Brevet FR2721768A1 — publié le 19951229

" Outil électrique à main dont l'isolation de protection et de sécurité est effectuée par un matériau plastique ". Etat de la technique. L'invention a pour objet un outil électrique à main équipé d'un moteur à collecteur alimenté, en courant alternatif notamment par le réseau et qui comporte un rotor fait d'un empilage de tôles notamment de lamelles de tôle portant des encoches de logement d'un enroulement de bobine un arbre de rotor muni d'une isolation longitudinale et transversale de protection intercalée entre l'arbre et l'empilage de tôles ainsi qu'une isolation de service enve- loppant en particulier l'enroulement de bobine du rotor au moins en partie, notamment dans les encoches On connaît depuis longtemps des outils électri- ques à main entraînés par un moteur à collecteur alimenté par le réseau à une tension de 110 à 230 volts. Le moteur comprend un rotor dans lequel, entre l'empilage de lamelles de tôle et l'arbre du rotor, est montée une isolation de protection en matière plastique. Celle-ci assure la sécuri- té de l'utilisateur en le protégeant des électrocutions dangereuses. L'isolation de protection est, en Allemagne, définie par la norme SEV 1059/1981 qui prévoit une résis- tance au claquage disruptif de 5000 volts, pendant 3 secon- des, avec une intensité de 200 mA. En ce qui concerne l'isolation de protection d'outils à main, les exigences concernant la résistance mé- canique sont particulièrement élevées du fait des puissan- ces importantes à transmettre, entre 200 et 2000 watts, pour des vitesses atteignant 30.000 t/min. De plus, il faut prendre en compte les fortes vibrations, par exemple dans les percuteurs, et la contrainte du va-et-vient dans un ma- tériau dur. La résistance au claquage disruptif doit être assurée pendant la durée maximale d'utilisation de la ma- chine. Il ne doit se produire ni fissure ni rupture dans l'isolation. De plus, les variations de l'état de surface, favorisant les courants de fuite sont également exclues. Le rotor de l'outil à main connu contient une isolation de service dans les encoches de l'empilage de la- melles de tôle servant à recevoir l'enroulement de la bo- bine,. Cette isolation de service est composée soit de papier isolant préalablement plié et déposé autour du ro- tor, soit d'un tuyau en matière plastique, à paroi mince, élastique, déposé autour du rotor. L'isolation doit empê- cher entre les spires de la bobine un court-circuit qui pourrait entraîner la défaillance de la machine. Le collec- teur du moteur connu dans les outils à main est, comme l'empilage de tôles, isolé de l'arbre du rotor par un pro- longement du manteau isolant en matière plastique. Sur chacune des faces frontales du paquet de tôles est installée une lamelle de carton isolant d'une épaisseur d'environ 3 mm, servant d'isolation de protection et de service. Par ailleurs, le brevet DE-OS 32 43 213 décrit un petit moteur électrique tel qu'on en utilise dans les véhicules automobiles. Le rotor de ce moteur, entraîné par une batterie, est équipé d'une isolation en matière plasti- que disposée entre l'empilage de tôles et l'arbre du rotor ainsi que dans les encoches du paquet de tôles. Un petit moteur de ce genre ne nécessite pas une isolation de protection car la tension d'une batterie de véhicule automobile, à la différence de celle du réseau, 19/09/1995 est relativement sans danger pour l'homme. De plus, ces pe- tits moteurs sont plus petits et plus légers que ceux ali- mentés par le réseau. Les contraintes mécaniques dans ces petits moteurs sont en général faibles, de sorte que l'iso- lation elle-même n'est soumise qu'à de faibles contraintes mécaniques. Des fissures éventuelles de l'isolation peuvent effectivement diminuer la puissance du moteur, mais elles ne présentent aucun danger pour l'utilisateur. Avantages de l'invention. L'invention concerne un outil électrique à main caractérisé en ce qu'un revêtement du rotor en particulier de l'empilage de tôles et de l'arbre est constitué d'un seul matériau plastique, notamment injectable et sert à la fois d'isolation de protection et d'isolation de sécurité. Suivant d'autres caractéristiques de l'inven- tion: - le matériau est un thermoplastique, notamment un polyoxy- méthylène renforcé à la fibre de verre ou un polyacétal, - le matériau est un thermodurcissable, - l'épaisseur de la couche plastique le long du rotor est comprise entre 0,1 et 3 mm et les couches épaisses sont sans discontinuité et notamment progressives, - l'isolation de service à l'intérieur des encoches a une épaisseur d'au moins 0,1 mm, et l'isolation de protection a une épaisseur d'au moins 1,5 mm, - le rotor pèse au moins 300 g, a un diamètre d'au moins mm et est prévu pour tourner à au moins 10.000 t/min. L'invention concerne également un moteur et un rotor caractérisés en ce qu'un revêtement du rotor consti- tué d'un matériau unique injectable, sert à la fois d'isolation de protection et d'isolation de service, notam- ment entre l'empilage de tôles et l'arbre du rotor. L'outil à main, ainsi que le moteur et le rotor selon l'invention ont l'avantage que l'isolation de service et l'isolation de protection, faites d'un même matériau, peu- vent être réalisées en une seule opération, de sorte qu'ainsi l'empilage de tôles se trouve fixé sur l'arbre du rotor, de manière sûre et avec rigidité mécanique. De plus, comme les encoches de l'empilage de tôles n'ont pas leurs dimensions modifiées par l'isolation plastique à paroi mince, leur capacité d'accueil des enroulements de la bo- bine est accrue. Le rotor peut donc être réalisé plus com- pact. Le meilleur taux de remplissage des encoches renforce la transmission de la chaleur entre l'empilage de tôles et l'enroulement, ce qui permet d'obtenir un meilleur refroi- dissement du moteur et par conséquent un meilleur rendement énergétique avec ce nouveau moteur. Le caractère monobloc des isolations de protec- tion et de service, réalisées notamment en polyoxyméthylène ou en polyacétal, (en abrégé POM), conduit à d'importantes économies par rapport aux moteurs utilisés jusqu'à présent. Ceci a été une surprise à cause en premier lieu des diffé- rences problématiques et importantes dans les épaisseurs de paroi de l'isolation de service et de l'isolation de pro- tection, notamment aux zones de transition, ces difficultés entraînant, pour être diminuées à la fabrication, des frais de développement élevés. Jusqu'alors, il paraissait à l'homme de l'art trop complexe et trop coûteux de créer une isolation de protection et de service en une seule pièce d'un même matériau. Le coût en temps, en transport et en énergie pour fabriquer les moteurs selon l'invention est plus fai- ble que selon le procédé utilisé jusqu'alors. La réalisation de l'isolation de protection, par injection autour du moteur, supprime le coût du montage de lamelles frontales de carton ainsi que des organes de maintien correspondants et autres conséquences. Dessin. Le dessin annexé représente un exemple de réa- lisation de l'invention décrit plus en détail ci-après. - la figure 1 est une vue en perspective, par- tiellement en coupe, d'un rotor selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale du rotor de la figure 1; - la figure 3 montre, agrandi, un détail de la figure 2; - la figure 4 représente un rotor complet avec son enroulement et l'obturation de ses encoches; - la figure 5 est une vue en coupe du rotor de la figure 4. Description de l'exemple de réalisation. Le rotor 10 que montre la figure 1 comprend un arbre 11 portant sensiblement en son milieu un empilage de tôles 12 constitué de lamelles individuelles non représen- tées, comportant des encoches 13 servant de logement à un enroulement de bobine non représentés. Entre l'empilage de tôles 12 et l'arbre du ro- tor 11 se trouve une isolation de protection 14 qui recou- vre les faces frontales de l'empilage de tôles 12 pour descendre jusqu'à l'arbre 11 et le recouvrir à la manière d'un tube. De plus, cette isolation 14, sur les deux faces frontales de l'empilage de tôles 12 remonte radialement vers l'extérieur jusqu'à la périphérie de cet empilage en formant ainsi un couvercle en matière plastique 15 d'une épaisseur de 2,5 à 3 mm. L'isolation de protection 14 entre l'empilage 12 et l'arbre 11 a une épaisseur d'environ 1,5 mm et s'étend le long des faces frontales de l'empilage jusqu'à l'intérieur du couvercle 15. A partir des couver- cles 15 l'isolation s'étend le long des parois des encoches 13 en passant de manière généralement abrupte sous la forme d'un film de 0,2 mm d'épaisseur constituant l'isolation de service. L'isolation de service 16 et l'isolation de protection 14 constituent des garanties contre la formation de fissures et le décollement aux vitesses usuelles des mo- teurs universels, soit 30.000 t/min, ainsi qu'aux condi- tions élevées usuelles d'échauffement des moteurs univer- sels dans les outils à main. Sur la partie gauche de l'isolation de protec- tion par rapport au sens d'observation, est emmanché, par pression, un collecteur non figuré ici, mais indiqué sur la figure 4. L'isolation de protection 14 située du côté oppo- sé du collecteur et débordant sur les faces frontales de l'empilage de tôles, est prévue pour recevoir une roue de ventilation non représentée. La section, représentée à la figure 2, du rotor dépourvu d'enroulement (comme à la figure 1) montre l'arbre 11 du rotor portant l'isolation de protection 14, concentrique et de forme annulaire, elle-même enserrée con- centriquement par l'empilage de tôles 12. Le profil de l'encoche 13 servant de logement à l'enroulement de bobine non représenté, ainsi que l'isolation de service 16 recou- vrant les parois internes des encoches 13, apparaissent nettement. Une zone de l'empilage 12, portant la référence 18, est représentée individuellement, agrandie, par la fi- gure 3. Dans cette zone 18 de la figure 2, agrandie sur la figure 3, apparaît le bord de l'empilage de tôles 12. On voit nettement la couche mince de l'isolation de service 16 se terminant en pente le long du bord supérieur de la paroi de l'encoche 13 de l'empilage 12. La figure 4 est une vue latérale, avec coupe partielle, du rotor 10 comportant un enroulement de bobine 17, un collecteur 19 et un roulement à billes 22. On voit également l'arbre 11, l'empilage de tôles 12, les encoches 13 recevant l'enroulement de bobine 17, l'isolation de pro- tection 14 et le couvercle en matière plastique 15. La figure 5 montre une encoche 13 du rotor 10 de la figure 4, avec l'enroulement de bobine 17 et l'obturateur 20 en carton isolant s'opposant à un déplace- ment de l'enroulement 17 dans les encoches 13 ainsi qu'à la pénétration de poussière, de saleté et d'humidité dans les encoches 13, entre les couches de l'enroulement 17. R E V E N D I C A T IONS 1) Outil électrique à main équipé d'un moteur à collecteur alimenté, en courant alternatif notamment par le réseau et qui comporte un rotor (10) fait d'un empilage de tôles (12), notamment de lamelles de tôle portant des enco- ches (13) de logement d'un enroulement de bobine (17), un arbre de rotor (11) muni d'une isolation longitudinale et transversale de protection (14) intercalée entre l'arbre (11) et l'empilage de tôles (12), ainsi qu'une isolation de service (15) enveloppant en particulier l'enroulement de bobine (17) du rotor (10) au moins en partie, notamment dans les encoches (13), caractérisé en ce qu'un revêtement du rotor (10), en particulier de l'empilage de tôles (12) et de l'arbre (11), est constitué d'un seul matériau plas- tique, notamment injectable et sert à la fois d'isolation de protection et d'isolation de sécurité. 2) Outil à main selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le matériau est un thermoplastique, no- tamment un polyoxyméthylène renforcé à la fibre de verre ou un polyacétal. 3) Outil à main selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le matériau est un thermodurcissable. 4) Outil à main selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche plastique le long du rotor (10) est comprise entre 0,1 et 3 mm et les couches épaisses sont sans discontinuité et notamment pro- gressives. ) Outil à main selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'isolation de service (15) à l'intérieur des encoches (13) a une épaisseur d'au moins 0,1 mm, et l'isolation de protection a une épaisseur d'au moins 1,5 mm. 6) Outil à main selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rotor pèse au moins 300 g, a un diamètre d'au moins 20 mm et est prévu pour tourner à au moins 10.000 t/min. 7) Moteur pour outil à main selon le préambule de la revendication 1, caractérisé en ce qu'un revêtement du rotor (10) constitué d'un matériau unique injectable, sert à la fois d'isolation de protection et d'isolation de service, notamment entre l'empilage de tôles (12) et l'arbre (11) du rotor. 8) Rotor pour le moteur de l'outil à main selon le préambule de la revendication 1, caractérisé en ce qu'un revêtement du rotor (10) constitué d'un matériau unique in- jectable, sert à la fois d'isolation de protection et d'isolation de service, notamment entre l'empilage de tôles (12) et l'arbre (11) du rotor. 9) Rotor selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'empilage de tôles (12) a sa périphérie dépour- vue de matériau isolant, et notamment faite de métal nu.