Brevet FR2571553A1 — publié le 19860411

1' PORTE-BALAI POUR MACHINE ELECTRIQUE, ET MACHINE ELECTRIQUE EQUIPEE D'UN TEL PORTE-BALAI L'invention est relative à un porte-balai pour machine électrique, moteur ou générateur, du genre de celles qui comprennent un stator et un rotor monté mobile dans le stator, le rotor étant équipé d'un collecteur contre lequel est appuyé au moins un balai, notamment formé par un charbon, conducteur de l'électricité, ce balai étant disposé dans un logement, orienté sensiblement radialement, du porte-balai monté dans le stator et équipé d'un moyen élastique disposé entre une surface d'appui, formée en particulier par le fond du logement, et le balai, ce moyen élastique étant propre à pousser le balai contre le collecteur. On sait que les balais des machines électriques s'usent assez vite et doivent être remplacés relativement fréquemment. En outre, l'agencement du porte-balai et son montage sont relativement délicats. L'invention a pour but, surtout, de fournir un porte-balai qui permette d'augmenter la durée de vie du balai et qui, de préférence, soit d'une construction éco- nomique et robuste et d'un montage facile. Selon l'invention, un porte-balai pour machine électrique du genre défini précédemment est caractérisé par le fait que la surface d'appui du moyen élastique est située, dans le sens radial, au-delà de la surface inté- rieure de la paroi périphérique de la machine. De préférence, cette surface d'appui est située, dans le sens radial, au moins au niveau de la surface extérieure de la paroi périphérique de la machine. Il est ainsi possible d'augmenter la longueur du balai, par eerple d'distance correspondant à l'épaisseurde la paroi, ce qui permet d'augmenter la durée de vie du balai. Avantageusement, le porte-balai est monté dans une ouverture de la paroi périphérique de la machine. Généralement cette ouverture est prévue à une extrémité longitudinale de la paroi périphérique et forme une échan- crure. Le porte-balai peut comporter des moyens d'accro- chage sur la paroi périphérique de la machinenotamment sur la tranche de l'ouverture ou de l'échancrure. Ces moyens d'accrochage peuvent comprendre une gouttière, ou analogue, notamment prévue sur trois faces du porte-balai, pour coopérer avec les côtés de l'échancrure. Le porte-balai peut présenter une protubérance du côté opposé au rotor, cette protubérance étant destinée à être reçue dans une fenêtre, de préférence à contour fermé, prévue dans une paroi transversale destinée à constituer un fond pour fermer la paroi périphérique de la machine; cette fenêtre oermet d'assurer un maintien, au moins provisoire, du porte-balai au cours du montaoe de la machine. Le fond du logement du porte-balai, constituant surface d'appui pour le moyen élastique, peut être prévu sur une pièce indépendante de la partie du porte-balai servant à guider le balai. Avantageusement, cette pièce comporte les moyens d'accrochage sur la paroi périphérique du stator. Le fond du porte-balai, notamment formé par la pièce indépendante, est réalisé en matière isolante électriquement, et est muni d'une portion en saillie vers l'extérieur entourant une languette conductrice pour former un connecteur, radial ou axial. Ladite languette peut traverser une ouverture pratiquée dans la paroi du connecteur et présenter une zone terminale moins large pourvue d'un crochet élastique de sorte qu' après engagement de ladite zone terminale dans la susdite outerture, la paroi du connecteur est enserrée entre le crochet et les épaulements formés à la base de la zone terminale de plus faible largeur de la languette. Le balai peut être relié electriquement par un fil souple à une cosse de branchement. Le logement du balai peut s'ouvrir, du côté du rotor, suivant une fente longitudinale permettant le passage du fil souple, ce fil traversant le porte-balai de manière à sortir du côté opposé au rotor. L'invention concerne également une machine électrique équipée d'au moins un porte-balai tel que défini précédemment. L'invention consiste, misesà part les dispositions lO exposées ci-dessus, en certaines autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après, à propos de modesde réalisation particuliersdécrits en détail avec référence aux dessins ci-annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. La figure 1, de ces dessins, est une demi-coupe axiale partielle d'une machine électrique équipée d'un porte-balai conforme à l'invention. La figure 2 est une vue de gauche, par rapport à la figure l, d'un détail du porte-balai, avec parties arrachées. La figure 3 est une demi-vue de gauche, par rapport à la figure 1, de la machine. La figure 4 est une demi-coupe axiale illustrant une variante de réalisation. La figure 5 est une vue en élévation d'un fond destiné à fermer le stator d'une machine, ce fond étant solidaire d'un carter destiné à abriter un réducteur. La figure 6 est une vue en perspective d'une variante de réalisation du porte-balai. La figure 7 est une vue suivant VII-VII fig. 8 du porte-balai en cours d'introduction dans une échancrure. La figure 8, enfin, est une vue suivant VIII-VIII, En se reportant aux dessins, notamment aux figures 1 à 3, on peut voir une machine électrique constituée par un moteur 1 comprenant un stator 2 et un rotor 3 monté mobile dans le stator. Le stator 2 comprend les pièces polaires proprement dites 4 et une paroi périphérique 5 formant enveloppe ou carter cylindrique du moteur. Le rotor 3 est équipé d'un collecteur 6 contre lequel est appuyé au moins un balai 7 notamment formé par un charbon, conducteur de l'électricité. Ce balai 7 peut avoir la forme d'un parallélépipède rectangle. Le balai 7 est disposé dans le logement 8, orienté sensiblement radialement, d'un porte-balai 9 monté dans le stator 2. Ce porte-balai 9 comprend une partie 10, délimi- tant le logement 8 proprement dit, et servant au guidage du coulissement du balai 7, et un fond 11. La section transversale de la partie 10 épouse celle du balai 7. Le porte-balai 9 est équipé d'un moyen élastique 12, généralement constitué par un ressort de compression en hélice, disposé entre une surface d'appui 13 et le balai 7, de manière à pousser le balai contre le collecteur 6. Selon l'invention, la surface d'appui 13 est située, dans le sens radial au-delà de la surface intérieure 14 de la paroi périphérique 5 du moteur. Pour bien illustrer cette disposition, on a prolongé, sur la figure 1, par un trait mixte la surface 13 vers la gauche de la figure; il apparaît clairement que la surface d'appui 13 est située à une distance D de l'axe A-A de la machine supérieure à la distance r de la surface 14 à ce même axe A-A. Il apparaît immédiatement qu'avec un moyen élastique 12 déterminé, il est ainsi possible d'augmenter la dimension du balai 7 suivant la direction radiale du fait que la surface 13 se trouve plus éloigné.e de l'axe A-A. De préférence, la surface d'appui 13 est située cans. e.s radial au moins au niveau de la surface extérieure 15 de la paroi périphérique 5, comme représenté sur la figure 1, ou au-delà de cette surface 15. Dans ce cas, l'augmentation de la dimension du balai 7 suivant la direction radiale peut être égale au moins à l'épaisseur e de la paroi périphérique 5. Le porte-balai 9 est monté dans une ouverture 16 de la paroi périphérique 5. Cette ouverture 16 est géné- ralement prévue à une extrémité longitudinale de la paroi 5. comme représenté sur la figure 1 de manière à former une échancrure ouverte suivant un côté. Le porte-balai 9 comporte des moyens d'accrochage C sur la paroi périphérique 5, notamment sur la tranche de l'ouverture 16. Ces moyens d'accrochage C peuvent comprendre une gouttière 17 ou rainure ou analogue prévue sur trois faces du porte-balai pour coopérer avec les trois côtés de l'échan- crure 16. La gouttière 17 peut être agencée pour se clipser sur la paroi 5; en particulier, la branche 18 de la cgouttière située à l'intérieur de la paroi 5 peut être plus lcngue que l'autre branche 19 située à l'extérieur; les faces internes des deux branches 18, 19 peuvent converger légèrement de manière à assurer un serrage mécanique de la paroi 5 lorsque la gouttière 17 est complètement enfoncée dans l'échancrure 16. Le fond 11 peut être prévu sur une pièce 20, notamment en matière plastique isolante électriquement, indépendante de la partie 10 servant au guidage du balai 7. Toutefois, la pièce 20 et la partie 10 sont liées mécaniquement l'une à l'autre. Les moyens d'accrochage C. notamment la gouttière 17,sont avantageusement prévus s-r cette pièce 20. La partie 10, servant au guidage du balai 7, peut être formée par l'assemblage d'une plaquette isolante 2: et d'un guide balai 22 métallique, à section transver- __e ô U; ce guide balai 22 peut être f:xé par sertissage e- 23 sur la plaquette 21. Le guide balai 22 se prolonge :adialement vers l'extérieur par une languette métallique 2- destinée à la formation d'un connecteur électrique. Comme visible sur les figures 1 et 2, la languette 24 traverse une ouverture 25 pratiquée dans la pièce 20 et présente une zone terminale 26 moins large pourvue d'un crochet élastique 27. Ce crochet peut être formé par une languette découpée partiellement dans la zone 26 et restant attenante à cette zone par un côté, ladite languette étant déformée hors du plan de la zone 26 pour former le crochet 27. La section transversale de l'ouverture 25 épouse celle de la zone terminale 26 et, en particulier, la largeur de l'ouverture 25 est égale, au jeu de fonctionne- ment près, à l'épaisseur de la zone 26. Ainsi, lors de l'engagement de cette zone terminale 26 dans l'ouverture , le crochet 27 sera effacé élastiquement puis, après franchissement de l'ouverture, ledit crochet 27 s'écartera de nouveau vers l'extérieur. La paroi de la pièce 20 sera donc enserrée entre le crochet 27 et les éoaulements q (Fig. 2) formés à la base de la zone 26. La liaison mécanique entre la partie 10 et la pièce 20 est ainsi assurée. Le fond 11 du porte-balai, en particulier lorsqu'il est formé par la pièce 20, est avantageusement muni d'une portion 28 en saillie vers l'extérieur entourant la zone terminale 26 de la languette 24 pour former un connecteur électrique sur lequel peut se brancher une cosse 29 (figure 3). La portion 28 est en matière isolante élec- triquement. Dans le cas o une pièce indépendante 20 est prévue, cette portion 28 fait partie intégrante de ladite pièce. La liaison électrique entre la languette 24 et le balai 7 est assurée par le frottement de ce balai contre le guide balai 22. Selon la réalisation des figures 1 à 3, la portion 28 fait saillie radialement vers l'extérieur, de même que k= zone 26, de telle sorte qu'un. connecteur radial est ainsi réalisé. La paroi périphérique 5 est fermée transversalement, à son extrémité située à gauche sur la figure 1, par une paroi transversale 30 constituant un fond, et munie d'un porte-palier 31 pour l'arbre du moteur. En se reportant à la figure 4 on peut voir une variante de réalisation dans laquelle les éléments identiques ou jouant des rôles semblables à des éléments déjà décrits pour les figures 1 à 3 sont désignés par les mêmes références numériques, éventuellement suivies de la lettre a, sans que leur description soit reprise en détail. Selon cette variante de la figure 4, le connecteur fermé par la portion 28a et la zone terminale 26a de la languette est orienté parallèlement à la direction de l'axe A-A; ce connecteur est donc axial par opposition au connecteur radial des figures 1 à 3. La zone terminale 26a de la languette métallique 24a est coudée à angle droit. La portion 28a, qui constitue une protubérance, traverse une fenêtre 32, à contour fermé, prévue dans la paroi transversale 30a. Le maintien de la pièce indépendante a peut être assuré par la coopération de cette portion 28a et de la fenêtre 32, sans qu'il soit nécessaire de prévoir une gouttière semblable à la gouttière 17 de la figure 1. Il est clair que le porte-balai 9 au lieu d'être réalisé en plusieurs pièces 10, 20 ou lia, 20a comme représenté sur les figures 1 à 4, pourrait être réalisé en une seule pièce. Les figures 5 à 8 concernent une telle réalisation. Les références numériques utilisées sur ces figures 5 à 8 pour désigner les divers éléments sont égales à la somme du nombre 100 et de la référence numérique utilisée sur les figures 1 à 3 pour désigner un élément identique ou jouant un rôle analogue. La figure 5 montre la paroi transversale 150 destinée à fermer la paroi périphérique d'un moteur, cette paroi 130 étant attenante à un carter 33 destiné à recevoir un train d'engrenagesréducteur entrainé par l'arbre du moteur. La paroi 130 et le carter 33 peuvent être réalisés en alliage léger moulé d'un seul tenant. Le porte-balai 109 (voir notamment figures 6 à 8) est réalisé en une seule pièce, notamment en matière plas- tique moulée. La surface d'appui 113 (figure 8) du moyen élastique 112 est située, dans le sens radial, sensiblement au ni- %3au de la surface extérieure 115 de la paroi périphérique 105 du moteur. Les moyens d'accrochage C du porte-balai 109 - comprennent la gouttière ou rainure 117 s'étendant sur trois des faces du porte-balai 109 dont la configuration générale est sensiblement celle d'un parallélépipède rectangle. Sur la face frontale du porte-balai 109 tournée vers la paroi 105 (voir figure 8) la gouttière 117 a la forme d'un arc de cercle propre à coopérer avec le bord 34 'fig 7) en arc de cercle de l'échancrure 116 prévue à l'extrémité de la paroi 105. Sur les deux autres faces latérales (voir figure 6), les portions de la gouttière 117 sont rectilignes de manière à coopérer avec les bords rectilignes 35 (fig. 7) de ladite échancrure 116, de forme rectangulaire. Le logement 108 du balai est ouvert, du côté du rotor, suivant une fente longitudinale 36, qui est orientée radialement lorsque le porte-balai 109 est monté dans le stator. Cette fente 36 permet le passage d'un conducteur souple 37, entouré d'une gaine isolante, pour la liaison électrique du balai 107. Ce fil 37 sort par l'arrière du porte-balai comme visible sur la figure 6. Avantageusement, la face transversale arrière du porte-balai 109, c'est-àdire la face transversale située du côté opposé au stator, comporte une protubérance 38 voir notamment figures 6 et 7) qui, sur le plan mécanique, peut être considérée comme jouant un rôle similaire à celui ce la portion 28a Ge la réalisation ce la figure -. La paroi 130 comporte des fenêtres 132 à contour fermé propres à recevoir la protubérance 38. Le fil 37 peut sortir, avantageusement, à travers cette protubérance 38. 2 5 7 1 553 L'engagement de la protubérance 38 dans une fenêtre 132 permet d'assurer un maintien dans le sens radial, au moins provisoire,du porte-balai 109 au cours du montage de la machine. Ce maintien, à l'encontre de l'effort exercé par le moyen élastique 112, facilite le montage puisqu'il est possible de lâcher le porte-balai 109 pour assurer la mise en place respective de la paroi transversale 130 et de la paroi périphérique 105. Le contour extérieur de la protubérance 38 est avantageusement polygonal, notamment en forme de trapèze rectangle comme visible sur les dessins. Le contour de la fenêtre 132 épouse celui de la protubérance 38. Quelque soit le mode de réalisation adopté, il est possible d'augmenter la dimension du balai 107, suivant la direction radiale, par rapport à la dimension d'un balai standard qui serait monté dans un porte-balai situé à l'intérieur, dans le sens radial, de la surface interne de la paroi 5, 105. La présence des moyens d'accrochage C facilite la mise en place du porte-balai; la présence d'une protubérance 28a ou 38 coopérant avec une fenêtre à contour fermé contribue également à faciliter ce montage. REVENDICATIONS 1. Porte-balai pour machine électrique, moteur ou générateur comprenant un stator et un rotor monté mobile dans le stator, le rotor étant équipé d'un collecteur contre lequel est appuyé au moins un balai, notamment formé par un charbon, conducteur de l'électricité, ce balai étant disposé dans un logement, orienté sensiblement radialement, du porte-balai monté dans-le stator et équipé d'un moyen élastique disposé entre une surface d'appui, formée en particulier par le fond du logement, et le balai, ce moyen élastioue étant propre à pousser le balai contre le collecteur caractérisé par le fait que la surface d'appui (13, 113) du moyen élastique (12,112) est située, dans le sens radial, au-delà de la surface intérieure (14, 114) de la paroi périphérique (5, 105) de la machine. 2. Porte-balai selon la revendication 1 carac- térisé par le fait que la surface d'appui (13, 113) est située, dans le sens radial, au moins au niveau de la surface extérieure (15, 115) de la paroi périphérique (5, 105) de la machine. 3. Porte-balai selon la revendication 1 ou 2 caracté- risé par le fait qu'il est monté dans une ouverture ou une échancrure (16, 116) de la paroi périphérique de la machine. 4. Porte-balai selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'accrochage (C) sur la paroi périphé- rique de la machine, notamment sur la tranche de l'ouver- ture ou de l'échancrure (16, 116). 5. Porte-balai selon la revendication 4 carac- térisé par le fait que les moyens d'accrochage (C) compren- nent une gouttière (17, 117), ou analogue, notamment prévue sur trois faces du porte-balai;19, 109., pour coopérer avec les côtés de l'échancrure (16, 116). 6. Porte-balai selon l'une quelconque des re- vendications précédentes caractérisé par le fait qu'il il présente une protubérance (28a, 38) du côté opposé au rotor, cette protubérance étant destinée à être reçue dans une fenêtre (32, 132), de préférence à contour fermé, prévue dans une paroi transversale (30a, 130) destinée à constituer un fond pour former la paroi périphérique de la machine. 7. Porte-balai selon l'une quelconque des reven- dications précédentes caractérisé par le fait que le fond (11) du logement du porte-balai (9), constituant surface d'appui (13) pour le moyen élastique (12), est prévu sur une pièce indépendante (20, 20a) de la partie (10, 10a) du porte-balai servant à guider le balai. 8. Porte-balai selon l'une quelconque des revendications précédentes dont le fond est réalisé en matière isolante électriouement caractérisé par le fait qu'il est muni d'une portion (28, 28a) en saillie vers l'extérieur entourant une languette (24, 24a) conductrice pour former un connecteur radial ou axial. 9. Porte-balai selon la revendication 8 caracté- risé par le fait que la languette (24, 24a) traverse une ouverture (25) pratiquée dans la paroi du connecteur et présente une zone terminale (26, 26a) moins large pourvue d'un crochet élastique (27) de sorte qu'après engagement de ladite zone terminale (26, 26a) dans la susdite ouverture (25), la paroi du connecteur est enserrée entre le crochet (27) et les épaulements (q) formés à la base de la zone terminale (26, 26a) de plus faible largeur de la languette (24, 24a) 10. Porte-balai selon l'une quelconque des reven- dications précédentes caractérisé par le fait que le loge- ment du balai (107) s'ouvre, du côté du rotor, suivant une fente lonoitudinale (36) permettant le passage d'un fil s:ple 37' reliant électriquement le balai, ce fil (37) traversant le porte-balai (109) de manière à sortir du côte opposé au rotor. 11. Machine électrique, moteur ou générateur, a collecteur caractérisé par le fait qu'elle est équipée d'au moins un porte-balai selon l'une quelconque des revendications précédentes.