Brevet FR2549648A1 — publié le 19850125

Dispositif de bagues collectrices pour machines électriques. L'invention concerne un dispositif de bagues collectrices pour machines électriques, notamment pour alternateurs triphasés d'éclairage avec un rotor à pôles à griffes, avec au moins une bague métallique dont la face périphérique constitue la surface collectrice pour un balai, et avec une douille en matière isolante constituée à partir d'une masse de moulage, grâce à laquelle la bague collectrice est susceptible d'être fixée sur l'arbre du rotor de la machine. Dans le cas des dispositifs de bagues collectrices connus jusqu'à ce jour qui sont prévus pour des génératrices d'éclairage afin d'amener le courant d'excitation au bobinage d'excitation disposé à l'intérieur du rotor à pôles à griffes, les bagues métalliques constituées en cuivre ou en laiton sont introduites dans un moule de presse muni d'un noyau cylindrique et l'espace creux subsistant entre ce noyau et l'alésage des bagues métalliques est rempli à l'aide d'une masse de moulage en matière plastique à laquelle est mélangée une portion importante de fibres d'amiante, et qui est moulée en faisant intervenir la pression et la chaleur.On obtient ainsi, pour l'isolation de la bague collectrice par rapport à un arbre d'induit sur lequel cette bague collectrice doit être montée à la presse, l'isolation nécessaire, laquelle est effectivement nécessaire pour au moins une des deux bagues collectrices reliées au bobinage d'excitation. Pour des raisons imposées par la médecine du travail, on s'efforce d'éviter l'utilisation de fibres d'amiante. L'invention a en conséquence pour but de créer une bague collectrice avec une douille de matière isolante constituée d'une masse moulée excempte d'amiante, en garantissant un procédé de fabrication rationnel et la possibilité de fixer la bague collectrice d'une façon simple sur un arbre. Pour atteindre ce but, l'invention propose un dispositif caractérisé en ce que la douille en matière isolante comporte au moins trois encoches radiales qui vont d'une face frontale de la douille en matière isolante jusqu a son autre face frontale, qui sont ouvertes sur l'alésage de cette douille en matière isolante dans lequel est logé l'arbre du rotor, et qui s'étendent jusqu'au voisinage de la surface périphérique, portant les bagues métalliques de la douille en matière isolante. D'autres formes avantageuses résultent des caractéristiques indiquées dans la suite. Il est avanta geux pour rendre solidaire en rotation la bague métallique placée à l'extérieur et qui constitue la bague collectrice pour un balai, notamment un balai de carbone, qie cette bague métallique, sur sa face interne constituant l'alésage recevant la douille en matière isolante, soit munie d'une cannelure qui ménage un diamètre libre d'alésage inférieur au diamètre externe de la douille en matière isolante. Pour augmenter la résistance mécanique du dispositif de bague collectrice, les espaces vides formés par les encoches contre l'arbre du rotor, peuvent être remplis par une impré gnation de résine de moulage, notamment par pressage. Différents exemples de réalisation d'un dispo sitif de bagues collectrices conforme à l'invention sont représentés sur les dessins dans lesquels - la figure 1 montre, en perspective, un premier dispositif de bagues collectrices - la figure 2 est une coupe longitudinale axiale du dispositif selon la figure 1 ;; - la figure 3 montre la douille en matière isolante d'un second exemple de réalisation en vue frontale - la figure 4 montre cette douille, en coupe longitudinale - la figure 5 montre cette douille, vue de côté - la figure 6 montre un troisième exemple de réalisation, en vue frontale, avec une encoche traversant jusqu'à la périphérie de la douille en matière isolante - la figure 7 est une coupe longitudinale axiale de la douille en matière isolante de la figure 6 - la figure 8 montre cette même douille vue de côté - la figure 9 montre, en coupe axiale, une bague collectrice sur un arbre; - la figure 10 est une coupe partielle selon la ligne X-X de la figure 9. Dans le cas de l'exemple de réalisation selon les figures 1 et 2, d'un dispositif de hagues collectrices bi-polaires pour un alternateur triphasé d'éclairage excité en courant continu, il est prévu deux bagues métalliques 1 et 2 réalisées en cuivre ou en laiton, dont les surfaces périphériques lisses 3 ou 4 constituent respectivement les pistes collectrices pour chacun des deux balais de carbone non représentés. Pour isoler électriquement les bagues métalliques de l'arbre 5 du rotor servant de support du dispositif de bagues collectrices, et indiqué en tirets, une douille en matière isolante 6 réalisée en une masse plastique élastifiée et exempte d'amiante, est disposée concentriquement par rapport à cet arbre.Cette douille est représentée en coupe longitudinale axiale en figure 2 et comporte au total quatre encoches parallèles à l'axe et orientées radialement 7, 8, 9 et 10 qui vont d'une face frontale de la douille en matière isolante jusqu a son autre face frontaleet qui sont ouvertes sur l'alésage 12, recevant l'arbre 5 du rotor porteur de la douille en matière isolante 6 et s'étendent vers l'extérieur vers la surface périphérique 13 en ménageant toutefois un pont étroit 14 allant d'un bout à l'autre. Chacun de ces ponts représente seulement 20 à 30 % de l'épaisseur (z) mesurée radialement de la douille en matière isolante 6 entre deux encoches. Les encoches 7 à 10 permettent de pouvoir resserrer la douille en matière isolante dans une mesure telle que les deux bagues métalliques 1 et 2, qui peuvent comporter sur leurs surfaces d'alésage une cannelure, non représentée, peuvent être enfilées facilement sur cette douille et qu'après le desserrage de la douille, une première fixation est ainsi assurée pour les bagues métalliques. Lorsque les bagues métalliques 1 et 2 sont mises en place, la fixation définitive peut être obtenue par introduction à la presse de l'arbre 5 lorsque celui-ci est prévu avec une cote excédentaire par rapport au diamètre de l'alséage 12, l'arbre 5 provoquant alors l'extension radiale de la douille en matière isolante et la serrant contre les bagues métalliques mises en place sur elle. En plongeant dans une résine d'imprégnation la douille en matière isolante 12 placée sur l'arbre 5 avec ses bagues métalliques 1 et 2, une fixation supplémentaire est obtenue en ce que la résine pénètre dans les fentes ets'y solidifie. La douille en matière isolante sert à la disposition et la réalisation conformes à l'invention d'isolement électrique entre les bagues métalliques 1 et 2 et l'arbre 5, à la fixation de fils électriques de raccordement pour les bagues métalliques placés dans les encohces, ainsi que pour la fixation du dispositif de bagues collectrices sur l'arbre 5. Dans le cas d'un second exemple de réalisation représenté aux figures 3 à 5, les parties identiques ou jouant des rôles identiques sont désignées par les mêmes références qu'aux figures 1 et 2. A la différence du premier exemple de réalisation, il est prévu, dans le cas du second exemple de réalisation, sur l'encoche 10 représentée dans le bas, et dans les zones de transition entre cette encoche et les deux faces frontales de la douille en matière isolante, des évidements en forme de demi-cercle 16 ou 17 qui facilitent la déviation radiale d'un fil de raccordement 18 placé dans cette encoche et qui est prévu pour la bague métallique 2. L'encoche 8 diamétralement opposée se prolonge par un appendice 20 en forme de coin à une des deux faces frontales de la douille en matière isolante. Cet appendice comporte une entaille 21 orientée radialement. Dans le cas de cé deuxième exemple de réalisation, quatre butées 23 à 26 faisant saillie radialement sont disposées sur la surface périphérique 13, ces butées limitant le déplacement axial des bagues métalliques b et 2 lorsqu'elles sont mises en place pour poussées axiales en maintenant ces bagues métalliques à leur distance axiale prévue. Dans le cas du troisième exemple de réalisation représenté aux figures 6, 7 et 8, il est prévu en supplément aux particularités représentées avec les mêmes réfé relies qu'aux figures 3 et 5, au lieu de l'encoche désignée par 10 sur ces figures, une fente 30 allant de l'alésage 12 de la douille en matière isolante jusqu'à sa surface périphérique, fente grâce à laquelle est obtenue une réalisation en forme de pince de la douille en matière isolante 6. Cette fente peut alors être facilement resserrée pour permettre la mise en place des bagues métalliques et est ensuite complètement remplie, lors du processus d'imprégnation, par l'apport de résine d'imprégnation. Les figures 9 et 10 montrent, après montage, le second exemple de réalisation selon les figures 3 à 5, dans lequel une entaille 21 orientée radialement est prévue dans l'appendice 20. Dans cette entaille est placé,selon la figure 9, le fil de raccordement 31 pour la bague métallique 1 et il est soudé avec ou sans apport de métal à cette bague. Par l'immersion dans la résine d'imprégnation, le fil est fixé entre les parois 32 de l'appendice 20, de sorte qu'S ne peut être projeté à l'extérieur et il est en outre, protégé contre l'endommagement par le sable, etc... pendant le fonctionnement de la machine électrique. REVENDICATIONS 10) Dispositif de bagues collectrices pour machines électriques, notamment pour alternateurs triphasés d'éclairage avec un rotor à pôles à griffes, avec au moins une bague métallique dont la face périphérique constitue la surface collectrice pour un balai, et avec une douille en matière isolante constituée à partir d'une masse de moulage, grâce à laquelle la bague collectrice est susceptible d'être fisse sur l'arbre du rotor de la machine, dispositif caractérisé en ce que la douille en matière isolante (6) comporte au moins trois encoches radiales (7 à 10) qui vont d'une face frontale de la douille en matière isolante jusqu'à son autre face frontale, qui sont ouvertes sur l'alésage (12) de cette douille en matière isolante dans lequel est logé l'arbre (5) du rotor, et qui s'étendent jusqu'au voisinage de la surface périphérique, portant les bagues métalliques (1, 2) de la douille en matière isolante. 20) Dispositif de bagues collectrices selon la revendication 1, caractérisé en ce que les encoches (7 à 10) sont délimitées radialement vers l'extérieur par des ponts (14) dont l'épaisseur radiale est de l'ordre de 20 à 30 % de l'épaisseur (z) de la paroi de la douille en matière isolante. 30)Dispositif de bagues cogectrices selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une (30) des encoches revêt la forme d'une fente traversanteallant de la surface périphérique (13) de la douille en matière isolante (6) jusqu'à l'alésage (12) 40) Dispositif de bagues collectrices selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les encoches s'étendent le long d'une génératrice parallèle à l'axe. 50) Dispositif de bagues collectrices selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la douille en matière isolante (6) est agrandie radialement par l'arbre (5) de cote excédentaire introduit à la presse dans l'alé age (12) et cette douille est alors pressée radialement contre les bagues métalliques (1, 2) mises en place sur elle. 60) Dispositif de bagues collectrices selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la douille en matière isolante (6) enfilée sur l'arbre (5) est imprégnée d'une résine durcissante, et que les encoches (7 à 10, 30) sont remplies par cette résine.