Brevet FR2723481A1 — publié le 19960209

La présente invention concerne une platine portebalais et une machine électrique tournante telle qu'un moteur électrique à collecteur équipée d'une telle platine. Dans l'état de la technique, on connaît des moteurs électriques qui, dans leur durée de vie ne tournent que dans un seul sens de rotation. On dit qu'il s'agit d'une rotation dans le sens horaire (S.H.) ou dans le sens anti horaire (S.A.H.). Dans les machines électriques tournantes à deux pôles inducteurs et à collecteur il existe un axe géométrique particulier, dit ligne neutre, qui traverse l'axe central des pôles inducteurs, en partique des ferrites, se faisant face. Une telle machine électrique doit comporter au moins deux balais frotteurs qui doivent être calés sur ladite ligne neutre pour un fonctionnement optimal de ladite machine. Or, on sait que la tension de réactance de la machine électrique tournante produit des surtensions responsables d'arcs de rupture entre le balai et la lame du collecteur lors de son passage sur les bords du balai. Dans l'état de la technique, une solution existe qui consiste à prévoir un décalage du point de contact de l'un des balais par rapport à la ligne neutre : en avant dans le sens de rotation pour une machine génératrice, en arrière dans le sens de rotation pour une machine réceptrice comme un moteur. De ce fait, dans une ligne de fabrication de machines électriques tournantes, il faut prévoir des platines portebalais adaptées à recevoir ou bien des balais formant un angle inférieur à 1800 dans le cas d'une rotation dans le sens horaire S.H ou à plus de 1800, en comptant les angles dans le sens trigonométrique, si la rotation est anti horaire S.A.H.. Il faut donc prévoir des platines porte- balais différentes selon que la machine est prévue pour tourner dans le sens horaire S.H. ou dans le sens anti horaire S.A.H., ce qui exige de gérer deux références différentes avec des risques de confusion puisque les deux pièces sont symétriques, et donc d'aspects très semblables. On a déjà proposé de placer un détrompeur, mais le détrompeur ne permet que d'empêcher l'erreur de placement, pas le doublage des références. La présente invention apporte remède à cet inconvénient de l'état de la technique. En effet, elle concerne une platine porte- balais pour machine électrique tournante à collecteur comportant deux pôles inducteurs déterminant une ligne neutre, passant par l'axe central desdits pôles inducteurs, en pratique des ferrites, se faisant face, ladite platine comprenant en outre un premier ensemble de logements de balais correspondant à une rotation dans un premier sens de rotation, tel que l'angle formé par lesdits logements de balais soit différent de 1800. Ladite platine se caractérise en ce qu'elle comprend un deuxième ensemble de logements de balais correspondant à une rotation dans un second sens de rotation, dont l'angle formé par lesdits logements est différent de 1800, et en ce que, dans chacun des ensembles de logements un des logements est disposé de façon telle que la zone de contact entre le balai et le collecteur soit sensiblement centrée sur la ligne neutre. Selon un autre aspect de l'invention, le décalage angulaire entre le logement n'étant pas calé sur la ligne neutre et ladite ligne neutre, est le même pour chacun des deux ensembles de logements de balais. Selon un autre aspect de l'invention, les logements sont portés par une pluralité de secteurs raccordés à un cylindre central destiné à recevoir le collecteur d'une machine électrique tournant dans un sens prédéterminé de rotation. Selon un autre aspect de l'invention, les logements de balais présentent une inclinaison angulaire prédéterminée par rapport au plan tangent de contact entre le balai et le collecteur. Selon un autre aspect de l'invention, les logements comportent des rails longitudinaux destinés à coopérer avec des glissières des balais, de façon à écarter les parois du balai de celles du logement. Selon un autre aspect de l'invention, la platine portebalais comporte des bras souples destinés à, une fois la platine mise en place sur le côté ouvert de la carcasse d'une machine électrique tournante équipé d'un inducteur à pôles magnétiques, produire un maintien et/ ou un calage radial des ferrites magnétiques en forme de tuiles cylindriques disposées sur la face intérieure de ladite carcasse, les bras souples étant pratiqués en saillie sur des pièces d'avancée notamment de façon à fournir un repérage géométrique de la position angulaire de la ligne neutre par rapport à l'inducteur. Selon un autre aspect de l'invention, la platine portebalais comporte des lames élastiques d'appui montées sur les pièces d'avancée de façon à venir en appui sur le côté des ferrites magnétiques en forme de tuiles cylindriques disposées sur la face intérieure de ladite carcasse, de façon à produire un maintien et/ ou un calage axial des ferrites. Selon un autre aspect de l'invention, le cylindre central est prolongé à l'extérieur de la platine par une saillie cylindrique destinée à produire une coupelle d'appui pour le rotulage extérieur de l'arbre de rotation de la machine électrique tournante, une fois la platine installée. Selon un autre aspect de l'invention, au moins un des secteurs porte un bras souple dont l'extrémité libre porte un cliquet destiné à venir s'engager dans un logement convenable de la machine électrique pour la solidarisation de la platine sur la machine. L'invention concerne aussi une machine électrique tournante, comme un moteur électrique à collecteur, caractérisée en ce qu'elle comporte une platine porte- balais définie selon ce qui précède. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins qui sont - la figure 1 : une vue de dessus en coupe d'un mode de réalisation préféré d'une platine porte- balais destinée à un moteur électrique à courant continu - la figure 2 : une vue en perspective d'une partie unitaire d'un moteur électrique mettant en oeuvre l'invention. A la figure 1, la platine 20 porte- balais comporte un premier ensemble de logements 31 et 32 destinés à recevoir des balais non représentés qui sont ultérieurement insérés dans les logements. Elle comporte aussi un second ensemble de logements 33 et 34 destinés à recevoir des balais non représentés. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, les deux ensembles de logements de la platine sont disposés symétriquement par rapport à l'axe de rotation de la machine tournante, qui passe par le centre de symétrie de la figure 1. Le premier ensemble de logements 31, 32 est équipé de balais si la machine électrique est un moteur tournant dans le sens horaire S.H.. Le second ensemble de logement 33, 34 est équipé de balais si la machine électrique est un moteur tournant dans le sens anti horaire S.A.H.. La solution est inversée si la machine électrique est une génératrice de courant. Les logements sont réalisés dans un matériau plastique moulé qui présente deux secteurs cylindriques 20 et 21 qui se raccordent sur un cylindre central 39. Le cylindre central 39 est percé d'un alésage 38 de passage ultérieur de l'arbre de rotation du moteur électrique, et on a représenté en trait mixte la place de la périphérie du collecteur 37. La platine porte- balais comporte un premier axe 22 qui passe par le point de contact du collecteur 37 avec le balai installé dans le logement 32 du premier ensemble de logements, ou avec le balai installé dans le logement 34 du second ensemble de logements. L'axe 22 représente la ligne neutre par rapport au collecteur 37. On a ensuite représenté l'axe 28 qui passe par le centre de rotation (sur l'axe de rotation du moteur électrique) et par le point de contact N du collecteur avec l'axe 30 du second logement 31 du premier ensemble de logements ou par le point de contact M du collecteur avec l'axe 35 du second logement 33 du second ensemble de logements. Les logements 31 - 34 présentent chacun une inclinaison d'un angle prédéterminé a (ici choisi égal à 200) par rapport à la droite perpendiculaire au plan tangent de contact entre le balai et le collecteur de façon à permettre un contact biais du balai avec le collecteur, augmentant, ainsi qu'il est connu, la surface de contact entre le balai et le collecteur. Le décalage angulaire 6 entre l'axe 28, contenant les points de contact M, N des seconds balais avec le collecteur, par rapport à la ligne neutre 22, est prédéterminé en fonction de la charge mécanique et a été choisi égal à 400 dans le mode de réalisation représenté. On remarque que par cette disposition, selon l'ensemble de logements sélectionnés en fonction du sens de rotation de la machine, les paires de logements conservent la même relation angulaire, ce qui résout les problèmes de l'état de la technique avec une seule pièce. A la figure 1, la platine a été représentée complétée par deux pièces d'avancée 24 et 26, disposées sur l'axe 27 perpendiculaire à la ligne neutre 22, et rattachées en une pièce moulée unique sur le cylindre central 39. Ces pièces d'avancée sont mieux visibles à la figure 2 et seront décrites ci-après. A la figure 2, on a représenté un mode de réalisation d'une partie d'une machine électrique tournante selon l'invention. Dans la fabrication de masse de machines électriques, la multiplication des pièces séparées est une source de coûts et de risques de brisure à chaque connexion. Selon l'invention, la platine porte- balais est réalisée en une pièce intégrale 40 qui sert de couvercle de fermeture à la carcasse statorique du moteur électrique (non représenté). Le couvercle 40 est le couvercle du côté du collecteur du moteur électrique. Sur la figure 2, sont représentés le premier logement 34 du second ensemble de logements et le second logement 31 du premier ensemble de logements. Le cylindre central 39 se poursuit à l'extérieur (vers l'arrière du dessin) par une coupelle 41 en saillie qui permet de réaliser un rotulage extérieur de l'arbre de rotation du moteur, une fois le couvercle 40 placé sur la carcasse (non représentée). Ledit cylindre central est doté de pièces d'avancée 24, 26 munies de bras souples 48, 49 et 55, 56 en saillie qui repartent vers l'intérieur de la carcasse de façon à venir se placer entre des ferrites disposées sur la face intérieure de la carcasse. Chaque bras souple 48, 49 et 55, 56, est doté de parties parallèles dont les extrémités sont en forme de coins de façon à faciliter leur insertion entre les ferrites qu'elles contribuent à caler et à maintenir radialement. De plus les saillies portent des lames élastiques d'appui 50 et 51 sur le bras souple 48, 49 et 52, 54 sur le bras souple 55, 56. Ces lames élastiques d'appui sont destinées à réaliser un calage et/ ou un maintien axial de chaque ferrite installée sur la face intérieure de la carcasse une fois le couvercle 40 installé sur le coté ouvert de la carcasse cylindrique (non représentée) qui porte les ferrites en forme de tuiles cylindriques. On évite ainsi d'avoir à coller ou agrafer les ferrites et ce, avec une seule pièce intégrale constituée par le couvercle 40 en matière plastique moulée qui sert - de rotulage pour la sortie de l'arbre de rotation - de protection du collecteur (par le cylindre central 39) - de platine porte balais à décalage sur la ligne neutre fonction du sens de rotation de la machine, la ligne neutre 22 étant repérée géométriquement par l'insertion des bras souples entre les ferrites grâce au fait que la ligne 27 (en se référant à la figure 1) traversant les deux bras souples 48, 49 et 55, 56 est perpendiculaire à ladite ligne neutre 22; - de maintien et de calage radial des ferrites, par les bras souples - de maintien et de calage axial des ferrites par les lames élastiques d'appui. On remarque par ailleurs, que les logements de balais sont dotés de rails longitudinaux comme le rail 42 dans le logement 34. Ces rails sont destinés à venir recevoir des glissières adaptées sur l'étui du balai qui est introduit à la fin du procédé de fabrication du moteur. Les rails permettent d'écarter les parois du logement de balai de celles du balai de façon à - réduire la conduction thermique - réduire le couplage des vibrations mécaniques. Enfin les secteurs cylindriques 20 et 21 de la platine porte- balais de l'invention, qui sert de couvercle 40 du côté du collecteur du moteur électrique ainsi équipé, portent des bras souples 47 sur lesquels des cliquets 46 sont pratiqués par moulage ou autrement. Les cliquets 46 sont destinés à venir se loger sur des rainures ou logement convenables de la carcasse, à proximité de son côté ouvert, qui sera finalement clos par le couvercle 40. Un sertissage ou soudage ou collage est possible pour rendre permanent et étanche la liaison entre le couvercle 40 du côté du collecteur et la carcasse. La description a été donnée pour une machine à deux pôles et deux balais. Mais, l'invention s'adapte notamment à des machines à trois balais, par exemple pour les moteurs électriques à courant continu à commutation de vitesses, pour passer d'une petite vitesse de rotation à une grande vitesse de rotation à l'aide d'un second balai spécialisé pour une petite vitesse et d'un troisième balai spécialisé pour une grande vitesse. L'invention s'adapte aussi à des machines présentant plusieurs balais, ou des balais multiples à plusieurs lames ou groupes de lames. REVENDICATIONS 1. Platine porte- balais pour machine électrique tournante à collecteur comportant deux pôles inducteurs déterminant une ligne neutre (22), passant par l'axe central desdits pôles inducteurs, en pratique des ferrites, se faisant face, ladite platine comprenant en outre un premier ensemble de logements de balais (31, 32) correspondant à une rotation dans un premier sens de rotation (S.H.), tel que l'angle formé par lesdits logements de balais soit différent de 1800, caractérisée en ce qu'elle comprend un deuxième ensemble de logements de balais (33, 34) correspondant à une rotation dans un second sens de rotation (S.A.H.), dont l'angle formé par lesdits logements est différent de 1800, et en ce que, dans chacun des ensembles de logement (31-34) un des logements (32, 34) est disposé de façon telle que la zone de contact entre le balai et le collecteur soit sensiblement centrée sur la ligne neutre (22). 2. Platine porte- balais selon la revendication 1, caractérisée en ce que, le décalage angulaire (6) entre le logement (31, 33) n'étant pas calé sur la ligne neutre (22) et ladite ligne neutre, est le même pour chacun des deux ensembles de logements de balais. 3. Platine porte- balais selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les logements (31 - 34) sont portés par une pluralité de secteurs (20, 21) raccordés à un cylindre central (39) destiné à recevoir le collecteur (37) d'une machine électrique tournant dans un sens prédéterminé de rotation. 4. Platine porte- balais selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les logements de balais présentent une inclinaison angulaire (a) prédéterminée par rapport au plan tangent de contact entre le balai et le collecteur. 5. Platine porte- balais selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les logements comportent des rails longitudinaux (42) destinés à coopérer avec des glissières des balais, de façon à écarter les parois du balai de celles du logement. 6. Platine porte- balais selon l'une quelconque des revendications précédentes pour une machine électrique tournante, équipée d'un inducteur à pôles magnétiques, comportant une carcasse munie de ferrites et présentant un côté ouvert sur lequel une platine peut être mise en place, caractérisée en ce que ladite platine comporte des bras souples (48, 49 ; 55, 56) destinés à, une fois la platine (40) mise en place sur ledit côté ouvert de la carcasse, produire un maintien et/ ou un calage radial des ferrites magnétiques en forme de tuiles cylindriques disposées sur la face intérieure de ladite carcasse, les bras souples étant pratiqués en saillie sur des pièces d'avancée (24, 26) notamment de façon à fournir un repérage géométrique de la position angulaire de la ligne neutre (22) par rapport à l'inducteur. 7. Platine porte- balais selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte des lames élastiques d'appui (50, 51 ; 52, 54) montées sur les pièces d'avancée(24, 26) de façon à venir en appui sur le côté des ferrites magnétiques en forme de tuiles cylindriques disposées sur la face intérieure de ladite carcasse, de façon à produire un maintien et/ ou un calage axial des ferrites. 8. Platine porte- balais selon la revendication 3 ou l'une quelconque des revendications 4 à 6 prises dans leur dépendance de la revendication 3, caractérisée en ce que le cylindre central (39) est prolongé à l'extérieur de la platine (40) par une saillie cylindrique (41) destinée à produire une coupelle d'appui pour le rotulage extérieur de l'arbre de rotation de la machine électrique tournante, une fois la platine installée. 9. Platine porte- balais selon la revendication 3 ou l'une quelconque des revendications 4 à 6 prises dans leur dépendance de la revendication 3, caractérisée en ce que au moins un des secteurs (20, 21) porte un bras souple (47) dont l'extrémité libre porte un cliquet (46) destiné à venir s'engager dans un logement convenable de la machine électrique pour la solidarisation de la platine sur la machine. 10. Machine électrique tournante, comme un moteur électrique à collecteur, caractérisée en ce qu'elle comporte une platine porte- balais selon l'une des revendications précédentes.