Brevet FR2569314A1 — publié le 19860221

Machine électrique tournante La présente invention concerne les machines électriques tournantes, et plus particulièrement des perfectionnements à la construction et à l'assemblagç d'une culasse, d'une bride et d'un porte-balaispropresà être utilisés dans un moteur de démarrage ou démarreur par exemple. Dans un type de démarreur classique, une bride est formée par moulage d'aluminium, un porte-balaisformé de résine est solidarisé à cette bride par des vis, et cette bride est emboîtée dans une ouverture d'une culasse. Cependant, ce type de démarreur présente les inconvénients ci-après. (1) la bride étant formée par moulage d'aluminium, son épaisseur de paroi et son poids sont accrus plus que né- cessaire, ce qui accroît la longueur et le poids du démar- reur dans son ensemble. (2) le porte-balaisétant fixé à la bride par des vis, le nombre de pièces et le nombre d'heures nécessaires à l'as- semblage sont accrus, ce qui abaisse la productivité. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients signalés cidessus et de procurer une machine électrique tournante de dimension et de poids réduit et pouvant être fabriquée avec une productivité élevée. A cet effet, l'invention prévoit une bride en forme de plaque mince faisant corps avec un porte-balaisréalisé en résine, la bride étant rendue mince et légère et des moyens de fixation de la bride et du porte- balais étant omis. D'autres caraotéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après et des dessins annexés dans lesquels des signes de référence représen- tent des éléments semblables, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective à l'état partiel- lement démonté d'un mode de réalisation du démarreur selon l'invention; la figure 2 est une vue en bout montrant le démarreur à l'état assemblé; la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3; - la figure 5 est une vue en-coupe selon la ligne V-V de la figure 3; - la figure 6 est une vue partielle en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 2; - la figure 7 est une vue partielle en coupe selon la ligne VII-VII de la figure 3; et - les figures 8 et- 9 sont une vue de côté en coupe par- tielle et une vue de côté en coupe des parties essen- 69314 tielles montrant d'autres modes de réalisation de l'in- vention. Le mode de réalisation du démarreur représenté aux figu- res 1 à 7 comprend un stator 1, un rotor 2 et un bloc- balais 3. Le stator 1 comprend une culasse en une seule pièce 4 réa- lisée en un matériau magnétique par une technique appro- priée telle qu'étirage, emboutissage ou analogue. La culasse 4 présente une forme générale cylindrique et est ouverte à une face d'extrémité et obturée à l'autre face d'extrémité. Un rebord 6 s'étend radialement à partir du bord extérieur de l'ouverture 5 de la culasse 4, et dans le rebord 6 sont formés deux trous 7 pour l'insertion de boulons et deux trous 8 pour l'insertion de vis, les deux paires de trous étant disposées dans les directions verticales res- pectivement. Deux saillies 9 de blocage en rotation sont prévues au bord intérieur de l'ouverture 5 de la culasse 4 et sont disposées dans la direction latérale. Un logement cylindrique de roulement est formé dans la paroi fermée de la face d'extrémité arrière de la culasse 4, dans le- quel est monté un roulement 11. Plusieurs aimants 12 sont - fixés à la surface périphérique interne de la culasse 4 à intervalles réguliers dans la direction circonférentielle de façon à former un champ magnétique. Le rotor 2 est muni d'un arbre 13 plus long que la lon- gueur de la culasse 4. Un collecteur 14 et un induit 15 sont fixés à la périphérie extérieure de la partie inter- médiaire de l'arbre 13, dans la direction longitudinale de celui-ci. Un pignon 16, taill6 dans la partie d'extré- mité avant de l'arbre 13, vient en prise avec un engre- nage mené 17 d'un système de démarrage à l'état assemblé. Des portions de guidage 18 et 19 sont formées sur la périphérie externe de l'arbre 13, disposées dans une po- 25693 14 sition suivant immédiatement le pignon 16 et dans une position à la partie d'extrémité arrière de l'arbre 13 respectivement. L'arbre 13 est supporté par ses deux portions de guidage dans un roulement 58 qui sera dé- crit plus loin et dans le roulement 11 prévu sur la culasse 4, l'arbre 13 étant ainsi supporté et guidé en rotation dans la culasse 4. Le bloc-balais 3 est muni d'un porte-balais 20 réalisé en résine synt étique et formant une structure unitaire en forme générale de disque, et le porte-balais 20 fait corps avec une bride 21. La bride 21 présente la forme d'une plaque plate comme représenté à la figure 2 obtenueenutilisant un élément en plaque tel qu'une plaque de fer, etc. présentant une conductivité électrique, par poinçonnage de façon à sui- vre la configuration du rebord 6 de la culasse 4. Dans la bride 21 sont formés deux trous 22 d'insertion de bou- lons et deux trous taraudés 23 pour le vissage de vis, ces deux paires de trous étant disposées dans les direc- tions verticales respectivement. Sensiblement dans la partie centrale de la bride 21 est formé un trou ou fenêtre 24 dont le diamètre interne est légèrement supérieur au diamètre externe du collecteur 14. Plusieurs petits trous 25 sont formés autour de la fenê- tre 24 et disposés dans la direction circonférentielle. La bride 21 est disposée de façon à couper sensiblement perpendiculairement l'axe du porte-balai 20 lorsque ce- lui-ci y est formé et implanté, la bride 21 faisant corps avec le portebalai 20 de façon qu'une partie de la bride 21 s'étendant du bord interne de la fenêtre 24 aux petits trous 25 soit pincée entre une portion de paroi avant 26 et une portion de paroi arrière 27 du porte-balai 20. Dans cet état, des parties de la résine formant le porte- balai 20 emplissent les petits trous 25 de la bride 21 pour former des portions en colonnes respectives 28. La bride 21 et le porte-balais 20 font corps et sont rendus entièrement solidaires en rotation par ces por- tions en colonnes 28. Un trou 29 est ouvert à un endroit situé approximative- ment à 45 par rapport à la verticale dans la partie d'angle inférieuregauche de la portion de paroi avant 26 du porte-balais 20 de façon à exposer le grain de la bride 21.Une portion de surface exposée de la bride 21 forme une portion de raccordement de fil de liaison pour y raccorder un fil de liaison non représenté. De la même façon un trou 31 de surface arrière est ouvert à l'opposé du trou avant 29 dans une portion de paroi arrière 27 du porte-balai 20. Une partie de surface exposée de cette bride 21 forme une portion de raccordement de tresse pour y raccorder une tresse. De plus, comme représenté à la figure 6, une borne 33 est noyée à un endroit prédéterminé du porte-balai 20 de façon à pénétrer à travers la bride 21 en étant isolée. Plus particulièrement, 'un trou d'insertion 34 légèrement plus grand en largeur et en épaisseur que la borne 33 est ouvert à un endroit situé approximativement à 45 par rapport à la verticale dans la partie d'angle supérieure gauche de la bride 21, et la borne 33 est insérée à tra- vers ce trou 34 quand la bride est implantée dans le porte-balais20. Quand le porte-balais20 est réalisé en résine, la borne 33 est maintenue fixe par une partie de retenue 35 ayant la forme générale d'un parallélépipède rectangle formé par remplissage du trou d'insertion 34. Une partie de la borne 33 faisant saillie vers l'extérieur au-delà de la partie de retenue 35 forme une seconde por- tion de raccordement de fil de liaison 36, et une partie de la borne 33 faisant saillie vers ltextérieur au-delà de la partie de retenue 35 forme une seconde portion de raccordement de tresse 37. i Le diamètre extérieur du porte-balais 21 à la partie de paroi arrière 27 est sensiblement égal au diamètre inté- rieur de l'ouverture 5 de la culasse 4 et les deux dia- mètres sont concentriques de sorte que la périphérie ex- terne de la partie de paroi arrière 27 et la périphérie interne de l'ouverture 5 de la culasse 4 constituent en substance une portion de joint à emboîtement extérieure38 et une portion de joint à emboîtement intérieure39. Deux parois relevées 40 se dressent à partir des par- ties latérales des bords extérieurs de la surface arrière de la portion de paroi arrière 27, sensiblement parallèle- ment à l'axe, et des évidements 41 de blocage en rotation sont formés en dépression sur des faces dirigées vers l'extérieur des deux parois 40, chacun de ces évidements présentant la forme d'un triangle inversé avec un cercle accroché à sa pointe. Lorsque les parties de joints à emboîtement extérieureet intérieure 38 et 39 sont assem- blées, les saillies 9 de blocage en rotation s'étendant à partir du bord intérieur de l'ouverture 5 de la culasse 4 coopèrent avec les évidements de blocage en rotation 41 respectivement. Les saillies 9 et évidements 41 de blo- cage en rotation peuvent être disposés symétriquement com- me représenté; cependant, s'ils sont disposés dissymétri- quement, le sens d'assemblage du bloc-balais 3 à la culas- se 4 peut être spécifié, ce qui élimine la possibilité d'une erreur d'assemblage. De plus, les saillies de blo- cage en rotation 9 peuvent avoir la forme d'un cercle, ou les projections et évidements de blocage en rotation 9 et 41 peuvent présenter dzautres formes. Deux chambres de logement de balais opposées 42 sont dis- posées dans la direction verticale sur la face arrière de la portion de paroi arrière 27. Ces chambres de logement 69314 de balais 42 forment chacune en substance un parallélépi- pède rectangle creux ouvert à ses deux extrémités dans la direction radiale et sur sa face= arrière et limité dans la direction circonférentielle par deux parois de guidage opposées 43 s'étendant parallèlement l'une à l'au- tre. Des picots 44 destinés à former des rivets 44A font sail- lie à partir de la face arrière des parois de guidage 43 respectivement: En outre, un picot 45 fait saillie à un endroit situé à l'intérieur de l'une des parois rele- vées 40 pour le positionnement d'une plaque de maintien qui sera décrite plus loin. Les ouvertures des chambres de logement de balais 42 sont obturées par une plaque de maintien de balais 46 fixée par des picots de façon à s'appliquer contre la face ar- rière des parois de guidage 43. Grâce à la présence de cette plaque de maintien de balais 46, les côtés des faces arrière des chambres de logement de balais 42 peuvent être formés de façon à s'ouvrir dans la direction axiale, ce qui permet d'obtenir facilement le démoulage dans la di- rection axiale. Plus particulièrement, la plaque de maintien de balais 46 est formée par une plaque isolante par exemple en résine et comporte deux portions de recouvrement 47 en vis-à-vis des chambres de logements de balais 42, présentant chacune une forme générale carrée, et une portion de raccordement 48 arquée en forme générale de demi-cercle, pour relier mutuellement les deux portions de recouvrement 47. Des trous d'insertions de tresses 49 sont formés dans la di- rection radiale dans les parties centrales des deux por- tions de recouvrement 47. De petits trous 50 sont formés de part et d'autre des trous d'insertion de tresses 49 dans les deux portions de recouvrement 47 et au milieu de la portion de raccordement 48. Les picots 44 et 45 sont insérés à travers les petits trous 50 dans la pla- que de maintien de balais 46, grâce à quoi la plaque de maintien de balai 46 est positionnée par le porte- balai 20 en appui sur les faces arrières des parois de guidage 43. Dans cette position d'appui, on fond et on déforme les picots 44 en saillie sur les parois de gui- dage 43 pour former les rivets 44A. La plaque de main- tien de balais 46 est fixée au porte-balais20 par les rivets 44A et le picot de positionnement 45 de façon à fermer les chambres de logement de balais 42. Deux balais 51A et 51B dirigés vers l'intérieur sont insérés de façon à être mobiles radialement dans les cham- bres de logement de balais 42, et les tresses plantées dans les balais 51A et 51B sont insérées de façon coulis- sante à travers les trous d'insertion 49 formés dans la plaque de maintien de balais 46 et orientés dans la di- rection verticale. L'extrémité de la tresse 52A du balai 51A disposé du côté supérieur est soudée à la portion de raccordement de tresse 37 de la borne 33, et l'extré- mité de la tresse 52B du balai 51B disposé du côté infé- rieur est soudée à la portion de raccordement 32 de la bride 21, raccordant ainsi les balais 51A et 51B à la borne 33 et à la bride 21 respectivement. Deux ressorts 53 sont insérés à travers des ouvertures di- rigées vers l'extérieur des chambres de logement de balais 42 et sont en contact avec les faces extérieures des ba- lais 51A et 51B dans les chambres 42. Chacun des ressorts 53,recevant une force de réaction d'un capot 54 attaché à l'ouverture dirigée vers l'extérieur de la chambre de logement de balais 42, sollicite le balai vers l'intérieur pour le presser contre le collecteur 14 du rotor 2. Comme représenté à la figure 7, le capot 54 est formé en une seule pièce de forme générale en U en section trans- versale et réalisé en résine synthétique; quand on le 69314 presse contre la chambre de logement de balais 42 des portions de prise 55 faisant saillie vers l'intérieur à partir de portionsde parois opposées.du capot 54 coo- pèrent avec des portions de prise 56- en saillie sur les côtés opposés du bord extérieur de l'ouverture dirigée vers l'extérieur de la chambre de logement de balais42, grâce à l'élasticité de la résine, de sorte que le capot 54 est retenue par la chambre de logement de balais42. Le capot 54 se prolonge vers l'arrière au-delà de la pla- que de retenue'de balais 46 de sorte que les tresses 52A et 52B sont isolées de la culasse 4. En outre, le capot 54 est plus bas que les parois relevées 40 du porte-balais20 ou d'autres portions relevées, de sorte que le capot 54 ne se heurte pas à la culasse 4 dans la phase initiale de l'assemblage, ce qui évite que le capot 54 tombe. Une portion de logement de roulement 57 de forme générale cylindrique fait saillie vers l'avant à un endroit du porte-balais 20 faisant face à la fenêtre 24 de la bride 21, et un roulement 58 tel qu'un roulement à billes ou analogue est centré avec précision sur la portion de logement 57 et monté dans celle-ci. L'axe de la portion de logement 57 est conçu pour être aligné avec l'axe de la portion d'emboîtement extérieure 38 formée par la péri- phérie extérieure de la portion de paroi arrière 27 du porte-balai 20. En conséquence, l'axe du roulement 58 centré sur la portion de logement 57 et logé dans celle- ci est aligné avec l'axe de la portion d'emboîtement exté- rieure 38. Dans l'état assemblé du bloc-balai 3 tel que décrit ci- dessus avec le stator 1 et le rotor 2, le porte-balais20 s'emboîte dans l'ouverture 5 de la culasse 4 gr9ce aux portions de joints à emboîtement extérieureet intérieure 38 et 39 formées à la périphérie extérieure et à la péri- phérie intérieure du porte-balais 20 et de l'ouverture 5 256931 4 de la culasse 4, grâce à quoi le porte-balais20Oet la culasse 4 sont mutuellement centrés. Dans cet état, le roulement 58 est centré avec la portion de joint à em- boitement 38 du porte-balais20, et par suite le roule- ment 58 est également centré avec l'axe de la culasse 4. En conséquence, l'arbre 13 du rotor 2, supporté par ses portions de guidage 18 et 19 dans le roulement 58 et le roulement 11 disposé à la partie d'extrémité ar- rière de la culasse 4, est centré de façon précise avec le stator 1 et supporté de façon rotative sur celui-ci. Quand l'ouverture 5 de la culasse 4 et le porte-balais20 sont emboîtés l'un dans l'autre, les saillies de blocage en rotation 9 et les évidements de blocage en rotation 41 s'ajustent et coopèrent mutuellement. Quand les saillies 9 et les évidements 41 coopèrent mutuellement, le trou d'insertion de boulon 7 et le trou d'insertion de vis 8 du rebord 6 de la culasse 4 sont alignés avec le trou d'insertion de boulon 22 et le trou fileté de vissage de vis 23 de la bride 21 respectivement. Comme représenté à la figure 6, quand la vis 59 est insérée à travers le trou d'insertion 8 du rebord 6 de la culasse 4 et vissée dans le trou taraudé 23, la bride 21 et la culasse 4 sont - reliées ensemble, et par conséquent le stator 1, le rotor 2 et le bloc-balais3 sont liés rigidement ensemble en une seule opération,leurs axes et leurs positions étant mutuellement alignés. Dans cet état o les trois éléments sont reliés rigide- ment, la portion de logement de roulement 57 du porte- balais20 s'engage dans une portée 61 d'un carter de mo- teur 60. Si la portée 61 du carter de moteur 60 et l'axe de la portion de logement de roulement 57 sont conçus pour être mutuellement centrés, l'arbre 13 supporté par le roulement 58 dans la portion de logement de roulement 57 est alors centré avec la portée 61. Il en résulte que le pignon 16 taillé dans l'arbre 13 engrène de façon précise avec l'engrenage mené 17. Quand la portion de logement de roulement 57 du porte- balai 20 est engagée dans la portée 61 du carter de mo- teur 60, la surface frontale de la bride 21 vient en appui sur la face arrière du carter de moteur, et dans cet état les trous d'insertion de boulons 7 et 22 sont alignés avec les trous taraudés 62 de vissage de boulons du carter de moteur 60. Ainsi, quand le boulon 63 est inséré à travers les trous d'insertion 7 et 22 et coopè- re par vissage avec le trou taraudé 62, la culasse 4 et la bride 21 sont serrées simultanément, de sorte qu'un corps composé du stator 1, du rotor 2 et du bloc-balais3 peut être fixé de façon ferme au carter de moteur 60 par une seule opération. Dans ce mode de réalisation, la bride est solidarisée au porte-balais par surmoulage, ce qui rend superflu des moyens de fixation de la bride au porte-balais, de sorte que le nombre de pièces et le nombre d'heures de montage sont réduits. - La bride est réalisée sous forme de plaque mince par pres- sage, ce qui permet de diminuer son épaisseur de paroi et son poids par rapport au moulage, de sorte que la lon- gueur totale dans la direction de l'axe et le poids total du moteur de démarrage peuvent être réduits. La portion de joint à emboîtement peut être formée sur le portebalaissimultanément à la formation du porte-balais faisant corps avec la bride, ce qui évite toute opération d'usinage pour former la portion de joint à emboîtement, de sorte que la productivité peut être améliorée tout en réduisant le nombre de pièces et le nombre d'heures d'as- semblage, d'o il suit une réduction de coût. - 12 - La borne est solidarisée au porte-balai et à la bride par surmoulage, ce qui supprime les opérations d'assemblage exécutees exclusivement pour la borne. La plaque de maintien de balaisest engagée sur les picots faisant saillie à partir de la face extérieure des cham- bres de logement de balais et les picots sont fondus et écrasés, ce qui simplifie le positionnement de la plaque de maintien de balaiset sa fixation. La disposition selon laquelle les chambres de logement de balaissont recouvertes par les capons permet d'insérer les ressorts à travers les ouvertures dirigées vers l'exté- rieur, de sorte que la faisabilité de l'assemblage est amé- liorée. Par ailleurs, l'invention n'est pas limitée au mode de réa- lisation ci-dessus, et il va sans dire que diverses modi- fications peuvent être effectuées sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, la portion de logement de roulement n'est pas nécessairement formée d'une seule pièce avec le porte-balais, et les dispositions représentées aux figures 8 et 9 peuvent être adoptées. A la figure 8, une portion de logement de roulement 57A est formée en une seule pièce avec une portion d'une fenê- tre 24A d'une bride 21 pour fournir une forme cylindrique par un processus convenable tel qu'une opération d'étirage. A la figure 9, une portion de logement de roulement 57B est formée par la coopération d'une portion cylindrique 57c formée en une seule pièce avec une portion d'une fenêtre 24B d'une bride 21 pour fournir une forme cylindrique et par une portion de recouvrement 57d en résine formée de façon à recouvrir la surface périphérique interne de cette surface cylindrique et une portion d'une surface fermée de cette portion cylindrique 57c. En outre, la bride et le porte-balaisne sont pas néces- sairement solidarisés par surmoulage, et une disposition peut être adoptée dans laquelle des saillies prévues sur le porte-balaiss'engage dans des petits trous formés dans la bridet après quoi les saillies sont fondues pour soli- dariser la bride avec le porte-balais En supplément, une ou des portions de la bride peuvent être découpées d'un côté et la ou les portions découpées peuvent être noyées dans la résine. Comme décrit ci-dessus, conformément à l'invention, la bride est réalisée sous la forme d'une plaque mince et cette bride fait corps avec le portebalais réalisé en résine, de sorte que la bride peut avoir une épaisseur de paroi et un poids faible et que les moyens de fixation de la bride au porte-balais sont supprimés. Revendications i 1. Machine électrique tournante dans laquelle un porte- balais(20) réalisé en résine est fixé solidement à une bride (21)laquelle est assemblée à l'ouverture (5) d'une culasse (4), caractérisée en ce que: la bride est réalisée sous la forme d'une plaque mince; une portion de résine (28) du porte-balaisemprisonne une partie de la bride de sorte que le porte-balaisfait corps avec la bride; une portion d'emboîtement (38) du porte-balaisest formée lors de la réalisation du porte-balaisen résine; ladite portion d'emboîtement est assemblée par emboîte- ment à une ouverture (5) de la culasse, assurant ainsi le centrage de la bride avec la culasse. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la bride comporte une portion de logement de roule- ment. 3. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la bride présente un trou de montage (23) aligné avec un trou de montage (8) de la culasse. 4. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que la périphérie extérieure de la portion de logement de roulement forme une portion d'emboîtement pour un objet à monter. 5. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le porte-balaiscomporte une pla- que de maintien de balais (56). 693 14 1 5 6. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que des capots (54) s'ajustent avec détente sur le porte-balaissur le côté diamétral exté- rieur. 7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que les capots isolent électriquement de la culasse des tresses (52A, 52B)associées à des balais (51A, 51B). 8. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que des évidements de blocage en rota- tion (41) destinés à coopérer avec des saillies de blo- cage en rotation (9) sont formés sur la portion d'emboi- tement du porte-balais 9. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que les capots ont une hauteur inférieure à celle de parois isolantes (40) formées sur le porte-balais 10. Machine électrique tournante dans laquelle un porte- balais(20) réalisé en résine est fixé solidement à une bride (21) laquelle est assemblée à l'ouverture (5) d'une culasse (4), caractérisée en ce que: la bride est réalisée sous la forme d'une plaque mince; une portion de résine (28) du porte-balaisemprisonne une partie de la bride de sorte que le porte-balaisfait corps avec la bride; et 3o une borne (33) associée à un balai (51A) pénètre à tra- vers une portion de résine (35) du porte-balamset fait saillie à l'extérieur. 11. Machine électrique tournante dans laquelle un porte- balais(20) réalisé en résine est fixé solidement à une bride (21) laquelle est assemblée à l'ouverture (5) d'une culasse (4)-, caractérisée en ce que: la bride est réalisée sous la forme d'une plaque mince; une portion de résine (28) du porte-balais emprisonne une partie de la bride de sorte que le porte-balaisfait corps avec la bride; et une borne (52BJ associée à un balai (51B) est raccordée à la bride.