Brevet FR2558310A1 — publié le 19850719

-- i -- Porte-balais pour transducteur électromécanique à Collecteur nplat. La présente invention concerne un porte-balais pour transducteur électromécanique à collecteur plat, comprenant des douilles de guidage. On connait déjà des moteurs à rotor en forme de disque qui se distinguent par leur volume extrêmement réduit du principalement à la forme plate de leur rotor. Le collecteur de ces moteurs est soit cylindrique soit plat ou plan (voir revue "KONSTRUKTION & DESIGN" No.5/1978 pages 31 et 32). Dans le cas de collecteur plat, ce dernier est fixé sur l'une des faces latérales du rotor ce qui permet de réduire encore - plus l'encombrement en longueur du moteur. Bien sur des -2- collecteurs plats sont également utilisés avec des moteurs à rotor long permettant également la réduction de l'encombrement en longueur du moteur. Dans ce cas le porte-balais est en général composé d'un anneau fixé sur l'un des flasques du stator et des douilles de guidage prismatiques solidaires de l'anneau et disposées parallèlement à l'arbre du moteur. Cette forme et disposition de douilles présentent deux inconvénients majeurs. Premièrement la longueur des douilles de guidage et partant de balais qui y sont logés est limitée par les exigences d'encombrement minimum imposées car, d'une part la distance axiale entre le collecteur et le flasque statorique, supportant l'anneau du porte-balais, est relativement petite et d'autre part on ne peut pas prolonger les douilles à l'extérieur du stator au-delà d'une limite. Cette dernière limite est fonction de la longueur globale souhaitée du moteur et du ou des dispositifs qui y sont attachés, par exemple une génératrice tachymétrique, un générateur d'impulsion etc. Deuxièmement à cause de la relativement petite longueur de balais leur remplacement est plus fréquent ce qui nécessite le démontage de dispositifs attachés afin d'accéder aux extrémités des douilles de guidage qui se trouvent à l'extérieur du stator du moteur pour effectuer le remplacement ou éventuellement le réglage de la pression de balais. Il est évident que ce démontage a pour conséquence une perte de temps importante par l'arrêt du moteur et par l'intervention de la personne chargée du remplacement ou du réglage des balais. -3- Il existe un troisième inconvénient du à la longueur relativement petite du balai, étant donné que le balai doit pouvoir coulisser à l'intérieur de la douille de guidage un jeu existe entre le balai et les parois internes de la douille. Lorsque le rotor du transducteur tourne dans un sens l'extrémité libre du balai qui frotte contre le collecteur a tendance à se déplacer dans le sens de la rotation selon la tangente au point de friction. A cause du jeu susmentionné le balai se déplace légèrement à l'intérieur de la douille en pivotant autour du point se trouvant sur son axe longitudinal de sorte que son axe longitudinal tout en restant dans un plan perpendiculaire au plan du collecteur n'est plus perpendiculaire au collecteur mais légèrement oblique. Ce pivotement est du à la résultante de deux forces exercées sur le balai à savoir d'une part la force du ressort, prévu pour assurer le contact permanent du balai avec le collecteur, cette force étant perpendiculaire au plan du collecteur, et d'autre part la force résultant de la friction du collecteur et du balai, cette force étant dirigée perpendiculairement à la précédente et dans le sens de la rotation du collecteur. La résultante de ces deux forces est une force dirigée obliquement par rapport à la face de friction du balai et qui a pour résultat le pivotement du balai autour d'un point se trouvant sur son axe longitudinal.Cette position a pour conséquence d'une part que la face de l'extrémité du balai frottant contre le collecteur est oblique par rapport à l'axe du balai et d'autre part au fur et à mesure de la diminution de la longueur du balai à cause de l'usure, l'angle d'inclinaison de l'axe du balai augmente et le balai a tendance à se coincer et à ne -4- plus avancer, sous la pression du ressort. Ainsi cette position oblique du balai d'une part peut compromettre le bon fonctionnement du transducteur, si le balai n'est pas en permanence en contact avec le collecteur, et d'autre part si le sens de rotation du rotor et partant du collecteur change alors l'axe du balai change également d'inclinaison. Dans ce cas la face oblique de l'extrémité du balai n'est plus parallèle au plan du collecteur mais inclinée et le contact entre le balai et le collecteur se fait selon une arête ce qui est insuffisant pour le bon fonctionnement du transducteur. Il faut attendre que par l'usure une nouvelle face soit créée pour que le contact s'établisse correctement. Il est évident que ce problème est accentué lorsqu'il s'agit d'un moteur d'asservissement dont le sens de rotation est modifié constamment car dans ce cas l'extrémité du balai est taillée en tournevis de sorte que le contact entre le balai et le collecteur n'est jamais parfait. On a envisagé pour remédier à ces inconvénients de- disposer les douilles de guidage prismatique de façon oblique par rapport au plan du collecteur, mais les résultats n'ont pas été satisfaisants, parce que dans ces conditions le balai est soumis à une force de torsion. La présente invention a pour but de rendre premièrement facile l'accès aux douilles de guidage pour le remplacement ou le réglage des balais d'un transducteur électromécanique sans qu'il soit nécessaire de démonter les autres dispositifs qui lui sont soldidaires, et deuxièmement permettre d'augmenter la longueur de - balais, sans augmenter l'encombrement en longueur du transducteur et bien sûr de l'assemblage final créé par la juxtaposition des différents autres dispositifs qui lui sont solidaires et limiter aussi les inconvénients du déplacement transversal du balai par pivotement autour d'un point de l'axe longitudinal à l'intérieur de la douille. Le porte-balais selon l'invention est caractérisé par le fait que les douilles de guidage sont courbées pour recevoir des balais courbés et disposées de sorte que leurs premières extrémités se trouvent face au collecteur et sur un cercle virtuel concentrique à l'arbre du transducteur tandis que les secondes s'éloignent dudit arbre et se trouvent sur un second cercle virtuel concentrique audit arbre et de rayon supérieur au permier cercle. Les avantages de l'invention consistent à la forme des douilles de guidage et à leur disposition. En effet la forme courbée des douilles permet d'une part d'augmenter la longueur de balais et éliminer ainsi les inconvénients des balais courts et d'autre part de les disposer en sorte que leurs extrémités libres soient accessibles et permettent le remplacement ou le réglage de balais sans que l'on soit obligé de démonter les autres dispositifs qui sont montés sur le flasque du transducteur. Dans ce cas soit les extrémités des douilles de guidage sont directement accessibles car elles traversent le carter du dispositif venant à la suite du flasque du transducteur supportant le porte-balais, soit elles sont à l'intérieur du carter et il suffit de dévisser une vis ou enlever un bouchon -6- pour y accéder. La forme courbée d'une douille de guidage et du balai a pour conséquence que sous l'action de la force du ressort, exercée à l'extrémité libre du balai, le balai est constamment appuyé contre la paroi intérieure de la face intérieure (côté arbre moteur) de la douille. En outre, l'effet de la friction du balai sur le collecteur, a pour résultat d'appliquer le balai contre l'une des faces latérales, de la douille. La combinaison de ces deux effets empêche le pivotement du balai donc l'effet d'inclinaison de la face de contact du balai sur le collecteur et le taillage en tournevis de cette face et cela avec un couple au moins égal à celui de la force du ressort plus la friction du balai sur le guide. Autrement dit si on considère la face de friction, elle est soumise à une composante de la force du ressort perpendiculaire à la face intérieure (côté arbre moteur) de la douille et une force perpendiculaire à la précédente et résultante de la friction balai/collecteur. La composante de ces deux forces situées dans le plan de la face de friction est une force située dans ce même plan et qui a tendance à appliquer le balai contre la face intérieure et une face latérale de la douille, interdisant ainsi le pivotement. Il faut d'ailleurs ajouter que le centre de pivotement n'est plus sur la ligne médiane du balai mais se situe du côté du centre de courbure diminuant ainsi le couple de pivotement. L'effet de la composante de la force du ressort, perpendiculaire au plan du collecteur est diminué à cause de la forme courbée de la douille et du balai tandis que dans le cas d'une douille rectiligne la force du ressort n' agit pratiquement que perpendiculairement au collecteur. - 7 Selon une variante les douilles de guidage ont la forme des arcs de cercle. Selon une autre variante le porte-balais consiste à un anneau supportant les douilles de guidage monté sur un flasque du transducteur. Selon une variante préférée le transducteur est un moteur à rotor en forme de disque, de préférence un moteur à courant continu auquel on a adjoint une génératrice tachymétrique ou un générateur d'impulsion ou autre. L'invention sera décrite plus en détail à l'aide du dessin annexe représentant une variante de l'invention. La figure 1 est une vue en plan d'un transducteur et partiellement en coupe pour monter le porte-balai selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe partielle selon la ligne II-II de la figure 1. Le transducteur électromécanique illustré à la figure 1 est un moteur à courant continu à rotor en forme de disque et à aimants permanents. La partie statorique du moteur est composée de deux flasques 1,2 et d'un carter 3 annulaire muni de nervures de refroidissement 4. Le rotor 5 du moteur est un rotor en forme de disque - 8 - bobiné en résine synthétique moulée et un collecteur plat 6 avec une multitude de lamelles y est incorporé. Le rotor 5 est solidaire de l'arbre 7 du moteur monté par des roulements à billes 8 sur les flasques statoriques 1,2. Ces flasques 1 et 2 sont munis d'aimants permanents 9 respectivement 10, disposés axialement. Sur le flasque 2 du moteur est fixé par des vis 11 le porte-balais composé d'un anneau support 12 et de douilles de guidage 13 pour les balais 14. Les vis 11 sont vissées sur le flasque 2 en passant à travers des lumières 20 en forme de segment annulaire de l'anneau support 12. Ces lumières 20 permettent en desserrant les vis 11 de tourner l'anneau 12 et modifier l'angle de commutation. Les balais 14 sont solidaires de ressorts à boudin 19 qui les pressent contre le collecteur 6. L'anneau 12 et les douilles 13 sont en matériau isolant par exemple du plastique. Les douilles de guidage 13 sont en forme d'arc de cercle tandis que leur section transversale (figure 'Z) est rectangulaire. L'extrémité des douilles se trouvant à l'extérieur de la cage statorique du moteur se trouve face à des ouvertures 15 de la cage 16 du dispositif accouplé au moteur, qui peut être par exemple une génératrice tachymétrique ou un générateur d'impulsion permettant de connaitre la position angulaire du rotor, fermées par des bouchons 17. En enlevant le bouchon 17 on peut accéder à l'extrémité de la douille 13 qui est fermée par un couvercle 18 vissé dans la douille 13 et fixé au ressort 19 pour permettre d'une part de régler la pression d'appui du balai 14 contre le collecteur 6 et d'autre part de pouvoir retirer les balais usés en -9 retirant le couvercle 18. Pour permettre au couvercle 18 d'être vissé dans la douille l'extrémité 14 de chaque douille 13 est munie à l'intérieur de ses arêtes de segments de filet. Les douilles 13 sont moulées dans l'anneau support 12. Il est évident qu'il est également possible que les douilles 13 soient plus longues et passent à travers les ouvertures 15 de la cage 16. Entre les balais 14 qui sont également courbés et les douilles de guidage existe un petit jeu, par exemple 0,2 mm pour permettre le glissement des balais, mais la forme et la longueur des balais évitent que les balais se coincent en roulant sur la carre. - 10- Revendications 1. Porte-balais pour transducteur électromécanique à collecteur plat comprenant des douilles de guidage, caractérisé par le fait que les douilles de guidage sont courbées pour recevoir des balais courbés et disposées de sorte que leurs premières extrémités se trouvent face au collecteur et sur un cercle virtuel concentrique à l'arbre du transducteur tandis que les secondes s'éloignent dudit arbre et se trouvent sur un second cercle virtuel concentrique audit arbre et le rayon supérieur au premier cercle virtuel. 2. Porte-balais selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les douilles de guidage et les balais ont la forme des arcs de cercle. 3. Porte-balais selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les -douilles de guidage sont solidaires d'un anneau de soutien concentrique à l'arbre du transducteur. 4. Porte-balais selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le transducteur est un transducteur à rotor en forme de disque et que le collecteur fait partie de'l'une des faces latérales du rotor.