Brevet FR2605811A1 — publié le 19880429

PROCEDES DE FABRICATION DE BAGUES COMPOSITES AVEC OU SANS CONNEXIONS POUR COLLECTEURS POUR MACHINES TOURNANTES. 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 montées une ou plusieurs bagues co axiales en matériau conducteur de l'électricité, notamment en cuivre. Le collecteur est monté sur l'arbre dé la machine tour nante coaxialement au rotor et ses bagues coopèrent avec des balais pour alimenter les enroulements électriques du rotor, rac cordés 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 filtre divisée en 2 pistes conductrices coaxiales séparées par un intervalle d'isolement de manière à obtenir finalement deux ba gues séparées mais restant liées mécaniquement par l'intermédiai re de la matière plastique. Grâce à la mise en oeuvre d'une partie métallique initialement monobloc, le procédé de fabrication qui vient d'être rappe lé dans ses grandes lignes, facilite les manipulations effec tuées avant l'opération de surmoulage tels que le maintien pour le soudage des connexions en position précise et la mise en pla ce de l'ensemble soudé dans le moule. Toutefois ce procédé présente quelques inconvénients. - la quantité de métal à mettre en oeuvre est supérieure à cel le réellement necessaire pour former les bagues collectrices en raison de la necessité d'un usinage consistant à réduire le dia mètre de la douille initiale afin de séparer celle-ci en plu sieurs parties, chaque partie correspondant à un pôle, générale ment 2 parties pour 2 pâles. De cette manière il faut mettre en oeuvre 30 à 50 % 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 cout 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 11 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 2 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 channes de montage. Ces inconvénients peuvent être évités en appliquant un procédé dans lequel on part de pièces métalliques individuelles correspondant chacune à l'une des parties coaxiales du collecteur définitif que l'on assemble provisoirement au moyen d'un support commun isolant, de haute tenue mécanique, maintenant dans leurs positions relatives, les bagues, tout en conservant entre celles ci un intervalle d'isolement, puis on réalise le surmoulage de la partie isolante définitive et, enfin, on élimine le support provisoire. I1 existe un tel procédé utilisant une couche extérieure de papier, collé à l'extérieur des 2 bagues, la fabrication s'effectuant sur le principe des tubes à couches multiples hélicoidales. La présente invention a pour but d'obtenir ces ensembles de bagues métalliques séparées par des intervalles et maintenus en positions relatives permettant le soudage des connexions puis le chargement dans le moule à partir de structure d'isolant dont la mise en place est effectuée par magneto formage grâce à l'inclusion dans l'isolant, à l'intérieur ou sur les surfaces interne ou externe, de films continus, d'anneaux fermés, de couches superposées métalliques susceptibles d'être magneto formées et donc de faire venir plaquer l'isolant, précollé ou non, sur les divers anneaux métalliques pour en faire une pièce monobloc. A partir de cette pièce monobloc les processus normaux de fabrication sont repris, soudage puis surmoulage. Une variante permet d'intégrer le soudage des pièces de connexion, le surmoulage étant effectué dans une opération suivante séparée. De cette manière est obtenue une pièce surmoulée ou a surmouler qui peut être testée de la manière suivante - contrôle des courts circuits éventuels entre bagues - contrôle individuel de la soudure de chaque connexion sur chaque bague correspondante et élimination définitive avant son montage sur le rotor de la machine tournante. Les figures 1 à 7 illustrent différentes manières d'assembler les bagues. La figure 1 montre l'ensemble avant l'assemblage de 2 bagues métalliques 1 et 2 pour collecteur à bague par projection d'un isolant 3, avec couche de colle ou non, poussé par un anneau 4 métallique propulsé en magnéto formage par la bobine 5 placée à 1' interieur des anneaux. La figure 2 montre l'ensemble après assemblage. La figure 3 montre l'ensemble éventuellement débarrassé de sa partie 4 métallique anneau de propulsion, par exemple dans le cas où l'anneau extérieur d'isolant comporte une couche de colle. Dans le cas de l'application d'isolant par l'intérieur, celui ci peut comporter des échancrures, par exemple 6 et 7 permettant - le soudage des connexions - la confection de points d'ancrage dans la matière qui sera surmoulée et donc empeciier la rotation de l'ensemble monté sur l'arbre du rotor. De plus il n'est pas indispensable d'avoir un isolant continu et ceci est valable aussi bien dans le cas d'application intérieure ou extérieure. Au contraire, un leger espace (e) d'interruption comme le montre exemple de la figure 8, coupe de la figure 1, permet une meilleure mise en place de la partie isolante. La partie métallique soumise au magneto formage peut être, pour un ensemble de deux où plusieurs bagues - Monobloc, voir figure 1 - En plusieurs parties, voir figure 4 - En plusieurs parties avec blocage longitudinal, voir figure 5, par suite du rabattement sur l'isolant externe - Appliquée soit par l'intérieur, figures 1 à 5, ou l'extérieur, figures 6 à 7. - Ou mixte, intérieur - extérieur, par exemple sur la figure 7, application de 4 par l'extérieur, et de 4' par l'intérieur à l'arbre de deux bobines indépendantes fonctionnant simultanément en série ou parallèle. Soudage de connexions extérieures. Le placage par magneto formage de cuivre sur aluminium donne de bonnes soudures. On peut donc concevoir la fabrication de collecteurs à bague de la manière illustrée sur les figures 9 et 10 Premièrement : maintien des bagues conductrices cuivre 1 et 2 par l'isolant 3, collé ou non, à l'aide des anneaux aluminium 4 et 4'. Deuxièmement : préservation de la connexion A en cuivre et soudage par projection en magneto formage de l'anneau D soudé entre les deux anneaux d'aluminium 4' et A La même opération est reprise avec la connexion B soudée entre les anneaux 4 et C La figure 10 illustre la pièce après ces opérations et l'élimination des extrémités métalliques sur l'isolant. Remarque : Les pièces annulaires 1 et 2 peuvent être faites de multicouches coaxiales, par exemple - partie extérieure : bronze ou inox - partie intérieure : cuivre ou aluminium ces pièces étant soudées coaxialement par magneto formage. REVENDICATIONS 1. - Procédé de fabrication de bagues composites pour collecteurs de machines tournantes, caractérisé par les étapes suivantes - on dispose, coaxialement mais espacees l'un de l'autre, les bagues métalliques Cl, 2), - coaxialement auxdites bagues, on dispose un anneau isolant (3) et au moins un anneau métallique (4i susceptible d'être magnéto-formé, - à l'aide d'une bobine (5) coaxiale, on procédé par magnéto-formage à la propulsion des anneaux isola (3) et métallique (4) sur les bagues (1, 2) de façon à appliquer l'isolant sur les bagues pour faire un ensemble monobloc 2. - Procédé selon la revendication caractérise en ce que l'anneau isolant (3), l'annela métallique (4) et la bobine (5) sont à l'intérieur de avu-- (1, 2). 3. - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'anneau isolant (3), anneau metallique (4) et la bobine (5) sont a l'extérieur de- bagues (1, 2). 4. - Procédé selon la revendication 1, caracterisé en ce qu'on prévoit pour chaque bague (1, 2) un anneau métallique (4, 4') susceptible d'être magneto-formé ; après magnéto-formage, on rabat chaque anneau métallique sur la bague correspondante, par dessus l'isolant. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on procède en outre à la réalisation d'une connexion pour chaque bague (1, 2 par projection par magnéto-formage d'un nouvel anneau (C, D) sur l'anneau métallique déjà magnéto-forme (4. 4'). 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 a 5 caractérisé et ce que les bagues tl, 2) son constituées en ensembles coaxiaux multicouches de métaux différents 7. - Procédé selon l'une des revendications 1 a 6, caractérisé en ce que l'anneau isolant (3 > est fenu. 8. - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caracterisé en ce que l'anneau isolant (3) présente des échancrures (6, 7 > pour le soudage de connexions ou la confection de points d'ancrage.