Brevet FR2605812A1 — publié le 19880429

PROCEDES DE FABRICATION ET RACCORDEMENTT DE COLLECTEURS A BAGUES POUR MACHINES TOI-RE TTES La présente invention concerne trois procédés découlant 1' un de l'autre pour la fabrication de bagues pour collecteurs destinés aux machines tournantes électriques. I1 est rappelé qu'un collecteur à bagues comprend un corps isolant autour duquel sont montees une ou plusieurs bagues coaxiales en matériau conducteur de l'électricité, notamment en cuivre. Le collecteur est monté sur l'arbre de la machine tournante coaxialement au rotor et ses bagues coopèrent avec des balais pour alimenter les enroulements électriques du rotor, raccordés aux dites bagues par des connexions appropriées. Pour la fabrication de ce genre de collecteurs, en général, on part actuellement d'une pièce en cuivre unique, monobloc, en forme de douille, et on surmoule la partie isolante en matière plastique. Après surmoulage et montage de l'ensemble sur l'arbre de la machine tournante, la partie métallique est usinée de manière à être divisée en deux pistes conductrices coaxiales séparées par un intervalle d'isolement de manière à obtenir finalement deux bagues séparées mais restant liées mécaniquement par l'intermédiaire de la matière plastique, Grace à la mise en oeuvre d'une partie métallique initialement monobloc, le procédé de fabrication qui vient d'être rappelé dans ses grandes lignes, facilite les manipulations effectuées avant l'opération sur surmoulage tels que le maintien pour le soudage des connexions en position précise et la mise en place de l'ensemble soudé dans le moule. Toutefoi-s ce procédé présente quelques inconvénients - la quantité de métal à mettre en oeuvre est supérieure à celle réellement necessaire pour former les bagues collectives en raison de la necessité d'un usinage consistant à réduire le dire, tre de la douille initiale afin de séparer celle ci en plusieurs parties, chaque partie correspondant à un pôle, généralement 2 parties pour 2 pôles. De cette manière, il faut mettre en oeuvre 30 à 50 /c de métal en plus de celui réellement utile et il y a donc là une forte perte de matière se traduisant par une élévation du coût des collecteurs à bagues. La mise en oeuvre de pièces métalliques monoblocs n'est pas toujours facile et leur réalisation peut présenter des inconvénients pour le produit final. Ainsi, pour la réalisation de la douille correspondant à 1' intervalle d'isolement entre deux bagues du collecteur définitif, il convient d'effectuer une opération de décolletage pour laquelle l'obtention de la précision souhaitée est rendue difficile en raison des variations dimensionnelles du tube métallique de départ. Surtout l'opération d'ébavurage de cette gorge intérieure est délicate et il subsiste trop fréquemment des "fils" métalliques qui réunissent les deux bagues et qui font perdre tout isolement électrique d'une bague par rapport à l'autre. De plus, ce grave défaut n'est perçu qu'après l'usinage final, c'est à dire après la réalisation de toute la partie tournante de la machine. Ceci entraine une lourde perte économique et une grave perturbation des chaînes de montage. Ces inconvénients peuvent être évités en appliquant divers procédés dans lesquels on part de diverses pièces métalliques individuelles correspondant chacune à l'une des parties coaxiales du collecteur définitif que l'on monte sur un support isolant, monté lui même sur l'axe de la machine tournante, chaque bague étant ensuite connectée électriquement aux bornes des enroulements. Avec cette technique de nouvelles difficultés apparaissent avec l'emploi de fil de connexion de plus en plus fin, 0,2 à 2 mm par exemple. D'où la présente invention portant sur trois points selon les procédés de montage du collecteur. Premièrement : Le collecteur est fabriqué séparément et comporte des fils de raccordement qui seront connectés à ceux correspondant aux enroulements après montage et mise en place sur le rotor. La figure 7 illustre cette solution. Sur un corps C isolant, composé d'une ou plusieurs pièces pour en simplifier la fabrication et laisser une certaine souplesse à ce corps qui va subir, par la suite, d'importants chocs, rainuré à pas variable pour éviter un éventuel futur dévissage, on va plaquer une bague d'un métal B1, en général de l'aluminium, soit après avoir enroulé le fil sur le corps, cas de B 1, ou non cas de B 2, voir figures 1 et 2, et insérer les cales isolantes I 1 et I 2 après passage des fils C 1 et C 2 y compris dans les saignées effectuées dans l'axe, selon figure 3. Selon la nature des métaux de C 1 C 2 B 1 et B 2 on passe ou non le fil sous B 1 ou B 2. Par magneto formage on applique B 1, B 2 sur le corps C1 les connexions C 1 C 2 priSONnXees ou non De cette manière on maintient le corps C en bloc s'il est constitué de plusieurs pièces. Ensuite, si C 1 ou C 2 ne sont pas prisonnières sous B 1 ou B 2, on procède à leur enroulement semi hélicoldal à pas variable. En final, on vient plaquer par magneto formage, les bagues D 1 et D 2, généralement en cuivre ou un sandwich Cu - AL avec l'aluminium fendu si l'on veut faire des économies et avoir une grande souplesse de bague, voir figure 4. De cette manière on obtient un collecteur à bagues qui est monté sur l'arbre du rotor de la machine tournante, ses connexions C 1 C 2 raccordées par les moyens traditionnels aux enroulements, soudage, pincement, etc etc. Deuxièmement : Le collecteur est fabriqué séparément jusqu'au stade apparaissant sur la figure 2 A partir de ce stade on substitue les fils C 1 et C 2 par les fils provenant directement des enroulements de la machine tournante sans liaison intermédiaire et on continue les opérations de magneto formage finales pour D 1 et D 2, selon figure 5. Le corps peut être monobloc ou fait de plusieurs pièces moulées ou de papier enroulé et enduit de résine, à un ou plusieurs rubans permettant des formes complexes. Les dernières phases du procédé peuvent être intégrées à la fabrication automatique des rotors des machines tournantes. Troisièmement : Le collecteur est fabriqué entièrement sur l'arbre de la machine, et ce, en automatique, selon figure 5 encore. Par exemple, le corps C cette fois, est constitué de papier enduit et enroulé sur l'arbre E de la machine tournante, ou de pièces surmoulées, ou de pièces multiples assemblées par collage ou par magneto formage. Les fils A et B des enroulements sont amenés directement vers le corps C ainsi bloqué sur l'arbre, et toutes les opéra tions précédemment décrites sont appliquées pour arriver au produit final, selon figure 5. L'avantage de ce procédé est de pouvoir être automatisé et complètement intégré à la fabrication automatique des rotors de machines tournantes. L'invention a pour objet 1/ Procédé de fabrication de collecteurs à bagues pour machines tournantes, constitués d'un corps isolant vis à vis de l'arbre, monobloc ou en plusieurs parties, suffisamment souple et résistant à la fois pour supporter les chocs et percussions de magnétoformage, dans ce corps étant éventuellement ménagées des rainures longitudinales pour l'amenage des fils de connexion, et d'autres rainures hélicoïdales à pas éventuellement variable pour augmenter les surfaces de contact et éviter le dévissage sous l'action de couples de réaction lors de la rotation. Dans ce procédé le corps décrit précédemment est recouvert pour chaque pôle, d'une couche indépendante métallique ne communiquant surtout pas avec un autre pôle ou un élément métallique quelconque de la machine à équiper, cette couche métallique étant malléable pour supporter le surcroît d'énergie dû au magnétoformage, appliquée dessous ou dessus, c'est-à-dire avant ou après l'enroulement des fils de connexions, selon figure 3 partie gauche ou partie droite, et dont le but final est d' augmenter et améliorer la surface de contact entre les fils de connexions et les bagues de glissement, en plus de son rôle d'absorption d'énergie. Cette couche métallique peut être appliquée par simple pression mécanique ou par magnétoformage En phase finale du procédé, les bagues de glissement simples ou sandwichs à couches internes éventuellement interrompues pour diminuer les puissances de magnétoformage à mettre en oeuvre, sont appliquées~simultanément ou séparément sur chaque pôle. Cette opération peut être effectuée simultanément avec la précédente si les fils de connexion sont enroulés sur la premiére couche métallique, selon cas D1 de la figure 3. Par ce procédé sont obtenus des collecteurs a bagues avec des fils de connexion. Ils sont montés sur les arbres des machines et leurs fils de connexions relés aux enroulements correspondants. 2/ Procédé de fabrication simplifiant le précédent et consistant à employer directement les fils provenant des enroulements de la machine après avoir monté sur l'arbre de ladite machine le corps simple ou composite décrit dans le chapitre précédent et avec les mêmes finalités, l'opération finale de magnétoformage sur les bagues de glissement elles-mêmes simples ou composites, s'effectue en position définitive de l'ensemble sur la machine, arbre rotor en l'occurence, comme le montre la figure 5. 3/ Procédé de fabrication simplifiant encore les deux précédents. Le corps est fabriqué directement sur l'arbre de la machine, soit par surmoulage d'isolant, soit par enroulement de ruban d'isolant éventuellement imprégné, par exemple papier fin et résine photopolymérisable impressionnée aux UV au fur et a mesure de la constitution du corps, à un ou plusieurs rubans pour donner des formes complexes. Quand le corps est constitué sur l'arbre, le procédé est repris selon le proessus exposé en deuxième revendication, soit directement en place sur la machine. REVENDICBTIONS 1. - Procédé de fabrication de collecteurs à bagues pour machines tournantes, constitués d'un corps isolant vis à vis de l'arbre, monobloc ou en plusieurs parties, suffisamment souple et résistant à la fois pour supporter les chocs et percussions de magnétoformage, muni éventuellement de rainures longitudinales pour l'amenage des fils de connexion, et d'autres rainures hélicoïdales a pas éventuellement variable pour augmenter les surfaces de contact et éviter le dévissage sous l'action de couples de réaction lors de la rotation, caractérisé en ce que ledit corps est recouvert pour chaque pôle, d'une couche indépendante métallique ne communiquant pas avec un autre pôle ou un élément métallique quelconque de la machine à équiper, cette couche métallique étant malléable pour supporter le surcroit d'énergie dû au magnétoformage, appliquée dessous ou dessus, c'est-àdire avant ou après l'enroulement des fils de connexions, pour augmenter et améliorer la surface de contact entre les fils de connexions et les bagues de glissement, cette couche métallique étant appliquée par simple pression mécanique ou par magnétoformage, les bagues de glissement simples ou sandwichs à couches internes éventuellement interrompues pour diminuer les puissances de magnétoformage à mettre en oeuvre, étant appliquées simultanément ou séparément sur chaque pôle. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on emploie directement les fils provenant des enroulements de la machine après avoir monté sur l'arbre de ladite machine ledit corps, l'opération finale de magnétoformage sur les bagues de glissement s'effectuant en position définitive de l'ensemble sur la machine. 3 - Procédé selon la revendication 2, carctérisê en ce que ledit corps est fabriqué directement sur l'arbre de la machine, soit par surmoulage d'isolant, soit par enroulement de ruban d'isolant éventuellement imprégné, par exemple papier fin et résine photopolymérisable impressionnée aux UV au fur et à mesure de la constitution du corps.