Brevet FR2686463A1 — publié le 19930723

"Collecteur de machine électrique et procédé de fabrication". Etat de la technique L'invention a pour objet un collecteur pour machines électriques, comportant une pluralité de lamelles métalliques externes, pré-assemblées sous la forme d'un bloc de lamelles régulièrement espacées, au moyen d'anneaux d'armature et fixées par ancrage à la presse à l'intérieur d'une masse isolante en même temps qu'un moyen de fixation sur un arbre de machine, les lamelles métalliques étant munies pour recevoir les anneaux d'armature, de découpes adjacentes aux nervures d'espacement lesquelles sont en relief par rapport à l'isolant entourant les anneaux d'armature, afin de maintenir l'espacement donné entre les lamelles, ainsi qu'un procédé pour sa fabrication. Le document DE-1 155 528 a déjà décrit un tel collecteur et son procédé de fabrication Ce collecteur à ses lamelles montées sur deux anneaux frontaux d'armature, annulairement par rapport à un corps lamellaire, les anneaux d'armature étant introduits dans des encoches frontales correspondant aux lamelles avant que le corps des lamelles monté sur un mandrin soit introduit dans une forme sous pression, le mandrin retiré et le corps des lamelles ancré sur un moyeu concentrique par l'intermédiaire d'un moulage à la pression d'une matière isolante. Pour maintenir entre les lamelles un espacement donné, on prévoit dans la matière isolante enveloppant les anneaux d'armature des nervures d'espacement servant d'appui latéral aux lamelles L'inconvénient d'un tel collecteur est qu'il faut, avant la liaison par moulage du corps des lamelles sur le moyeu, maintenir ces éléments les uns par rapport aux autres et également utiliser des crampons spéciaux pour empêcher les lamelles de sortir axialement des encoches au cours du moulage à la presse de la masse isolante. La présente invention permet d'assurer, avant et pendant le moulage sous pression, par des moyens aussi simples que possible le maintien du corps de lamelles et d'empêcher les anneaux d'armature d'être chassés par la masse sous pression. Avantages de l'invention Le collecteur selon l'invention est caractérisé en ce qu'entre les nervures d'espacement dans au moins une partie axiale de l'isolant entourant les anneaux d'armature et dans la partie, bordant radialement la précédente, de l'encoche de lamelle, des moyens d'arrêt coopérant dans le sens axial par combinaison de forme, empêcher tout glissement axial des anneaux d'armature dans les encoches des lamelles et présente l'avantage que les moyens d'arrêt formés le long des anneaux d'armature et des encoches des lamelles, d'une part maintiennent le corps de lamelles avant l'action de la presse et d'autre part empêche, pendant le moulage, les anneaux d'armature de sortir des encoches des lamelles du collecteur La fabrication d'un tel collecteur par le procédé présente l'avantage que le blocage des lamelles sur les anneaux d'armature permet un montage automatique du corps des lamelles, évite tout problème lors du déplacement amenant le corps de lamelles à la presse de moulage et rend possible l'automatisation de l'opération de moulage, sans moyen complémentaire de maintien des anneaux d'armature. D'autres développements de l'invention sont caractérisés en ce que: entre les nervures d'espacement, sont formés sur l'isolant de l'anneau d'armature, des becs d'arrêt, de direction axiale vers l'extérieur, en prise avec des découpes correspondantes des encoches portées par les lamelles. la face de l'anneau d'armature en regard du bec d'arrêt est espacée, par rapport à l'encoche de la lamelle, d'une distance sensiblement égale à la hauteur de retenue des becs d'arrêt par les découpes. les anneaux d'armature sont en matière plastique renforcée à la fibre de carbone. les moyens d'arrêt sont disposés sur les parties externes radialement des anneaux d'armature et des encoches des lamelles. l'ensemble constitué de lamelles métal- liques disposées en anneau et maintenues à espacement constant par des anneaux d'armature, ainsi que d'un moyen concentrique sont ancrés dans une masse isolante par moulage à la presse, est caractérisé en ce que les lamelles métalliques sont d'abord montées en série, à l'intérieur d'un dispositif support selon un anneaux de plus grand diamètre, puis les anneaux d'armature sont introduits dans les encoches des lamelles, par dessus le bord à plus petit diamètre de ces encoches, enfin les lamelles métalliques sont poussées radialement vers l'intérieur de sorte que les moyens d'arrêt sur les anneaux et les encoches viennent en prise et réalisent ainsi l'ensemble préformé de lamelles. On obtient une constitution particulièrement favorable des organes d'arrêt en prévoyant, entre les nervures de la masse isolante jouant le rôle d'espaceurs des anneaux d'armature, des becs d'arrêt dirigés vers l'extérieur venant en prise avec des éléments correspondants des encoches des lamelles Il est avantageux également pour le prémontage du corps lamellaire, que la face de l'anneau d'armature en regard du bec d'arrêt présente, par rapport à l'encoche de la lamelle, une distance sensiblement égale à la hauteur du bec de sorte que les anneaux d'armature puissent entrer facilement dans les encoches des lamelles On obtient un maintien complémentaire du corps de lamelles prémonté en disposant les moyens d'arrêt sur la face située radialement à l'extérieur des anneaux d'armature et des encoches des lamelles. Dessins Les dessins représentent un exemple de réalisation de l'invention, expliqué plus en détail dans la description qui va suivre. La figure 1 montre le corps de lamelles préformé. La figure 2 montre une lamelle et un anneau d'armature avant blocage. La figure 3 montre un collecteur dont l'isolant a été réalisé par moulage sous pression. La figure 4 est une vue agrandie d'une coupe effectuée, dans le collecteur fini, au niveau de l'amarrage d'une lamelle et d'un anneau d'armature. Description de l'exemple de réalisation Pour fabriquer un collecteur 10, tel que représenté par la figure 3 destiné à des machines électriques, on dispose tout d'abord des lamelles de cuivre 11 obtenues par découpage-estampage, autour d'un anneau (figures 1 et 2) les lamelles étant espacées l'une de l'autre d'une valeur donnée Chacune des extrémités frontales 12 des lamelles, ainsi que le montre la figure 2, comporte une encoche 13 dans laquelle est engagée, par la face frontale de la lamelle, un anneau d'armature 14 Dans la zone des encoches 13, les lamelles de cuivre 11 sont au contact de nervures d'espacement 15, formées dans la matière isolante 16 qui entoure les anneaux d'armature sur trois côtés, de sorte que les lamelles de cuivre 11 présentent entre elles un espacement donné, comme on peut le voir sur la figure 1. On voit sur la figure 2 que les anneaux d'armature faits de métal, de préférence en acier, sont, le long de leur face interne radiale 14 a, libres par rapport à l'environnement isolant 16 On voit aussi, qu'entre les nervures d'espacement 15, l'isolant 16 des anneaux d'armature 14 présente des becs d'arrêt 17, de direction axiale vers l'extérieur, formés sur la face radiale externe des anneaux d'armature 14, tandis que des découpes correspondantes sont pratiquées le long du bord radial externe des encoches 13 des lamelles Enfin, on peut voir sur la figure 2, que les encoches 13, en direction radiale, au niveau des becs d'arrêt 17 portés par les anneaux d'armature sont plus larges que l'épaisseur radiale de l'ensemble des anneaux d'armature 14 et de leur entourage isolant 16. Pour obtenir un bloc de lamelles 20 préfabriqué, facile à transporter, tel que représenté par la figure 1, les lamelles de cuivre 11 sont d'abord réparties dans un dispositif de maintien 19 selon un anneau d'un diamètre externe supérieur Puis les anneaux d'armature 14 sont introduits axialement dans les faces frontales, à l'intérieur des encoches 13, au-dessus des côtés 13 a de ces encoches correspondant au plus petit rayon Enfin, les lamelles 11 sont poussées radialement vers l'intérieur, de sorte que l'anneau formé par les lamelles se trouve réduit en diamètre De ce fait, les organes d'arrêt des anneaux d'armature 14 viennent en prise avec les encoches 13 des lamelles de cuivre, c'est-à-dire comme le montre la figure 4, les becs d'arrêts 17 portés par l'isolant 16 des anneaux 14 viennent en prise avec les découpes 18 correspondantes des encoches 13 Dans ce bloc de lamelles 20 ainsi préformé, les anneaux d'armature se trouvent désormais à l'abri de tout déplacement axial. Le bloc de lamelles 20 est amené ensuite, sans précautions particulières, par exemple au moyen d'une bande transporteuse automatique ou appareil analogue, à un poste de moulage à la presse de l'isolant, o il est mis en place dans un moule non représenté dans lequel également, de manière connue, est introduit un moyeu métallique 21 monté sur un mandrin également non représenté, concentriquement au bloc de lamelles 20 A l'intérieur du moule, tous les volumes creux existant entre les lamelles 11, les anneaux d'armature 14 et le moyeu 21 sont remplis sous pression par une masse de matière isolante fluide à la température considérée, que l'on durcit ensuite. Ainsi, les lamelles 11, les anneaux d'armature 14 et le moyeu 21 se trouvent bloqués en position, par encrage dans la masse 22. On voit sur la figure 4 sortant du moule de la presse, un tel collecteur qu'il suffit de passer autour pour réaliser une piste destinée à recevoir les balais en charbon, non représentés, d'une machine électrique Le cas échéant, on peut fraiser des rainures plates entre les lamelles de cuivre. Ainsi que le montre la figure 4, dans le bloc de lamelles 20 prémonté puis assemblé à la presse, la face interne 14 a de l'anneau d'armature 14 se trouve, par rapport au bord interne 13 a de l'encoche 13 séparé par un intervalle correspondant sensiblement à -la hauteur de l'engagement du bec d'arrêt 17 dans la découpe de l'encoche 18 Dans l'opération de moulage de l'isolant à la presse, la fente 23 constituant l'entrefer se trouve, comme le montre la figure 4, remplie par la masse isolante 22, de sorte que l'anneau d'armature 14 se trouve également, à sa partie inférieure 14 a, isolé par rapport aux lamelles de cuivre 11. L'invention n'est pas limitée à l'exemple représenté Ainsi, par exemple, les anneaux d'armature peuvent être constitués de fils d'acier enroulés ou de matière plastique renforcée à la fibre de verre, laquelle constitue par elle-même un isolant par rapport aux lamelles de cuivre En utilisant des anneaux d'armature 14 en matière plastique renforcée à la fibre de carbone, le coefficient négatif de dilatation de ces fibres enroulées en anneau apporte l'avantage d'augmenter la puissance de l'armature lorsque la température s'élève Une charge thermique induit donc, dans les armatures, une tension radiale favorable au maintien des lamelles 11. Par ailleurs, le blocage d'arrêt peut s'effectuer aussi sur la face interne des anneaux d'armature 14 et des encoches 13 des lamelles Dans ce cas, le blocage des lamelles du collecteur se ferait par poussée radiale des lamelles vers l'extérieur, dans les anneaux En alternative, on peut aussi, pour immobiliser les lamelles dans les anneaux d'armature, pousser radialement vers l'extérieur seulement les pieds 14 b des lamelles engagés sous l'anneau 14 dans la mesure o l'anneau 14 est suffisamment isolant par rapport aux lamelles Enfin, il est possible également de prévoir les becs d'arrêt sur les lamelles de cuivre 11 et les découpes correspondantes dans l'isolant des anneaux d'armature Indépendamment de la conformation et de la position du système de blocage, cette solution n'est pas limitée à l'utilisation de lamelles de cuivre, d'autres matériaux peuvent être utilisés dans la mesure o ils présentent une résistance mécanique suffisante et une bonne conductibilité électrique, avec peu de pertes. R E V E N D I C A T I O N S 1) Collecteur pour machines électriques, comportant une pluralité de lamelles métalliques externes, pré-assemblées sous la forme d'un bloc de lamelles régulièrement espacées, au moyen d'anneaux d'armature et fixées par ancrage à la presse à l'intérieur d'une masse isolante en même temps qu'un moyen de fixation sur un arbre de machine, les lamelles métalliques étant munies pour recevoir les anneaux d'armature, de découpes adjacentes aux nervures d'espacement lesquelles sont en relief par rapport à l'isolant entourant les anneaux d'armature, afin de maintenir l'espacement donné entre les lamelles, caractérisé en ce qu'entre les nervures d'espacement ( 15), dans au moins une partie axiale de l'isolant ( 16) entourant les anneaux d'armature et dans la partie, bordant radialement la précédente, de l'encoche ( 13) de lamelle, des moyens d'arrêt ( 17, 18) coopérant dans le sens axial par combinaison de forme, empêchant tout glissement axial des anneaux d'armature ( 14) dans les encoches ( 13) des lamelles. 2) Collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre les nervures d'espacement ( 15), sont formés, sur l'isolant ( 16) de l'anneau d'armature ( 14), des becs d'arrêt ( 17), de direction axiale vers l'extérieur, en prise avec des découpes correspondantes ( 18) des encoches ( 13) portées par les lamelles. 3) Collecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la face de l'anneau d'armature ( 14) en regard du bec d'arrêt ( 17) est espacée, par rapport à l'encoche ( 13) de la lamelle, d'une distance sensiblement égale à la hauteur de retenue des becs d'arrêt ( 17) par les découpes ( 18). 4) Collecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les anneaux d'armature ( 14) sont en matière plastique renforcée à la fibre de carbone. ) Collecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'arrêt ( 17, 18) sont disposés sur les parties externes radialement des anneaux d'armature ( 14) et des encoches ( 13) des lamelles. 6) Procédé de fabrication d'un collecteur selon une des revendications 1 à 5, dans lequel un ensemble constitué de lamelles métalliques disposées en anneau et maintenues à espacement constant par des anneaux d'armature, ainsi que d'un moyeu concentrique sont ancrés dans une masse isolante par moulage à la presse, caractérisé en ce que les lamelles métalliques ( 11) sont d'abord montées en série, à l'intérieur d'un dispositif support ( 19) selon un anneaux de plus grand diamètre, puis les anneaux d'armature ( 14) sont introduits dans les encoches ( 13) des lamelles, par dessus le bord ( 13 a) à plus petit diamètre de ces encoches, enfin les lamelles métalliques ( 11) sont poussées radialement vers l'intérieur de sorte que les moyens d'arrêt ( 17, 18) sur les anneaux ( 14) et les encoches ( 13) viennent en prise et réalisent ainsi l'ensemble préformé de lamelles ( 20).