Brevet FR2765410A1 — publié le 19981231

APPAREIL D'ALIMENTATION EN ENERGIE ELECTRIQUE D'UN ELEMENT ROTATIF ET COURROIE BALAI DESTINEE A ETRE UTILISEE AVEC CELUI-CI ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention La présente invention porte généralement sur un appareil d'alimentation en énergie électrique d'un élément rotatif et une courroie balai destinée à être utilisée avec celui-ci, et plus particulièrement sur un appareil d'alimentation en énergie électrique d'un élément rotatif tel qu'embrayage électromagnétique ou alternateur et une courroie balai utilisée pour cet élément rotatif. 2. Description de l'art apparenté L'élément rotatif est par exemple un embrayage électromagnétique. Dans le cas des conditionneurs d'air d'automobile, l'énergie est tirée du moteur par l'intermédiaire de l'embrayage électromagnétique. Les principaux embrayages électromagnétiques fabriqués actuellement sont du type dit à bobine fixe, dans lequel un entrefer est formé entre la bobine fixe et la partie rotor, ce rotor est attirant une armature qui produit une force de rotation (couple). Certains embrayages électromagnétiques sont du type à rotation de bobine, dans lequel la bobine elle-même tourne avec l'énergie venant du moteur. Cependant, qu'un embrayage électromagnétique soit du type à bobine fixe ou du type à rotation de bobine, il comporte généralement un système à balai et bague collectrice pour l'alimentation en énergie électrique de la bobine électromagnétique. Par conséquent, certains modes d'appui du balai contre la bague collectrice peuvent conduire à une capacité électrique insuffisante ou à la rupture de l'extrémité du balai. La première a lieu si l'extrémité du balai ne peut pas s'appuyer parallèlement sur toute la surface de la bague collectrice. La seconde a lieu si l'extrémité du balai s'appuie obliquement sur la surface de la bague collectrice. En outre, certaines forces d'appui de l'extrémité du balai contre la surface de la bague collectrice peuvent entraîner une usure précoce de cette extrémité et par là le dépôt de poussière d'usure du balai. En particulier, en cas de rotation à grande vitesse de la bobine électromagnétique, la partie réceptrice d'énergie électrique peut être soumise à une usure précoce. En outre, le système à bague collectrice du type à rotation de bobine ne prévaut pas encore, car les variations de la vitesse de rotation du moteur, les vibrations, la température, la poussière, l'huile et les gouttelettes ont une influence sur lui. Vu ces circonstances, il a été proposé un élément tubulaire (rouleau) qui est monté tournant sur un arbre prévu à l'extrémité de l'élément rotatif au centre de rotation de celui-ci, cet élément tubulaire ayant une partie fourniture d'énergie électrique qui y est jointe de manière amovible (voir le brevet japonais N" de publication sho 63-30530). Bien que de tels moyens utilisant l'élément tubulaire ci-dessus puissent traiter de telles circonstances, qu'ils emploient le type à bobine fixe ou le type à rotation de bobine, il serait difficile de les mettre en oeuvre en raison d'un trop grand nombre d'éléments constituants ainsi que de la plus haute précision de traitement requise. On désire par conséquent les simplifier un peu en ce qui concerne la structure, le fonctionnement et le coût. RESUME DE L'INVENTION La présente invention a été conçue pour surmonter les problèmes cidessus. L'exécution de la présente invention définie ci-dessous permettra d'atteindre le but fixé avec des moyens extrêmement simples sans avoir besoin d'un grand nombre d'éléments ou d'opérations compliquées. La présente invention garantit un contact sûr quelles que soient les conditions d'appui sur la surface périphérique de l'arbre prévu au centre de rotation à l'extrémité de l'élément rotatif servant de partie réceptrice d'énergie électrique. Elle assure en outre une fixation facile à la partie réceptrice d'énergie électrique constituée de l'arbre et utilise, comme partie fourniture d'énergie électrique, un élément ayant une structure extrêmement simplifiée et un moins grand nombre de composants, cet élément comportant des faisceaux d'éléments conducteurs linéaires souples afin d'augmenter la rigidité pour présenter une nature intermédiaire entre des éléments souples purs et des éléments rigides purs. Ainsi, en raison de l'utilisation des faisceaux seulement d'éléments conducteurs linéaires souples pour présenter une nature intermédiaire entre les éléments souples purs et les éléments rigides purs, on obtient un appareil d'alimentation en énergie électrique préféré et approprié ayant une structure simplifiée quelles que soient les conditions telles que l'orientation de l'appui sur la surface périphérique de l'arbre ou la force d'appui. L'élément rotatif de la présente invention utilisé ici est par exemple un embrayage électromagnétique ou un alternateur, dans lequel un courant passe dans l'arbre tournant prévu au centre de rotation à l'extrémité de celui-ci, qu'il soit du type à bobine fixe ou du type à rotation de bobine. Selon un aspect, la présente invention fournit un appareil d'alimentation en énergie électrique d'un élément rotatif, cet appareil comprenant une partie réceptrice d'énergie électrique comportant un arbre prévu à l'extrémité de l'élément rotatif au centre de rotation de celui-ci, et une partie fourniture d'énergie électrique comportant une courroie balai constituée d'un grand nombre d'éléments conducteurs linéaires souples placés de façon à s'appuyer sur la surface périphérique de l'arbre. Une telle courroie balai constituée d'éléments conducteurs linéaires souples peut être indépendante des conditions d'appui, car les éléments conducteurs linéaires peuvent venir en contact avec l'aire importante de la surface périphérique de 1' arbre tournant en étant déformés en conformité avec le contour de celui-ci. Les éléments conducteurs linéaires de la courroie balai peuvent être des éléments conducteurs linéaires par exemple en cuivre ou en molybdène à haute conductivité électrique et haute résistance à l'usure et facilement déformables par pression. La courroie balai peut comporter une plaque de base mince portant un grand nombre d'éléments conducteurs linéaires souples dressés de façon à s'appuyer sur une partie de la surface périphérique de l'arbre. Au lieu de cela, la courroie balai peut comporter une plaque de base mince portant un grand nombre d'éléments conducteurs linéaires souples dressés, cette plaque de base mince étant enroulée en un tube de façon que les éléments conducteurs linéaires puissent s'appuyer sur plusieurs parties de la surface périphérique de l'arbre. Les éléments conducteurs linéaires peuvent être prévus sur toute la surface de la plaque de base mince ou prévus de manière discrète sur celle-ci sous la forme de deux ou trois faisceaux. Dans ce cas, la disposition des éléments conducteurs linéaires sur toute la surface de la plaque de base mince permettra aux extrémités de ceux-ci de venir en contact intime avec toute la périphérie de l'arbre tournant. En cas de disposition discrète des deux ou trois faisceaux d'éléments conducteurs linéaires sur la plaque de base mince, les parties latérales situées à proximité des extrémités de ces éléments pourront s'appuyer dans deux ou trois directions contre l'arbre tournant. Dans les cas où deux ou trois faisceaux d'éléments conducteurs linéaires sont disposés de manière discrète sur la plaque de base mince de la courroie balai, il est préférable que les côtés extérieurs de ces faisceaux soient pourvus, d'un seul tenant, d'éléments élastiques linéaires s'étendant de façon à couvrir au moins une partie de ceux-ci. Ces éléments élastiques linéaires prévus sur les côtés extérieurs des éléments conducteurs linéaires peuvent être par exemple des cordes à piano à haute résistance à l'usure et haute reprise élastique bien que facilement déformables par pression. En outre, la courroie balai peut être logée entièrement dans une boîte pour l'élimination de l'influence de la poussière, de l'huile, des gouttelettes, etc. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Les buts, aspects, caractéristiques et avantages ci-dessus ainsi que d'autres de la présente invention apparaîtront mieux à l'examen des dessins d'accompagnement, sur lesquels la fig. 1 est une coupe longitudinale d'un appareil d'alimentation en énergie électrique selon la présente invention, les fig. 2A et 2B sont respectivement une représentation en perspective développée et une coupe longitudinale d'une courroie balai selon la présente invention, et les fig. 3A et 3B sont respectivement une représentation en perspective développée et une coupe longitudinale d'une autre courroie balai selon la présente invention. DESCRIPTION DES REALISATIONS PREFEREES Une réalisation de la présente invention va maintenant être décrite à l'aide des dessins d'accompagnement. La fig. 1 montre un embrayage électromagnétique 3 sous la forme d'un élément rotatif du type à rotation de bobine destiné à être utilisé dans des conditionneurs d'air d'automobile ; dans cet embrayage 3, de l'énergie venant d'un moteur d'automobile est transmise par une poulie non représentée à un élément moteur 8 qui traverse un compresseur 9. L'élément moteur 8 est pourvu à son extrémité d'une plaque de montage de bobine 11 qui porte une bobine électromagnétique 4 qui tourne avec le moteur d'automobile. La plaque de montage de bobine 11 est pourvue, à son centre de rotation, d'une partie réceptrice d'énergie électrique qui est formée d'un arbre du genre tige 7 fait d'un élément composite constitué d'une matière conductrice de l'électricité par laquelle passent des électricités positive et négative et d'un isolant, et cette partie réceptrice d'énergie électrique est reliée à la bobine électromagnétique 4 par un faisceau de fils de transmission d'énergie 16. On notera que, bien que la présente réalisation emploie un système à deux fils, un positif et un négatif, un système de mise à la masse à un seul fil pourrait naturellement être employé. Sur la partie réceptrice d'énergie électrique formée de l'arbre du genre tige 7 est montée une partie fourniture d'énergie électrique 2. Cette partie 2 comprend deux courroies balais tubulaires 5 logées chacune entièrement, fixes, dans une boîte 10 et constituées chacune d'une plaque de base mince 6 qui est faite d'un plastique souple ou d'une matière semblable et porte un grand nombre d'éléments conducteurs linéaires dressés 12 par exemple en cuivre à haute conductivité électrique, la plaque de base mince 6 étant enroulée annulairement de façon telle que les éléments conducteurs linéaires 12 soient dirigés vers l'intérieur et appuyés sur la périphérie de l'arbre 7. Aux courroies balais 5 sont connectés des fils de sortie 14 qui vont, par un tube protecteur non représenté, à une source d'énergie pour que les courroies balais 5 puissent être alimentées en énergie électrique en réponse à des signaux de commande. La boîte 10 reçoit non seulement les courroies balais 5, mais aussi l'arbre 7, et est retenue par un bras antigiration formant le tube protecteur non représenté. Pour former les courroies balais 5, on peut mettre seulement les éléments conducteurs linéaires sur toute la surface de la plaque de base mince. On peut cependant, comme représenté sur les fig. 2A et 2B, placer deux faisceaux 12a et 12b d'éléments conducteurs linéaires 12 de manière discrète sur la plaque de base mince 6. Dans ce dernier cas, pour maintenir les éléments conducteurs linéaires 12 dressés, on peut prévoir, d'un seul tenant, des faisceaux 13a et 13b d'éléments élastiques linéaires 13 par exemple en corde à piano à l'extérieur des faisceaux d'éléments conducteurs linéaires 12a et 12b de façon qu'ils s'étendent sur au moins une partie de ceux-ci pour que des parties latérales des éléments conducteurs linéaires situées à proximité de leurs extrémités puissent venir en contact dans deux ou plus de deux directions avec l'arbre tournant. Les éléments élastiques linéaires 13 doivent avoir une haute résistance à l'usure et présenter une grande force de reprise élastique bien qu'ils soient facilement déformables par pression. On notera que les éléments élastiques linéaires 13 sont de préférence prévus de façon à couvrir au moins les côtés extérieurs arrière des faisceaux d'éléments conducteurs linéaires 12 qui sont destinés à être fléchis par l'arbre tournant. Au lieu de cela, comme représenté sur les fig. 3A et 3B, trois faisceaux 22a, 22b et 22c d'éléments conducteurs linéaires 22 peuvent être placés de manière discrète sur une plaque de base mince 16, avec des faisceaux 23a, 23b et 23c d'éléments élastiques linéaires 23 prévus de façon à couvrir au moins les côtés extérieurs arrière des faisceaux d'éléments conducteurs linéaires 22. La plaque de base mince 16 est ensuite enroulée en un tube sous la forme d'une bande balai 15 permettant aux parties latérales des éléments conducteurs linéaires situées à proximité de leurs extrémités de venir en contact dans trois ou plus de trois directions avec l'arbre tournant. Un appareil d'alimentation en énergie électrique est désigné globalement par 1 et constitué par jonction de la partie fourniture d'énergie électrique 2 à l'arbre 7 de la partie réceptrice d'énergie électrique. L'appareil d'alimentation en énergie électrique 1 a un circuit comprenant, dans l'ordre mentionné, les fils de sortie 14, les bandes balais 5, l'arbre 7, le faisceau de fils de transmission d'énergie électrique 16, la bobine électromagnétique 4, un rotateur (une armature) 17 et le compresseur 9. Lorsque la bobine électromagnétique 4 soumise à rotation par l'intermédiaire de l'élément moteur 8 avec l'énergie fournie par le moteur d'automobile est alimentée en énergie électrique en réponse à un signal de commande, elle attire le rotateur 17 et le fait tourner en synchronisme avec elle, ce qui permet la transmission de l'énergie au compresseur 9 pour l'actionnement du conditionneur d'air d'automobile. Ensuite, la cessation de l'alimentation de la bobine électromagnétique 4 en réponse à un signal de commande fait cesser la transmission d'énergie au compresseur 9, ce qui arrête le conditionneur d'air d'automobile. Pour vérifier l'état des courroies balais de l'appareil d'alimentation en énergie électrique, on a utilisé un arbre de 12 mm de long et 4 mm de diamètre et l'a fait tourner à 3000 tr/mn. Il s'est avéré qu'il n'y avait pas à craindre que les courroies balais se mettent à vibrer comme les balais massifs classiques ni que de l'huile ou de la poussière y adhère, car elles sont entièrement logées dans la boîte. On a effectué le même essai avec le même arbre à 35 000 tr/mn. On a constaté que les courroies balais ne subissaient pas de phénomènes extraordinaires. La présente invention ainsi conçue est indépendante des conditions d'appui, car les éléments conducteurs linéaires peuvent s'appuyer sur l'aire importante de la périphérie de l'arbre tournant en se déformant en conformité avec le contour de celui-ci. En outre, la structure simple constituée de la plaque de base mince et des éléments conducteurs linéaires contribuera à réduire beaucoup les dépenses de matière, de traitement, etc. En raison de l'emploi du type à rotation de bobine dépourvu de l'influence de la variation de la vitesse de rotation du moteur, des vibrations, de la température, de la poussière, de l'huile, des gouttelettes, etc., à la différence du type à balai et bague collectrice, il n'y a pas à prévoir un rotor comme dans le type à bobine fixe, ce qui entraîne une remarquable réduction du poids, pour réaliser un volume réduit de bobine sans avoir besoin d'une force magnétique dans les intervalles formés par les parties du rotor. En outre, le volume réduit de la bobine conduit à une réduction du diamètre de celle-ci, ce qui permet de prévoir une rotation à grande vitesse. Naturellement, bien que le principe de la présente invention reste le même, les détails de la construction et des réalisations peuvent varier largement par rapport à ce qui a été décrit et représenté purement à titre d'exemple, sans sortir du cadre de la présente invention défini ci-après. REVENDICATIONS 1. Appareil d'alimentation en énergie électrique d'un élément rotatif (3), cet appareil comprenant une partie réceptrice d'énergie électrique comportant un arbre (7) prévu à l'extrémité de l'élément rotatif au centre de rotation de celui-ci, et une partie fourniture d'énergie électrique (2) comportant une courroie balai (5) constituée d'un grand nombre d'éléments conducteurs linéaires souples (12) placés de façon à s'appuyer sur la surface périphérique de l'arbre (7). 2. Appareil d'alimentation en énergie électrique d'un élément rotatif selon la revendication 1, dans lequel la courroie balai est constituée d'une plaque de base mince (6) portant, dressés, les éléments conducteurs linéaires souples (12), cette plaque de base mince étant enroulée en un tube de façon que les éléments conducteurs linéaires viennent s'appuyer sur la surface périphérique de l'arbre. 3. Appareil d'alimentation en énergie électrique d'un élément rotatif selon la revendication 2, dans lequel la plaque de base mince (6) de la courroie balai porte de manière discrète deux ou trois faisceaux (13a, 13b) d'éléments conducteurs linéaires. 4. Appareil d'alimentation en énergie électrique d'un élément rotatif selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel chacun des faisceaux d'éléments conducteurs linéaires (13) est pourvu d'un seul tenant, sur son côté extérieur, d'éléments élastiques linéaires qui s'étendent de façon à en couvrir au moins une partie. 5. Appareil d'alimentation en énergie électrique d'un élément rotatif selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel la courroie balai est logée dans une boîte (10). 6. Courroie balai comprenant: une plaque de base mince (6) portant, dressés, un grand nombre d'éléments conducteurs souples (12), cette plaque de base mince (6) étant enroulée en un tube avec les éléments conducteurs linéaires dirigés vers l'intérieur. 7. Courroie balai selon la revendication 6, dans laquelle la plaque de base mince (6) porte de manière discrète deux ou trois faisceaux (13a, 13b) d'éléments conducteurs linéaires. 8. Courroie balai selon l'une des revendications 6 et 7, dans laquelle chacun des faisceaux d'éléments conducteurs linéaires est pourvu d'un seul tenant, sur son côté extérieur, d'éléments élastiques linéaires (13) qui s'étendent de façon à en couvrir au moins une partie.