Brevet FR2510826A1 — publié le 19830204

L'invention a pour objet un dispositif à bagues de contact comportant deux bagues de contact en charbon disposées avec un intervalle en direction axiale, ces bagues se fixant au moyen d'un moyeu en matière isolante sur l'arbre de rotor d'une génératrice. Dans les dispositifs à bagues de contact actuellement connus, on utilise des moules de compression dans lesquels on introduit coaxialement les bagues de contact réalisées le plus souvent par décolletage avec la largeur de piste de contact requise dans des tubes en bronze ou en cuivre. On remplit ensuite la cavité subsistant entre un noyau central cylindrique et le moule extérieur avec une patte de résine synthétique durcissant sous l'action de la pressia et de la chaleur. La fabrication est en conséquence onéreuse et nécessite le plus souvent un usinage de retouche de lssébauche pour garantir une marche sans à-coups et un montage centré sur l'arbre d'induit de la génératrice. L'invention a pour but, pour l'équipement des rotors d'alternateurs triphasés avec des bagues de contact en charbon, de créer un dispositif à bagues de contact pouvant être engagé sous pression de façon simple sur un rotor, garantissant une longue durée de marche du système formé par les balais et les bagues de contact et présentant une résistance élevée. L'invention concerne à cet effet un dispositif du type ci-dessus caractérisé en ce que pour assurer la fixation en position axiale et en position radiale des bagues de contact en charbon sur 11 arbre de rotor pendant l'imprégnation, il est prévu une douille en matière plastique préfabriquée restant dans le moyeu, cette douille pouvant être insérée lors du montage dans les deux bagues de contact en charbon et présentant sur sa surface latérale extérieure au moins un élément d'écartement pour assurer l'intervalle des bagues de contact en charbon en direction axiale, cette douille comportant sur chaque face frontale au moins une butée pour les bagues de contact. Le dispositif à bagues de contact conforme à l'invention a pour avantage que les bagues de contact en charbon qui ne présentent qu'une faible résistance à la traction peuvent, par l'imprégnation et en liaison avec la douille, être assemblées sur l'arbre avec une résistance mécanique élevée. Des dispositions indiquées dans la suite permettent d'obtenir des modes de réalisation avantageux et des perfectionnements du dispositif. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de 11 invention, dessins dans lesquels:: - la figure 1 est une coupe longitudinale axiale dune partie dun arbre dinduit munie du dispositif à bagues de contact conforme à l'invention; - la figure 2 est une coupe transversale effectuée suivant la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une coupe transversale effectuée suivant la ligne lII-III de la figure 1; - la figure 4 est une vue en direction radiale d'une partie de la douille et des deux bagues de contact; - la figure 5 est une coupe longitudinale axiale partielle représentant une partie de la douille dans la condition dtimprégnation terminée pour l'ajustage dans une saillie d'enclenchement frontale; - la figure 6 représente une variante de la forme de réalisation de la saillie d'enclenchement frontale, la représentation étant par ailleurs la même que celle de la figure 5;; - la figure 7 est une vue partielle fortement agrandie représentant une autre forme de réalisation modifiée avec des nervures longitudinales s'étendant le long d'une génératrice de la douille; - la figure 8 est une coupe longitudinale axiale d'une autre forme de réalisation modifiée d'une douille préfabriquée en matière isolante; - la figure 9 est une vue en direction axiale de lune des deux faces frontales de la douille. Sur les dessins, on a désigné par 1 la partie d'extrémité de l'arbre de rotor d'une généra trice triphasée non représentée par ailleurs. L'arbre 1 porte un rotor 2 à griffes polaires indiqué seulement en partie, ce rotor comportant un enroulement d'excitation 3 3 qui n'est aussi indiqué quten partie. Le courant continu nécessaire à l'excitation est envoyé à l'enroulement d'excitation 3 par deux conducteurs 4 et 5 ainsi que par deux bagues de contact 6 et 7 tournant avec l'arbre. Les deux bagues de contact 6 et 7 sont réalisées en poudre de charbon comprimée avec utilisation d'un liant durcissable. Fr rapport aux bagues en bronze ou en cuivre utilisées jusqu'à maintenant, ces bagues ont pour avantage que les balais glissant sur leur surface latérale extérieure ont une durée de vie bien plus longue. Cependant, les bagues de contact en charbon 6 et 7 ne conviennent qu'avec des restrictions pour la fixation classique sur un moyeu en matière comprimée. En effet, les contraintes de traction développées dans les bagues de contact lors de la compression du moyeu conduiraient à la destruction de ces bagues. Par cnntre, dans le dispositif à bagues de contact conforme à linvention, il est prévu d'utiliser une douille en matière plastique 8 pour constituer le moyeu en matière isolante nécessaire, cette douille étant réalisée avant le montage du dispositif à bagues de contact par compression de matière plastique injectable, par exemple de polyamide. Pour assurer la fixation en position axiale et en position radiale des bagues de contact en charbon 6 et 7 sur l'arbre de rotor 1, la douille en matière plastique 8 est soumise à une opération dzimprégnation conjointement avec les bagues de contact en charbon. Au cours de cette opération, il se produit un assemblage rigide avec l'arbre de rotor 1, la douille 8 constituant le moyeu en matière isolante nécessair conjointement avec la matière dimprégnation. Lors du montage, les deux bagues de contact en charbon 6 et 7 sont respectivement engagées sur la douille 8 à partir de ltune des deux faces frontales de cette douille jusquà ce qufielXes viennent buter de part et d'autre sur une collerette centrale 9 de faible hauteur, moulés sur la douille 8. Pour que les bagues de contact en charbon 6 et 7 puissent être maintenues dans cette position contre tout déplacement axial, une butée 10 est proue dans chaque domaine de bordure d t extrémxté de la douille 8, cette butée dépassant en direction radiale le reste de la surface latérale cylindrique de la douille 8.Comme représenté sur la figure 5, cette butée peut etre constituée par une bordure s'levant en forme de coin vers la face frontale. Par suite de sa conicité, cette bordure applique la bague de contact correspondante 6 contre la collerette centrale 9. Sur les figures 1 et 6, il est prévu à titre d'autre forme de réalisation de la butée 10, un collet 10 en forme d'épaulement qui vient en prise derrière la face frontale extérieure de la bague de contact 6 qui présente une section de forme rigoureusement rectangulaire. Pour que les bagues de contact ne soient pas soumises à des contraintes de traction d'une importance inadmissible lors de l'engagement sur la douille 8, cette douille est divisée à partir des deux faces frontales en six segments par des fentes longitudinales étroites 11 (voir figure 2, figure 3 et figure 8). Les parties d'extrémité de la douille 8 se trouvent dans le domaine des fentes 11 peuvent ainsi être comprimées avec une forte réduction de leur diamètre extérieur.Pour que les bagues de contact en charbon 6 et 7 à l'état formé mais non encore imprégné conservent leur position correcte par rapport à la douille 8, il est prévu sur la collerette 9 une nervure radiale 12 nettement visible sur la figure 4 qui, de la façon visible sur la figure 1 s'engage dans une rainure radiale correspondante 13 pratiquée dans la face frontale intérieure de la bague de contact en charbon 7. Après l'enclenchement de de la rainure radiale 13 et de la nervure radiale 12, les bagues de contact sont maintenues dans leur position coriecte contre toute rotation et elles sont orientées pour recevoir les extemités des conducteurs 4 et 5. Les parties d'extremité en forme de segments de la douille 8 ne reviennent élastiquement dans leur position initiale qu'après la mise en position correcte et la fixation des bagues de contact. Ces parties d'extrémité permettent ainsi le tirage de la douille sur 12 extrémité de 1 arbre 1 Pour que le dispositif à bagues de contact ainsi monté de façon préliminaire puisse être fixé en position axiale sur l'arbre 17 trois languettes élastiques 14 sont prévues à l'intérieur des fentes 11.Ces languettes élastiques sont nettement visibles sur la figure 3o Elles s'enclenchent dans une rainure circulaire 16 décolletée sur l'arbre 1 à proximité du tourillon de montage 15 et elles maintiennent fermement le dispositif à bagues de contact pendant l'opération d'imprégnation qui suito Lorsque l'agent d'imprégnation qui remplit les intervalles existants a suffisamment durci, on peut effectuer l'usinage de finition par meulage des surfaces latérales des deux bagues de contact en charbon qui servent de surfaces de contact pour les balais non représentés. Dans l'exemple de réalisation représenté, il est prévu que la bague de contact on charbon 7 se trouvant à l'extérieur puisse être réliée au conducteur de connexion 5 avant l'opération d'imprégnation. Pour cela, la partie de base de la collerette 9 de la douille 8 représentée sur la figure 2 comporte une rainure longitudinal 18 parallèle à leaxe A. Dans cette rainure 18, on peut intro duire l'extrémité du conducteur 5 jusqu'à ce qu'elle sorte par la face frontale extérieure.On peut alors relier de façc conductrice cette extrémité à la bague de contact extérieure Pour éviter les ajustements pressés des bagues de contact 6 et 7, on peut munir la douil] 8, dans le domaine d'appui des bagues de contact, de nervure longitudinales 20 parallèles à l'axe, comme il est indiqué sur la coupe transversale à grande échelle de la figure 7. On peut aussi prévoir des nervurés porteuses appropriées dan l'alésage de la douille. Si cela est nécessaire pour des raisons techniques, on peut réduire ou augmenter le nombre des segments élastiques. Dans l'exemple de réalisation modifié suivant les figures 8 et 9, on a supprimé les languettes 14 décrites précédemment ainsi que la rainure 16 pratiquée dans l'arbre 1. La douille 8, continue par sa bande médiane, est engagée à la cote avec un montage légèrement forcé.Les bagues en charbon sont ajustées avec du jeu sur la douille, de sorte qu'aucune pression ne peut s'établir. L'avantage particulier du dispositif à bagues de pression conforme à l'invention consiste en ce que les frais de fabrication peuvent être très réduits et que, malgré cela, on peut garantir une durée de vie accrue des bagues de contact. REVENDICATIONS 1- Dispositif à bagues de contact comportant deux bagues de contact en charbon disposées avec un intervalle en direction axiale, ces bagues se fixant au moyen d'un moyeu en matière isolante sur l'arbre de roter d'une génératrice, caractérisé en ce que pour assurer la fixation en position axiale et en position radiale des bagues de contact en charbon (6, 7) sur l'arbre de rotor (1) pendant l'imprégnation, il est prévu une douille (8) en matière plastique préfabriquée restant dans le moyeu, cette douille pouvant autre insérée lors du montage dans les deux bagues de contact en charbon (6, 7) et présentant sur sa surface latérale extérieure au moins un élément d'écartement (9) pour assurer lintervalle des bagues de contact en charbon en direction axiale, cette douille comportant sur chaque face frontale au moins une butée (10) pour les bagues de contact. 2- Dispositif à bagues de contact selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins une languette élastique (14) pour assurer un maintien sur l'arbre (1) en direction axiale par liaison géométrique. 3- Dispositif à bagues de contact selon la revendication 2, caractérisé en ce quXil est prévu dans arbre (1) une rainure de pourtour (16) pour la mise en puise de la languette (14) à l'état détendu. 4- Dispositif à bagues de contact selon lune quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les butées frontales (10) servant & maintenir les bagues de contact en charbon en direction axiale sont agencées en forme de segments si l'on regarde en bout. 5- Dispositif à bagues de contact selon lune quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les butées (10) sont constituées par une bordure en saillie en direction radiale sur le res.te de la surface latérale cylindrique de la douille (8). 6- Dispositif à bagues de contact selon l'une quelconque des revendications 1 à 5; caractérisé en ce que les deux parties d'extrémités frontales de la douille (8) sont divisées en plusieurs segments élastiques, avantageusement en six segments, de préférence par des fentes (11) parallèles à l'axe. 7- Dispositif à bagues de contact selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins un perçage longitudinal traversant (18), parallèle à l'axe (A) de la douille (8) est pratiqué dans la paroi de cette douille (8). 8- Dispositif à bagues de contact selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est prévu sur la surface exterieure de la douille (8) au moins. trois et de préférence six nervures longitudinales (20), réparties sur le pourtour de la douille dans le domaine d'appui des bagues de contact en charbon (6,7). 9- Dispositif à bagues de contact selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que la douille (8) comporte un élément d'écartement (9) en forme de collerette présentantune nervure radiale (12) pour chacune des deux bagues de contact en charbon (6, 7), une nervure radiale (13) étant prévue pour chaque nervure radiale (12)dans la face frontale de la bague de contact correspondante. 10 - Dispositif à bague de contact selon la revendication 9, caractérisé en ce que la douille (8) comporte une bande médiane continue (21) dans le domaine de la base de l'élément d'écartement (9). 11- Dispositif à bagues de contact selon la revendication 10, caractérisé en ce que la douille (8) est engagée par montage sous pression sur arbre (1), les bagues de contact en charbon (6, 7) présentant un jeu d'aJustement vis-à-vis de la douille (8) avant l'opération d'imprégnation.