasion résul- tante. Comme décrit, le procédé de fabrication de commuta- teur selon l'invention évite grâce aux particules sphériques la formation de barbes ou autres si bien que la phase de traitement des barbes devient inutile. Cela améliore la fabrication en grande série des moteurs. En outre selon l'invention, les dimensions, profon- deur etc des impressions d'impact se choisissent de façon appropriée par le choix des dimensions, formes etc des particules sphériques que l'on projette sur les segments du commutateur ainsi que la pression d'impact des particules sphériques sur le commutateur; on réalise ainsi une surface à rugosité optimale ou surface concave-convexe suivant la dimension des segments, la distance séparant les segments etc. R E V E N D I C A T I 0 N S ) Moteur à commutateur comportant un stator et un rotor ainsi qu'un axe rotatif, le commutateur étant formé d'un ensemble de segments de commutateur noyés dans un corps isolant, chaque segment présentant une surface de contact des- tinée à coopérer avec un balai, commutateur caractérisé en ce qu'à la surface de contact de chaque segment de commutateur, on réalise une rugosité par des impressions. ) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les impressions se réalisent au moins sur la surfacE de contact de chaque segment de commutateur. ) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les impressions ont une forme semi-sphérique. ) Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diamètre de chaque impression semi-sphérique est inférieur à l'intervalle séparant les segments adjacents du commutateur. ) Procédé de fabrication d'un moteur à commuta- teur formé de plusieurs segments, procédé selon lequel on fixe les segments de commutateur dans un corps en un matériau iso- lant en noyant les segments dans ce corps, on forme des parties concavesconvexes à la surface des segments du commutateur, procédé caractérisé en ce qu'on projette des particules sur la surface des segments du commutateur sous une pression prédéter- minée. ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les particules sont sphériques. )-Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les particules sphériques sont des billes de verre. 80) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le diamètre de chaque particule sphérique est inférieur a la distance séparant les segments adjacents du commutateur. ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la phase de projection des particules sphériques sur les segments du commutateur se fait à l'aide d'un appareil de projection comportant une buse. ) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'appareil de projection des particules comporte une source d'air comprimé fournissant de l'air à pression élevée. 8 2488453 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pression est de l'ordre de 1 Kg/cm -o