Brevet FR2529027A1 — publié le 19831223

La présente invention concerne les induits de moteurs électriques montés dans un bâti de support, notamment le bâti d'un outil électrique portable tel qu' une perçeuse, une ponceuse, une ébarbeuse, une tronçonneuse, etc... Dans des outils de ce type, l'arbre d'induit est généralement monté à tourillonnement entre deux paliers (lisses ou comportant des éléments de roulement) solidaires du bâti de l'outil. Lorsque l'arbre est particu lièrement long, on peut prévoir un palier intermédiaire, solidaire lui aussi d'un élément de bâti, disposé entre les deux paliers précités, mais il est généralement souhaitable de se limiter à deux paliers seulement. Dans certains cas, des montages spéciaux des paliers sur le bâti peuvent être utilisés, comme décrit au brevet francais 76 17389 (2 314 608). Pour constituer le moteur électrique de l'outil, un tel induit, monté en rotor, coopère avec des bobinages inducteurs fixes. L'induit lui-même comporte un arbre central, généralement en acier, sur lequel est pla qué un revêtement isolant, réalisé avantageusement par un manchon d'une certaine épaisseur en une résine époxyde. Sur cet arbre sont montés d'une part le collecteur du moteur (coopérant avec des balais frotteurs) et, d'autre part, les bobinages induits. Ces bobinages, coopèrent, de façon bien connue, avec des empilages de pièces ferro-magnétiques, pour définir les différents pôles de l'induit. Pour le montage des bobinages induits, on peut utiliser des pièces d'isolation et d'écartement en forme d'étoiles réalisées en des matières plastiques. Enfin, lorsqu'un induit de ce genre est monté sur le bâti d'un outil électrique portable, il est en général nécessaire de monter sur l'arbre d'induit, au voisinage des bobinages induits, au moins un ventilateur, calé sur l'arbre d'induit, dont le rôle est de faire circuler de l'air tout autour des bobinages induits et inducteurs, dans le but de refroidir le moteur. D'autres éléments peuvent être placés à la suite du ventilateur, par exemple un second ventilateur utilisé dans certains outils (ponçeuses par exemple) pour créer une dépression d'aspiration. Dans une telle construction de la technique antérieure, on trouve dans tous les cas, d'un bout à l'autre de l'arbre d'induit, un premier palier de support, solidaire du bâti, le collecteur du moteur, les bobinages induits, le ventilateur, et le second palier de support. La longueur d'arbre comprise entre les deux paliers correspond ainsi au moins à l'encombrement axial du collecteur des bobinages induits et du ventilateur. La présente invention a pour objet de réduire l'encombrement axial entre les paliers, sans pour cela changer la disposition du collecteur et des bobinages induits, ni les caractéristiques correspondantes du moteur électrique, et sans changer non plus la disposition du ventilateur par rapport aux bobinages induits. Une telle réduction améliore la tenue mécanique de l'induit, et permet de construire des outils plus compacts et plus efficaces. Pour ce faire, l'invention a pour objet une nouvelle structure d'induit, caractérisée par le faits que, en regard du ventilateur, les bobinages induits sont maintenus séparés de l'arbre par un espace annulaire, et en ce que ledit ventilateur comporte un manchon de montage excentré, serré sur l'arbre à l'intérieur dudit espace annulaire, de telle sorte que 1'encombre- ment axial du manchon de montage du ventilateur est pris sur l'encombrement axial des bobinages induits. De préférence, l'arbre d'induit comporte une portion centrale de relativement grand diamètre et une section de diamètre plus faible destinée à recevoir le ventilateur, les deux portions étant séparées par un épaulement. Des pièces d'isolation et d'écartement, constitués d'un manchon central de montage et de bras radiaux sont montés sur ladite partie centrale de grand diamètre, et l'une d'entre elles est disposée avec son manchon à chevauchement sur ledit épaulement, de telle sorte qu'il ménage, autour de la partie de plus faible diamètre de l'arbre, ledit espace annulaire. Le ventilateur destiné à refroidir les bobinages induits comporte avantageusement une partie centrale en forme de cuvette, au centre de laquelle le manchon de montage fait saillie à l'extérieur ; à la périphérie de la cuvette, s'étendent, d'une manière connue en ellemême, les aubes du ventilateur réunies par une couronne périphérique. Au montage, le manchon du ventilateur est engagé sur la partie de plus faible diamètre de l'arbre d'induit, à l'intérieur dudit espace annulaire, jusqu'au moment où il vient en butée contre ledit épaulement. Le plan commun du fond de la cuvette et de la couronne plane périphérique du ventilateur est alors très proche des bobinages induits mais hors de contact avec eux. Grâce à ce montage, les parties actives du ventilateur se trouvent rapprochées des bobinages induits et le manchon de montage du ventilateur trouve sa place en-dessous des bobinages dans un espace qui est normalement inaccessible dans les constructions traditionnelles. De facon complémentaire, le palier de l'arbre d'induit, du côté du ventilateur, peut être logo dans l'espace laissé libre par la cuvette centrale de celui-ci; autrement dit, il est rapproché de l'autre palier, à l'autre extrémité de l'arbre, et on voit-finalement que l'espace entre paliers se trouve diminué, toutes choses restant égales par ailleurs. On remarquera que la mise en oeuvre de l'invention suppose que l'une des pièces d'isolation est montée sur l'arbre d'induit légèrement en porte à faux, puisque son manchon fait saillie audelà de la partie la plus large de l'arbre, en servant de limite à l'espace annulaire précité.L'expérience a montré que cette disposition était suffisamment robuste pour ne subir aucun dommage au cours de l'opération de mise en place des bobinages induits qui peut être effectuée de la manière habituelle sur une machine automatique. Ce résultat est surprenant, dans la mesure où l'on pouvait plutôt penser que la mise en place des bobinages déformerait le manchon de la pièce au point de fermer l'espace annulaire précité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre en se référant aux dessins annexés qui représentent un mode de réalisation préféré de l'invention. Sur les dessins annexés - la figure 1 est une coupe transversale d'une ponçeuse, prise au niveau de l'arbre central vertical de son moteur électrique - la figure 2 est une coupe selon la ligne de coupe II-II de la figure 1 - la figure 3 montre schématiquement l'arbre d'induit du moteur utilisé sur une telle ponceuse - la figure 4 est une vue de dessous du ventilateur - la figure 5 est une vue de dessus de l'étoile d'isolation et d'écartement. La ponçeuse des figures 1 et 2 est une ponçeuse à vibration avec aspiration d'un type bien connu en lui-même. C'est pourquoi elle ne sera pas décrite en détail. Il suffit d'indiquer qu'un tel outil comporte essentiellement des éléments de bâti B, à l'intérieur desquels est monté un moteur électrique M du type en fer à cheval comportant un induit 100 formant rotor dont l'arbre 110 entrasse par l'intermédiaire d'un excentrique E une semelle de ponçage S. De façon connue en elle-même, on peut donner à la semelle S non seulement un mouvement vibratoire, mais aussi un mouvement orbital. Le moteur M comprend des bobinages inducteurs fixes, I, coopérant avec l'induit formant rotor 100. La ponçeuse ci-dessus n'étant donnée qu'à titre d'exemple pratique, l'invention réside essentiellement dans le montage de l'induit entre l'élément de bâti inférieur BI et l'élément de bâti supérieur BS. L'ensemble induit comporte un arbre central, 110, monté à tourillonnement entre un palier supérieur t50 solidaire du bâti BS et un palier inférieur 160 solidaire du bâti inférieur BI. Sur cet arbre, on trouve successivement, depuis le palier supérieur 150 jusqu'au palier. inférieur 160, le collecteur du moteur 120 (alimenté par des balais frotteurs 121), les bobinages induits, 130, et un ventilateur de refroidissement, 140. L'arbre 110 est représenté à la figure 3, Il comporte une partie centrale cylindrique 111, destinée, comme on le verra plus complètement par la suite, à supporter les bobinages induits 130, une portée de tourillonnement d'extrémité 115, destinée à coopérer avec le palier supérieur 150, et une portée de tourillonnement intermédiaire de diamètre réduit 116, destinée à coopé rer avec le palier inférieur 160. Entre la zone centrale 111 et la zone 115, s'étend une zone de diamètre intermédiaire 112, destinée à recevoir le collecteur. Entre la zone 116 et la zone 111, s'étend une zone 113, séparée de la zone 111 par un épaulement 113a et destinée à recevoir le ventilateur 140. Un tel arbre est de préférence en acier. Conformément aux normes en vigueur, les zones 111 et 112, qui, au montage, viennent au droit des bobinages induits et du collecteur, sont revêtues d'un surmoulage réalisé en une réside époxyde et référencé 111a,112a. Une telle épaisseur d'époxyde assure l'isolation de l'arbre. L'extrémité 118 de l'arbre est destinée à être associée, notamment par vissage, à l'excentrique E. Comme on l'a dit ci-dessus, la partie 111 de l'arbre 110 reçoit les bobinages induits 130. Cette mise en place des bobinages se fait de la façon suivante: on met en place sur la partie 111 des pièces d'isolation et d'écartement dites encore étoiles de séparation, 131 et 132. A titre d'exemple, la pièce de séparation est représentée en vue de dessus à la figure 5. Une telle pièce, réalisée dans une matière plastique résistante, comporte essentiellement une couronne 131a d'où partent d'une part des bras radiaux 131b, et d'autre part un manchon axial de montage 131c, susceptible d'être engagé à force sur la partie 111 del'arbre 110. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, les pièces 131 et 132 sont identiques, tout en étant montées symétriquement.De façon caractéristique, la pièce 131 est montée à chevauchement sur l'épaulement 113a, de telle sorte que sensiblement la moitié de la longueur axiale du manchon 131c vient en surplomb en vis-à-vis de la pièce 113, en dégageant ainsi un espace annulaire 114. Comme on le voit sur la figure 4, le ventilateur 140 comporte une couronne centrale en forme de cuvette, 140a, à la périphérie de laquelle sont montées les aubes hélicoldales 140b. Un manchon de montage 140c s'étend axialement à partir du fond de la cuvette, du o6té opposé aux aubes 140b réunies par une couronne 140d. Le manchon 140c est emmanché à force sur la partie 113 de l'arbre 110. Au cours de cet enmmanchement, le manchon 140c s'engage dans l'espace annulaire précité 114 pour venir en butée contre l'épaulement 113a. Dans la position finale, comme représenté sur les figures 1 et 2, le fond de la cuvette 140a est très proche de l'extrémité du manchon 131c de la pièce 131, mais sans contact avec lui. Ainsi, la longueur axiale du manchon 140c, c'est-d-dire l'encombrement axial necessité par l'emmanchement à force du ventilateur se trouve-t-il pris sur l'encombrement axial occupé par les bobinages de l'induit. De préférence, la longueur axiale de la partie 113 de l'arbre est égale à celle du manchon 140c. Comme on l'a expliqué ci-dessus, la résistance de la pièce 131, dans l'extrémité de son manchon, est suff i- sante pour que les bobinages induits 130, qui ont été mis en place tout autour, par une machine de bobinage automatique, ne se referment pas en déformant le manchon 131c, de telle sorte que l'espace annulaire 114 reste inchangé tout au cours de la durée de vie de l'appareil. La partie 116 de l'arbre 110 est engagée dans le palier 160 qui est ainsi logé à l'intérieur de la cuvette 140a du ventilateur 140. Il faut observer que les pièces en étoile telles que 131 et 132 ne sont pas nouvelles en elles-mêmes, puisqu'on les a déjà proposées à titre de moyens.d'ìso- lation et d'écartement sur des induits de machines de faible puissance : elles servent à séparer les fils des bobinages induits des pièces métalliques (arbre et pièces polaires réalisées par empilage de tôles). Mais, selon l'invention, on donne à la pièce 131 une position particulière permettant de prendre l'espace annulaire 114 sur l'encombrement axial normalement réservé aux bobinages 130. En définitive, la disposition selon l'invention diminue sensiblement l'encombrement axial entre les deux paliers 150 et 160. La diminution de l'encombrement axial correspond approximativement à la longueur axiale du surplomb du manchon 131c de la pièce 131 en vis-à-vis de la partie 113 de l'arbre ou, ce qui revient au même, à la dimension axiale du manchon 140c. En ordre de grandeur, l'encombrement axial ainsi récupéré peut être de l'ordre de 5 à 20 % selon les constructions. Une telle récupération améliore les conditions de travail de i'arbre 110, toutes autres choses égales par ailleurs. De plus, le fait de loger le palier 160 dans le cuvette 130a fait que les aubes 140b se trouvent au droit dudit palier 160. Autrement dit, les contraintes spécifiques transmises par les aubes 140b du ventilateur 140 se trouvent reportées directement sur le palier 160 solidaire du bâti inférieur BI. Toutes ces dispositions améliorent la fiabilité et les performances des outils portables auxquels s'applique préférentiellement l'invention. De plus, la réduction de l'encombrement axial se traduit par une augmentation de la compacité de ces mêmes outils. REXEDIQTIONS 1, Induit pour moteur électrique du type com- portant un arbre central (110) susceptible d'être monté à rotation par rapport à un bâti (BI, BS) par l'intermédiaire de deux portées de tourillonnement (115, 116) et comportant successivement autour de cet arbre un collecteur (120), des bobinages induits (130), et un ventilateur (140), caractérisé en ce que, en regard du ventilateur (140), les bobinages induits (130) sont maintenus séparés de l'arbre par un espace annulaire (114), et en ce que ledit ventilateur (140) comporte un manchon de montage excentré (140c), serré sur l'arbre à l'intérieur dudit espace annulaire (114), de telle sorte que l'encombrement axial du manchon de montage du ventilateur est pris sur l'encombrement axial des bobinages induits. 2. Induit selon la revendication 1, caractérisé en ce que son arbre (110) comporte une portion centrales (111) de diamètre relativement grand, et une portion (113) de diamètre plus faible, destinée à recevoir le manchon de fixation du ventilateur, ces deux portions étant séparées par un épaulement (113a). 3. Induit selon la revendication 2, caractérisé en ce que les bobinages induits (130) sont montés sur l'arbre par l'intermédiaire d'une pièce d'isolation et de séparation (131) qui comporte un manchon (131c) venant se monter sur ladite partie centrale (110) de l'arbre en chevauchant ledit épaulement (113a), pour définir matériellement ledit espace annulaire (114). 4. Induit de moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite pièce d'isolation d'dcarte- ment 131 comporte un manchon central (131c) de fixation et des bras radiaux (131b). 5. Induit selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le ventilateur (140) comporte une partie centrale (140a) en forme de cuvette, un manchon central de fixation 140c faisant saillie du côté opposé à la cuvette, et des aubes radiales (140b), les aubes étant en vis-à-vis du palier (160) de montage de l'arbre (110). 6. Induit selon la revendication 4, caractérisé en ce que deux pièces d'isolation et d'écartement (131, 132) sont montées tête-bêche sur l'arbre, de façon symétrique. 7. Les outils portables comportant un bâti fixe (B) recevant des bobinages inducteurs fixes (I) et un induit mobile (100) selon l'une des revendications 1 à 6, l'induit étant monté entre deux paliers (150, 160) montés sur le bâti avec un écartement minimal.