Brevet FR2680918A1 — publié le 19930305

La présente invention concerne un procédé de sertissage d'un fil électrique sur un segment conducteur, notamment d'un segment d'un collecteur de moteur électrique. On se reportera, à titre d'exemple de collecteurs de moteurs électriques et de leur montage, aux documents FR-A-2 510 827 et FR-A-2 511 200. Dans le document FR-A-2 510 827, on peut voir un collecteur formé d'une pluralité de segments montés à la périphérie d'un cylindre et constitués, chacun, d'une lame dirigée axialement et prolongée d'une languette formant un coude. Chaque fil électrique issu de l'induit monté sur le rotor passe ou est enroulé à l'intérieur du coude du segment correspondant. Là, pour assurer son montage mécanique et son contact électrique avec le segment, il peut être soudé ou serti à chaud. Pour cette dernière opération, on dispose d'une électrode qui exerce une force verticale sur la languette du segment pour la replier sur la lame tout en enserrant le fil électrique. On applique entre cette électrode et le segment correspondant une différence de potentiel suffisante pour entraîner une élévation de température permettant, d'une part, la destruction, à l'endroit du sertissage, d'un vernis isolant recouvrant le fil de l'induit et, d'autre part, le sertissage du fil sur le segment. Une telle opération est également décrite dans le document de brevet EP-A-68 908. Dans ce document, on voit, en particulier, les électrodes servant au sertissage à chaud et à son alimentation électrique. En général, les segments de collecteur d'un moteur électrique sont montés à la périphérie d'un cylindre en matière isolante lui-même monté axialement sur l'arbre du moteur. Or, afin que l'opération de sertissage à chaud n'entraîne pas une déformation du cylindre, ce qui porterait atteinte à la précision dimensionnelle du collecteur et par conséquent au bon fonctionnement du moteur, on utilise des matériaux résistants à la haute température atteinte durant le sertissage. C'est ainsi qu'on a été amené à utiliser des matières plastiques chargées. Ces matériaux sont néanmoins coûteux et peuvent, de plus, être polluants. Aussi, préfère-t-on utiliser d'autres matériaux moins onéreux et moins polluants et rechercher une solution au problème de la tenue en température du cylindre porteur des segments en passant par le contrôle de la température du segment et, en particulier, de la température à l'endroit du sertissage. Néanmoins, ce contrôle nécessite un moyen de mesure précis de la température atteinte. Un tel premier moyen peut consister à disposer un capteur de température à proximité de la zone sertie. Cependant, pour des raisons d'encombrement, la distance entre la zone sertie et le capteur est nécessairement assez grande, en tout cas de trop pour une mesure fiable et précise. Un autre moyen pourrait consister en l'utilisation d'une fibre optique dont une extrémité pointerait, à très faible distance, sur la zone sertie. L'intensité de rayonnements infrarouges émis par le sertissage et traversant la fibre pourrait constituer un signal utile pour un système de contrôle de la température du sertissage. Néanmoins, la fibre peut constituer une gêne pour le passage et la mise en place de l'électrode de sertissage. La présente invention propose donc un procédé de sertissage à chaud par lequel la température atteinte durant cette opération peut être contrôlée avec précision et qui ne présente pas les inconvénients des procédés décrits ci-dessus. Pour ce faire, un procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on utilise une électrode dont l'extrémité qui est en contact avec le segment au moment du sertissage est pourvue d'au moins une pastille dans un alliage de cupronickel qui crée, avec le segment en cuivre, un thermocouple pouvant délivrer, entre le segment et ladite électrode, une tension fonction de la température de la zone sertie. Ce thermocouple délivre une tension qui est proportionnelle à la température au point de contact entre ladite électrode et la languette du segment. Notons que ce point est très proche de la zone sertie et qu'en conséquence la tension mesurée est représentative de la température de cette zone. Avec un tel moyen, il est possible de contrôler la température de la zone afin qu'elle ne dépasse pas une température critique donnée. De ce fait, il est également possible d'utiliser, pour le cylindre porteur des segments, un matériau de moins bonne tenue thermique et donc moins onéreux que ceux jusque lâ utilisés. Selon une autre caractéristique de l'invention, on utilise une unité de commande qui alternativement reçoit, pendant une phase de mesure, la tension engendrée, par l'effet de thermocouple, entre ladite électrode et ledit segment et commande, pendant une phase d'alimentation, l'intensité du courant entre ladite électrode et le segment en fonction de la tension reçue pendant la phase de mesure précédente. Selon une autre caractéristique de l'invention, on utilise une unité de commande qui alternativement reçoit, pendant une phase de mesure, la tension engendrée, par l'effet de thermocouple, entre ladite électrode et ledit segment et commande, pendant une phase d'alimentation, l'intensité de la force exercée, lors du sertissage, par ladite seconde électrode sur la languette du segment Avec une telle unité de commande, il est possible de contrôler à volonté la température pendant le sertissage. Par exemple, il est possible de réguler la montée en température, de prévoir des paliers de température et de programmer la descente en température. Selon un premier mode de réalisation d'une électrode utilisée, celle-ci a son extrémité sur laquelle on a brasé une pastille dans un alliage de cupronickel. Selon un autre mode de réalisation, l'extrémité libre de l'électrode comporte une pluralité de logements dans lesquels sont noyés des filaments dans un alliage de cupronickel. Les caractéristiques de l'invention mentionnées cidessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est une vue en coupe selon-un plan radial d'un collecteur de moteur électrique, la Fig. 2 est une vue illustrant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, et la Fig. 3 est une' vue en coupe d'un mode de réalisation d'une électrode qui peut être utilisée pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. A la Fig. 1, on a représenté l'extrémité d'un rotor d'un moteur électrique, extrémité prévue pour recevoir un collecteur 10 dudit moteur. On y voit, en particulier, l'arbre 1 d'un moteur sur lequel est montée solidaire une bague 2 en matière plastique destinée à recevoir les enroulements de l'induit du rotor (non représenté). Sur la bague 2, est monté solidaire un cylindre isolant 3, réalisé, par exemple, en matière plastique chargée. A la périphérie du cylindre 3, sont montés solidaires du cylindre 3, et ce de manière connue de l'homme de métier, des segments de collecteur 4 constitués chacun d'une lame 4a dirigée axialement et prolongée, à une extrémité, d'une languette de raccordement coudée 4b. A l'intérieur du coude 5, passe un fil électrique 6 relié aux enroulements de l'induit du moteur. Il pourrait également être enroulé autour de la languette 4b du segment. Le contact électrique et le montage mécanique du fil sont réalisés par une opération de sertissage à chaud. Au dessus de l'axe de la Fig. 1, on a représenté la languette telle qu'elle se présente avant sertissage à chaud du fil, c'est-à-dire au moment du montage des fils des enroulements de l'induit, tandis qu'au-dessous du même axe, elle est représentée après sertissage. Notons que chaque segment 4 est avantageusement en un matériau contenant essentiellement du cuivre. Le cylindre 3 présente un chanfrein 3a côté induit et chaque segment 4 repose sur un talon 3b. La Fig. 2 illustre l'opération de sertissage selon l'invention. On voit une première électrode 11 qui repose avec contact électrique sur la lame 4a d'un segment 4. Une seconde électrode 12 susceptible de se déplacer verticalement est en appui sur l'extrémité libre de la languette 4b et est prévue pour exercer une force verticale F sur la languette 4b afin que celle-ci se replie vers la lame 4a tout en enserrant le fil électrique 6 à l'intérieur du coude 5. La seconde électrode 12 est constituée d'un barre verticale métallique, par exemple en molybdène, à l'extrémité libre de laquelle on a monté, par exemple par brasage, une pastille 12a dans un alliage de cupronickel. Par ce moyen, au contact, au moment du sertissage, entre la seconde électrode 12 dont l'extrémité 12a est en cupronickel et l'extrémité de la languette 4b en cuivre, on a créé un thermocouple engendrant une tension qui est proportionnelle à la température qui règne à l'endroit du contact entre l'électrode 12 et la languette 4b. On a pu constater qu'elle est peu différente de celle que présente le coude 5 du segment 4 au moment du sertissage du fil 6. C'est en effet dans cette zone que l'on désire contrôler la température du segment afin d'éviter une déformation non souhaitable du cylindre 3 et, en particulier, du talon 3b. La première électrode 11 est reliée électriquement à la masse alors que la seconde électrode 12 est reliée à la sortie 20s d'une unité de commande 20. Dans l'exemple de réalisation représenté, celle-ci est constituée d'un commutateur 21 dont le point commun 21a est relié à la sortie 20s de l'unité 20, dont un point commuté 21b est relié à une source 22 de tension ou de courant alors que l'autre point commuté 21c est relié à l'entrée d'une unité de contrôle 23. Celle-ci est reliée à la masse et comporte, d'une part, une sortie 23s reliée à une entrée de contrôle de la source 22 et, d'autre part, une sortie 23p reliée à l'entrée d'une unité de commande 24 de la force qu'exerce la seconde électrode 12 sur la languette 4b. L'unité de contrôle 23 peut être, par exemple, du type à boucle d'asservissement, analogique ou numérique, avec ou sans microprocesseur. Le commutateur 21 est commandé par une base de temps 25 pour qu'il commute alternativement d'une position à l'autre, et ce, par exemple, à une fréquence pouvant être comprise entre 1 et 1000 Hz. Lorsque le commutateur 21 est commuté vers la source 22 pendant une phase dite d'alimentation, on applique, entre les deux électrodes 11 et 12, une tension créant le passage d'un courant suffisamment intense pour entraîneur une élévation de température de la languette 4b et du fil 6. Cette élévation de température ainsi que la force qu'exerce la seconde électrode 12 sur la languette 4a permettent la réalisation du sertissage à chaud du fil 6 et, par conséquent, son maintien mécanique entre la languette 4b et la lame 4a et son contact électrique avec le segment 4. Le fil 6 peut être recouvert d'une couche de vernis et, dans ce cas, l'élévation de température due au sertissage entraîne sa destruction à l'endroit du sertissage. Lorsque le commutateur 21 est commuté vers l'unité 23 pendant une phase dite de mesure, la tension engendrée par le thermocouple créé entre la languette en cuivre 4b et la pastille en cupronickel 12a est reçue à l'entrée de l'unité de contrôle 23. L'unité de contrôle 23 commande alors la source de tension 22 de manière qu'a la phase d'alimentation suivant une phase de mesure, la source 22 commande le chauffage de la languette 4b à une température désirée qui est fonction de la température mesurée pendant la phase de mesure. Elle commande également l'unité 24 de manière à faire varier l'intensité de la force exercée par lté- lectrode 12 sur la languette 4b, notamment après affaissement de la languette 4b sur la lame 4a, ceci en fonction de la température mesurée pendant la phase de mesure. Selon la nature du sertissage, en particulier, des matériaux utilisés, de l'intensité du courant de sertissage, des masses des différents éléments intervenants, l'intensité de cette force croît ou décroît après la force initiale. La description de la structure et celle du fonctionnement de l'unité de commande 20 sont données ici à titre d'exemple et on comprendra que ces structure et fonctionnement pourraient être différents sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention. A la Fig. 3, on a représenté une variante d'exécution de l'électrode 12 selon laquelle son extrémité comporte une pluralité de logements dans lesquels sont respectivement noyés des pastilles ou filaments 12b dans un alliage de cupronickel. Le fonctionnement est semblable au premier mode de réalisation. REVENDICATIONS 1) Procédé de sertissage d'un fil électrique (6) sur un segment conducteur (4), notamment d'un segment d'un collecteur de moteur électrique, ledit segment (4) étant constitué d'une lame (4a) prolongée longitudinalement par une languette (4b) en forme de coude (5) et ledit fil électrique (6) passant ou étant enroulé à l'intérieur dudit coude (5), ledit procédé consistant, d'une part, à exercer, au moyen d'une électrode conductrice (12) en contact avec ledit segment (4), une force sur l'extrémité de la languette (4b) afin que celle-ci se replie sur la lame (4a) du segment en enserrant ledit fil électrique (6), et, d'autre part, à faire passer un courant électrique entre ladite électrode (12) et ledit segment (4) afin d'entraîner une élévation de la température de la zone à sertir, caractérisé en ce qu'on utilise une électrode (12) dont l'extrémité qui est .en contact avec le segment au moment du sertissage est pourvue d'au moins une pastille (12a, 12b) dans un alliage de cupronickel qui crée, avec le segment (4) en cuivre, un thermocouple pouvant délivrer une tension, fonction de la température dans la zone sertie, entre le segment (4) et ladite électrode (12). 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise une unité de commande (20) qui alternativement reçoit, pendant une phase de mesure, la tension engendrée, par l'effet de thermocouple, entre ladite électrode (12) et ledit segment (4) et commande, pendant une phase d'alimentation, l'intensité du courant entre ladite électrode (12) et le segment (4) en fonction de la tension reçue pendant la phase de mesure précédente. 3) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on utilise une unité de commande (20) qui alternativement reçoit, pendant une phase de mesure, la tension engendrée, par l'effet de thermocouple, entre ladite électrode (12) et ledit segment (4) et commande, pendant une phase d'alimentation, l'intensité de la force exercée, lors du sertissage, par ladite seconde électrode (12) sur la languette (4b) du segment (4). 4) Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'a l'extrémité de ladite électrode (12), on a brasé une pastille (12a) dans un alliage de cupronickel. 5) Procédé selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'extrémité libre de l'électrode (12) comporte une pluralité de logements dans lesquels sont noyés des filaments (12b) dans un alliage de cupronickel.