Brevet FR2633781A3 — publié le 19900105

FR 2633781 A3 19900105 FR 8908910 A 19890703 L'invention concerne un collecteur, en particulier un collecteur plan d'une machine électrique, comportant un corps de collecteur en matière plastique, qui présente une surface plane disposée transversalement à l'axe de rotation du collecteur et portant un revêtement métallique, de préférence un revêtement en cuivre, sur laquelle sont constitues des segments de collecteur, à chacun desquels est respectivement relié un conducteur de raccordement appartenant à la tachine. De façon habituelle, la surface oementée, utilisée pour la coamutation d'un collecteur de ce type est constituée du revetement métallique mentionné, de préférence en cuivre. Mais, en fonctionnement, le cuivre s'oxyde et il faut sans cesse ouvrir un passage au courant dans la couche d'oxyde.Dans beaucoup de conditions de fonctionnement, ceci conduit à une chute de tenson relativement élevée et de plus inégale. Mais il peut aussi se produire que le cuivre de la surface plane du collecteur, dans certaines conditions d'environnement, soit fortement attaqué pendant le passage du courant. C'est en particulier le cas pour des atmosphères agressives ou pour le fonctionnement dans l'essence, come cela se produit, dans des unités de transport de carburant , pour des moteurs électriques dits noyés, c'est- & dire fonctionnant à l'intérieur du liquidez Dans ce cas, l'attaque sur le collecteur se renforce lorsque l'on ajoute à l'essence du méthanol, de l'éthanol, ou des matières similaires. Dans un ens able connu (DE-A 32 21 389) destinée au transport d'un milieu agissant comme électrolyte, on a donc proposé, pour des cas déterminés, de recouvrir des composants métalliques de l'ensemble à l'aide d'une matière, par exemple du graphite, qui soit résistante vis-à- vis du ailieu A transporter, ou de les réaliser en une tèlle matière. Dans un autre commutateur connu CDE-h 31 50 505) du moteur d'entraînement électrique d'un ensemble de transport correspondant, le collecteur en carbone présente sur une surface plane une couche frittée en cuivre, qui permet une brasure ou une soudure du collecteur avec une pièce de collecteur en cuivre maintenue sur un corps en matière plastique. Mais cette structure est relativement difficile à réaliser et donc onéreuse. I1 existe de plus des collecteurs h tambour comportant des surfaces mobiles en grsphite. Un anneau de graphite est ici traité superficiellement sur se surface intérieure, brase sur le collecteur A tambour, puis on y pratique des fentes, ctest--dire qu'il est segmenté, de façon å former un revêtement en graphite des lamelles individuelles. Mais ce procédé n'est applicable pour des collecteurs plans que dans certaines conditions. L'invention 8 donc pour but de réaliser un collecteur qui puisse être fabrique de faço. économique, et qui ne présente plus les inconvénients décrits des collecteurs * revêtements en cuivre. Ce but est atteint selon l'invention en ce qu'un revêtement segmente carboné est disposé sur la surface plane du revetement métallique et en ce qu'il est relié su corps de collecteur par des moyens de maintien au moins à engagement positif. Pour fabriquer un collecteur plan selon l'invention, on dispose un revêtement en matière plastique segmente sur la surface plane du revêtement métallique, et on le relie au corps de collecteur par des moyens de maintien au moins å engagement positif. La réalisation du contact électrique se fait donc de façon appropriée par le revetement carboné, de sorte que les inconvénients mentionnés plus haut sont écartés. Ceci est particulièrement vrai lors de l'emploi du collecteur selon l'invention dans des milieux agressifs, parce que la surface de contact avec le balai en carbone du collecteur est composée d'une matière carbonée, ce qui réduit l'usure. Pour pouvoir absorber les forces qui sont appliquées en fonctionnement, il est approprié de renforcer l'ancrage du revêtement carboné par des tenons en carbone qui peuvent pénétrer & travers le revêtement métallique dans le corps en matière plastique du collecteur. A cet effet, on ménage des alésages appropriés, qui sont remplis de la matière carbonée lors du passage å la presse et qui réalisent l'ancrage. Pour fixer les segments, le revêtement métallique peut etre disposé entre deux collerettes annulaires segmentéee, l'une intérieure et l'autre extérieure. De façon plus appropriée, la surface d revêtaient carbone ou des segments carbonés individuels devrait dans ce cas se verrouiller avec la surface plane des deux collerettes annulaires. Chaque segment de carbone est de cette façon maintenu entre les épaulements tournés vers lui des deux collerettes annulaires segmentées, qui d~f ce but présentent de préférence des decoupes arrière en queue d'sronde qui sont également remplies de matière carbonée. Il est important de choisir une matière carbonée & résistance appropriée. Celleci doit être inférieure à 10 000 O)lmcm. On atteint cette valeur en employant un mélange de graphite, artificiel ou naturel et d'une résine thermodurcissable, la proportion de résine dans le mélange étant de 10 a 25, de préférence 17 8 22 parties en poids On va maintenant décrire de façon plus détaillée l'invention à l'aide d'exemples de réalisation, qui présentent d'autres importantes caractéristiques. Les Figures représentent la Figure 1 une coupe d'un collecteur plan le long de la ligne I-I de la Figure 2, la Figure 2 une vue partielle de dessus du collecteur plan selon la Figure l, la Figure 3 une coupe partielle selon la Figure 1 à travers un collecteur plan de structure différente, la Figure 4 une coupe partielle d'un autre mode d'exécution du collecteur plan et la Figure 5 une vue partielle d'un autre mode de réalisotion du collecteur plan. Le collecteur plan 10 selon la Figure l comporte un corps 12 de collecteur en matière carbonée aoulée par compression. Des segments 14 d'un revêtement en cuivre 15 sont ancrés de façon appropriee dans le corps 12 de collecteur, par exemple par des appendices 16 en forme de crochets. Sur leur surface extérieure, les segments 14 comportent des évidements, qui sont limités radialement vers l'intérieur et vers l'extérieur par des surfaces inclinées 18, pour réaliser une rainure annulaire en queue d'aronde, en coupe transversale, limitée radialement tant vers l'extérieur par une collerette annulaire 30 que vers l'intérieur par une collerette S 2 . Dans les évidements de réception ainsi cré, on met en place un revêtement carboné 20 également segmente. La Figure 1 montre aussi que chacun des segments 21 du revêtement carbone 20 possède au soins un appendice 22 en tenon, appuyé radialemeriL tant vers l'extérieur que vers l'interieur, ces appendices pinétrant par des alésages correspondants & travers le revêtement 'métallique 14 et jusque dans le corps 12 de collecteur, pour améliorer l'ancrage du revêtement carboné 20 sur le collecteur plan 10. Les segments 14 du revêtement métallique 15 se terminent dunc sur les collerettes annulaires intérieure 32 et extérieure 30, la collerette annulaire extérieure comportant des extrémités de raccordement 28 en forme de crochets, qui sont réparties sur la périphérie du collecteur plan 10. Des fils de la machine électrique cstrespondante sont soudés, de façon connue en soi, sur les extrémités 28 de raccordement. Dans le mode de réalisation de la Figure 3 égalaient, le revêtement carboné 20 est fixé dans le segment métallique 14 au moyen d'une saillie 122 en tenson. Cette saillie en tenon présente une section transversale plus importante que les appendices représentés selon la Figure 1. Dans le mode de réalisation selon la Figure 3, on peut exercer une compression particulièrement intense de la saillie 122 en forme de tenon. Pour le reste, le mode de réalisation selon la Figure 3 est identique à ceux des Figures 1 et 2. Dans le mode de réalisation selon la Figure 4 également, la structure de base du collecteur plan est identique å celles des collecteurs plans déjà décrits plus haut. Dans le corps 12 en matière plastique est également ancre un revetement métallique 15, qui est segmenté par des rainures de séparation 36 Figure 2). L'appareil s'écarte des modes de réalisation décrits plus haut en ce que l'orifice 40, dans le revêtement métallique 15, est de structure en forme d'entonnoir, en coupe transversale, et en ce qu'il est disposé de façon à s'évaser depuis le revetement carbone 120 jusqu'au corps de collecteur 12.Ce mode de réalisation garantit particulièrement le maintien du revêtement carboné 120 sur le revetement métallique 15, parce que l'évasement en forme d'entonnoir des orifices 40 est rempli de la ratière carbonée du revetement carboné 120. On peut de cette façon omettre éventuellement, sur les deux collerettes annulaires 130, 132, les découpes arrière qui créent la section transversale en queue d'aronde. te iode de réalisation selon la Figure 5 est identique au collecteur plan de la Figure 4 en ce qui concerne les collerettes annulaires 230 et 232 ainsi que la structure de l'évidement du revêtement carboné 220. Le mode de réalisation selon la Figure 5 s'écarte pourtantbdu précédent en ce que les orifices 222 présentent sur leurs zones de bord plusieurs barbes 233 recourbees vers l'extérieur, depuis le revêtement métallique 14, qui se prolongent à l'intérieur du revêtement carboné 220 et ancrent de façon certaine celui-ci sur le revêtement LLstaliique 14. Ces barbes peuvent, par exemple, être réalisées par ce que l'on appelle une ponction des orifices 222, que les spécialistes connaissent bien.Le revêtement métallique 14, dans ce mode de réalisation comme dans tous les autres nodes de réalisation, est ancre dans le corps de collecteur 12 par des appendices 16 en forme de crochets. Tous les exemples de réalisation ont en commun qu'un revêtement carboné segmenté 20 ou 120 ou 220 est dispose sur la surface plane du revetement métallique 14, et qu'il est relié au corps de collecteur 12 par des moyens de maintien au moins s engagement positif 18 et/ou 22, ou 122 ou 40 ou 233. Il est évident que les moyens de maintien 22 ou 122 ou 222 ou 18 ou 40 ou 233 du revêtement carboné 20 ou 120 ou 22Q peuvent à volonté etre combinés les uns avec les autres. Le speciaUste decidera selon les cas le type de combinaison. Le diamètre moyen des flocons élémentaires du graphite du revêtement 120 ou 220 en graphite se situe de préférence entre environ 15 iim et 30 pm, et il est mesuré à l'aide de l'appareil de mesure (Particle-Size- Analyser" de la Société LaserSensorTechnology Corp. Redmont, Wa, Etats Unis d'Amérique. Revendications 1. Collecteur, en particulier collecteur plan d'une machine électrique, comportant un corps de collecteur en matière plastique, qui présente une surface plane disposee transversalement à l'axe de rotation du collecteur et portant un revêtement métallique, de préférence un revetesent en cuivre, sur laquelle sont constitués des segments de collecteur, à chacun desquels est respectivement relié un conducteur de raccordaient appartenant à la machine, caractérisé en ce qu'un revêtement segmenté carboné 2. Collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'engagement positif est constitué au soins par un appendice en tenon (22 ou 122) du revetement (20) carboné, qui pénètre dans un orifice dans le revêtement métallique (14). 3. Collecteur selon la revendication (2) caractérisé en ce que l'appendice (22 ou 122) traverse le revêtement métallique (15) dans l'orifice et fait saillie par une partie d'extrémité dans un évidement du corps (12 > de collecteur. 4. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise en ce que l'orifice est en forme d'entonnoir en coupe transversale, en ce qu'il s'évase depuis le revêtaient (120) carboné jusqu'au corps (12) de collecteur et en ce que l'appendice en tenon remplit complètement l'orifice en forme d'entonnoir 5. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'orifice 6. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérise an ce que les segments G1) du revêtement carboné (20 ou 120 ou 220) sont disposes entre une collerette annulaire intérieure segmentée t32 ou 132 ou 232) et une collerette annulaire extérieure segmentée (30 ou 130 ou 230). 7. Collecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'encoche annulaire remplie par le revetement carbone 20), réalisée entre les collerettes annulaires intérieure et extérieure (32, 30) présente une section transversale en queue d'aronde. 8. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le revêtement métallique 9 Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 A 8, caractérisé. en ce que la matière du revêtement carboné (20 ou 120 ou 220) se compose pour environ 75 d 90 Z en poids, de préférence environ 78 s 83 X en poids de carbone et en ce que le reste consiste en une résine synthétique thermodurcissable. 10. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le carbone du revêtement carboné (20 ou 120 ou 220) consiste en graphite artificiel. 11. Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le carbone du revêtement carboné 20 ou 120 ou 220) consiste en du graphite, le diamètre moyen des flocons élémentaires de graphite étant compris entre environ 15 ;im et 30 jim.