Brevet FR2776847A1 — publié le 19991001

Etat de la technique L'invention concerne un balai de collecteur pour des moteurs électriques à collecteur, comprenant un corps de balai qui peut s'user et qui est en une matière électrique- ment conductrice, corps de balai sur le pied duquel est cons- tituée une surface d'appui destinée à être mise sur un collecteur, et un organe de débranchement qui est enfoncé dans la tête du corps du balai, organe de débranchement qui se trouve libre, lors d'une érosion du corps du balai, jus- qu'à ce que celui-ci ait atteint une longueur résiduelle pré- déterminée et interrompe alors le passage du courant. Dans le cas d'une machine-outil électrique à main, en particulier une meuleuse d'angle (297 16 245.4), il a déjà été proposé de prolonger les balais de commutation du moteur électrique, que l'on appelle aussi balais de collec- teur, dans la zone de la tête du corps de balai en charbon, par un prolongement axial qui sert de monture pour l'organe de branchement et présente une dimension telle que le ressort qui appuie sur le balai peut, pour presser le charbon du ba- lai, plonger dans le contour extérieur supérieur formé entre le prolongement de la face frontale supérieure et les prolon- gements des faces latérales. L'organe de débranchement est logé dans un trou borgne pratiqué dans le prolongement et le trou borgne est fermé en compactant du charbon ou une poudre métallique. Même l'extrémité de la tresse électrique est com- pactée dans un évidement latéral du corps en charbon à une certaine distance du prolongement. Grâce à ce prolongement on arrive à ce qu'en utilisant complètement l'espace dont on dispose dans la machine-outil électrique à main pour le mon- tage du balai en charbon, l'organe de débranchement se trouve davantage à l'écart du pied du corps de balai, et à ce que la longueur utilisable du corps de balai, jusqu'à l'endroit o il est libéré de l'organe de débranchement, soit plus grande de 2 à 3 mm environ que dans le cas des balais de collecteur conventionnels, de telle sorte que l'on prolonge la durée d'utilisation de la machine-outil électrique à main d'environ à 30 heures jusqu'au prochain changement des balais. Dans le cas d'un tel balai de collecteur, on ne peut pas, pour des raisons techniques réduire la dimension minimale de l'organe de débranchement dans le sens du coulis- sement du balai de collecteur, en dessous d'environ 7 mm. Dans le cas des machines-outils électriques à main, le pour- tour de prise est déterminé dans la zone du moteur électrique qui sert à guider à la main la machine et ne doit pas dépas- ser une dimension maximale, de telle sorte que l'on ne dis- pose que d'une dimension radiale de montage limitée pour le montage du balai de collecteur y compris l'étui de balai et le ressort de pressage. Par ailleurs la durée de vie du balai de collecteur et, par suite, la durée d'utilisation de la ma- chine-outil électrique est fonction de la longueur de la par- tie du corps de balai dont on dispose pour son usure de telle sorte qu'on doit trouver de façon incontournable un compromis entre le pourtour de prise et la longueur du corps de balai. Avantages de 1' invention Le balai de collecteur selon l'invention est ca- ractérisé en ce que la tête du corps du balai est recouverte par un capuchon plat qui est ancré dans le corps du balai et sur lequel prend appui l'organe de débranchement. Le balai de collecteur selon l'invention a ainsi l'avantage que le capuchon ancré dans le corps de balai qui est en matière électriquement conductrice et qui ne présente qu'une faible hauteur hors tout, maintient l'organe de dé- branchement dans sa position. De cette façon il n'y a pas de volume à réserver pour le processus de compactage dans l'es- pace creusé pour l'organe de débranchement, et la partie uti- lisable du corps de balai peut être agrandie de la hauteur économisée après compactage. Dans un exemple réel de réalisa- tion la longueur utilisable du balai est ainsi augmentée de cette façon d'environ 3 mm. Par comparaison avec le balai de collecteur décrit au début, le corps de balai possède une géométrie simple de forme carrée et peut être fabriqué d'une manière économique. Selon une forme avantageuse de réalisation de l'invention, le capuchon est fabriqué en tôle élastique à ressorts et l'ancrage du capuchon dans le corps de balai a lieu au moyen de crochets isolants découpés dans le bord du capuchon et repliés, qui sont enfoncés dans des évidements pratiqués dans le corps de balai. Les crochets isolants à blocage automatique sont simple à réaliser dans le processus de fabrication et empêchent le capuchon de se détacher en po- sition non montée. Quand le balai de collecteur est en posi- tion montée le ressort de balai maintient le capuchon en plus dans sa position. Selon une autre caractéristique de l'invention: * les crochets sont constitués de telle sorte que respective- ment l'un des bords découpés du crochet s'étende sur le cô- té du crochet qui est tourné vers le fond du capuchon parallèlement au fond du capuchon, * les évidements pratiqués dans le corps du balai sont déli- mités, en direction de la face frontale de tête du corps du balai, respectivement par un épaulement qui est orienté perpendiculairement à l'axe du corps de balai et, * les crochets sont coudés de telle sorte que les bords pa- rallèles du crochet viennent en prise par derrière sur les épaulements. Selon une variante de réalisation de l'invention le capuchon est constitué sous la forme d'un étrier en U des- tiné à être enfilé sur le corps de balai, capuchon qui vient, par les deux branches de la pièce en U reliées par le fond du capuchon, en prise avec le corps de balai sur deux de ses cô- tés situés à l'opposé l'un de l'autre, et qui est enfilé avec complémentarité de forme par des nervures longitudinales fai- sant saillie vers l'intérieur sur les branches de i'U, dans des rainures longitudinales formées à cet endroit dans le corps de balai. Les deux nervures longitudinales sont obte- nues dans ce cas de préférence en coudant les extrémités li- bres des branches de 1'U à 90 vers l'intérieur. Selon une forme de réalisation préférée de l'in- vention deux pattes, situées à une certaine distance l'une de l'autre, font saillie sur au moins un bord du capuchon, à an- gle droit sur le côté extérieur du fond du capuchon qui est situé à l'opposé du corps de balai. Ces pattes servent d'une part à guider le ressort du balai et à empêcher la branche du ressort du balai qui s'appuie sur le capuchon, de s'écarter en glissant latéralement, et d'autre part à former quand le corps de balai a été largement usé, un agrandissement du gui- dage du balai de collecteur dans l'étui de balai. Selon une forme avantageuse de réalisation de l'invention, on a relié par collage un cordon électrique, qui est nécessaire pour faire passer le courant vers le balai de collecteur et à partir de celui-ci, à une oreille dressée sur le fond du capuchon. De cette façon on obtient une fabrica- tion plus simple, car le processus de compactage du cordon électrique dans le corps de balai qui, sans cela, est habi- tuellement nécessaire, est supprimé. Par ailleurs on doit te- nir compte d'un passage du courant rendu un peu plus difficile dans certains cas de tolérances limites. Si l'on veut éviter cela, il y a lieu, selon une autre forme de réalisation de l'invention, de prévoir un évi- dement dans le fond du capuchon et d'ancrer le cordon élec- trique dans le corps de balai en le faisant passer à travers cet évidement. L'ancrage a lieu, comme à l'habitude, en com- pactant l'extrémité du cordon dans la matière du corps de ba- lai. L'ancrage du cordon électrique a lieu dans la même section de tête du corps de balai, que celle dans laquelle est enfoncé l'organe de débranchement et avec laquelle le ca- puchon vient en prise. Dans les deux cas a lieu de cette fa- çon le déplacement du point de raccordement du cordon électrique à l'écart de la section utilisable du corps de ba- lai, de telle sorte que la longueur utile du balai de collec- teur se trouve augmentée dans le moteur électrique alors que la dimension hors tout du balai reste inchangée et que la du- rée de vie du balai de collecteur s'en trouve allongée. Suivant une autre caractéristique de l'invention: * l'organe de débranchement est incorporé dans un trou borgne pratiqué axialement à partir de la tête du corps du balai dans le corps du balai et présente un organe de dégagement qui coulisse dans le trou borgne et qui est pressé par un ressort de compression prenant appui sur le fond du capu- chon et sur l'organe de dégagement sur le fond du trou bor- gne Dessins La présente invention va être décrite ci-après plus en détail à partir de plusieurs exemples de réalisation représentés sur les dessins annexés dans lesquels: * la figure 1 montre, dans le sens de la flèche I de la fi- gure 2, une vue frontale d'un balai de collecteur logé dans un étui de balai * la figure 2 montre dans le sens de la flèche II de la fi- gure 1, une vue du balai de collecteur avec étui de balai, * la figure 3 montre la même vue du balai de collecteur que celle selon la figure 2, mais sans étui de balai, * la figure 4 montre une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3, * la figure 5 montre un fragment V de la figure 4 relatif à un balai de collecteur modifié, * la figure 6 montre une représentation, identique à celle de la figure 5 d'un balai de collecteur selon un autre exemple de réalisation. Description des exemples de réalisation Sur la figure 1 on a désigné par la référence 10 un collecteur d'une machine à collecteur, de préférence un moteur à collecteur, sur le pourtour extérieur duquel est pressé radialement, au moyen d'un ressort de balai 21, un ba- lai de collecteur 11, balai que l'on appelle aussi un charbon et qui est monté de façon à coulisser axialement. Le balai de collecteur 11 est logé de façon à coulisser axialement dans ce qu'on appelle un étui de balai 12 fixé sur un porte-balai maintenu dans le carter de la machine. Au total on a disposé un nombre d'étuis de balai 12 qui correspond au nombre des pôles d'excitation du moteur en les répartissant sur le pour- tour du collecteur de façon décalée du même angle de rotation les uns par rapport aux autres. Le balai de collecteur 11 représenté à la figure 3 en vue latérale, à la figure 4 en coupe, et sur les figures 1 et 2, disposé dans l'étui de balai 12, présente un corps de balai 13 en matière électriquement conductrice, en général du charbon, au pied duquel est constituée une face d'appui ar- rondie 131 qui correspond au pourtour extérieur du collecteur et qui sert à le poser sur le collecteur 10. Sur la tête du corps de balai 13, située à l'opposé du pied, on a mis un capuchon plat, en forme de tasse 14 en matière électriquement conductrice, capuchon qui, dans l'exemple de réalisation est fabriqué en tôle élastique à ressorts et présente un fond 142 recouvrant la face frontale de tête du corps de balai 13 et un bord de capuchon 141 qui entoure la tête en forme de col. Comme on peut le voir clairement à la figure 4, le capuchon 14 est ancré au moyen de crochets 15 dans le corps de balai 13. Les crochets 15 sont découpés sur deux côtés, situés en regard l'un de l'autre, du bord du capuchon 141 et sont en- foncés dans des évidements 16 prévus dans le corps de balai 13. Dans ce cas, il est avantageux que l'arête des crochets 151, découpée, qui se trouve en regard de la racine du cro- chet, soit tournée vers le fond du capuchon 142 et prenne ap- pui sur un épaulement 161 dans l'évidement 16, épaulement qui est orienté perpendiculairement à l'axe du corps de balai. Grâce à cette configuration des crochets 15, une force de traction qui agit sur le capuchon 14 dans le sens de traction du capuchon 14 à partir du corps de balai 13, produit sur les crochets 15, une composante de force qui est orientée en di- rection du fond de l'évidement 16, de telle sorte que l'arête libre 151 du crochet s'incline plus fortement vers le fond de l'évidement 16, et garantit de cette façon une fixation abso- lument sûre, non détachable du capuchon 14 sur le corps de balai 13. Le fond des évidements 16 peut dans ce cas s'éten- dre parallèlement à la face latérale du corps de balai 13 (figure 4), ou en formant un angle aigu avec la face latérale du corps de balai 13 (figure 5). Dans l'exemple de réalisa- tion des dessins on a prévu sur chacun des deux côtés qui se font vis à vis, du bord du capuchon 141, deux crochets 15 à une certaine distance l'un de l'autre, crochets dont le nom- bre peut toutefois être modifié. Le capuchon 14 qui est mis sur la tête du corps de balai 13, sert à fixer un organe de débranchement 17 qui est logé dans un trou borgne 18 pratiqué axialement dans le corps de balai 13. L'organe de débranchement 17 comprend un organe de dégagement 19, qui a à peu près la forme d'un cham- pignon qui est réalisé en matière électriquement non conduc- trice, par exemple une matière plastique, et qui est inséré dans le trou borgne de façon à coulisser axialement, ainsi qu'un ressort de compression 20 qui prend appui d'une part sur la tête de champignon de l'organe de dégagement 19 et d'autre part sur la face intérieure du fond 142 du capuchon 14, et qui presse la tête de champignon de l'organe de déga- gement 19 en exerçant une précontrainte sur le fond du trou borgne 18. La fonction de l'organe de débranchement 17 con- siste à faire en sorte que le moteur électrique soit débran- ché quand le balai de collecteur 11 a atteint son degré maximal d'usure. Ceci est le cas quand le corps de balai 13 a été raccourci par l'usure au point que le fond du trou borgne 18 est libéré. Dans ce cas l'organe de dégagement 19 est pressé par le ressort de compression 20 contre la surface du collecteur 10, et le balai de collecteur 11 se soulève du collecteur 10 à l'encontre de la force du ressort du balai 21 (figure 1), de telle sorte que le circuit du moteur électri- que est interrompu. Pour empêcher le collecteur 10 d'être en- dommagé, on accorde la profondeur du trou borgne 18 et la hauteur du bord 141 du capuchon 14 de telle sorte que le fond du trou borgne 18 est libéré, et cela avant même que la face inférieure du bord 141 du capuchon atteigne le collecteur 10. La profondeur du trou borgne 18 doit de cette façon être dans tous les cas plus grande que la hauteur du capuchon 14. Comme on l'a représenté sur les figures 3 et 4, sur au moins un côté du bord de forme carrée 141 du capuchon 14, deux pattes 22, 23 situées à une certaine distance l'une de l'autre font saillie à angle droit sur le côté extérieur du fond 142 du capuchon, situé à l'opposé du corps de balai 13. Dans l'exemple de réalisation des figures 3 et 4 il est prévu respectivement deux pattes de ce type 22, 23 sur deux côtés situés en regard l'un de l'autre du bord 141 du capu- chon et qui sont les mêmes côtés du bord 141 du capuchon dans lesquels sont aussi découpés les crochets 15. La distance en- tre les deux pattes 22, 23 est dans ce cas fixée de telle fa- çon que la branche 211 du ressort de balai 21 soit guidée la- téralement entre les pattes 22, 23, branche qui s'appuie sur le côté extérieur du fond 142 du capuchon. La disposition des pattes 22, 23 sur les côtés qui se font vis à vis du bord 141 du capuchon, fait que l'on peut insérer dans l'étui de balai 12 le balai de collecteur 11 même tourné à 180 autour de son axe longitudinal, et que, ce faisant, on fait passer à son tour la branche 211 du ressort de balai 21 entre les pattes 22 et 23. Comme à l'habitude, l'étui de balai 12 présente une fente latérale, à travers laquelle vient en prise, sur le cô- té de la branche de ressort 221 le ressort 21 du balai, qui est constitué sous la forme d'un ressort spiral et peut sui- vre le coulissement, dû à l'usure du balai du collecteur 11 en direction du collecteur 10. Pour raccorder électriquement le balai 11 du col- lecteur on a prévu un cordon électrique 24 dont l'extrémité est amenée au capuchon 14 et qui est fixé mécaniquement à cet endroit. Pour cela on a formé, sur un angle du capuchon 14, une oreille 25 qui fait saillie sur la face extérieure du fond 142 du capuchon à peu près à la même hauteur que les pattes 22 et 23. Sur cette oreille 25 on a relié par collage le cordon électrique 24. Dans le cas de l'exemple de réalisation, repré- senté à la figure 6, du balai de collecteur, on n'a pas cons- titué le capuchon 14' sous la forme d'une tasse mais sous celle d'un étrier à profil en U qui vient en prise par ses branches 143' et 144' dressées à angle droit sur le fond 142' du capuchon sur le corps de balai 13 sur ses côtés opposés, et vient en prise à cet endroit, par des rainures longitudi- nales 26 qui se dressent à partir des branches en forme d'U 143', 144' vers l'intérieur, par complémentarité de forme, dans des rainures 27 formées à cet endroit dans le corps 13 du balai. Comme on peut le voir à la figure 6, les nervures longitudinales 26 sont obtenues en pliant à angle droit vers l'intérieur les extrémités libres des deux branches en forme d'U 143' et 144'. Le capuchon 14' est enfilé sur la tête du corps 13 du balai, en faisant passer les nervures longitudi- nales dans les rainures 27 et finalement en leur faisant coincer le capuchon 14' par son fond 142' sur la face fron- tale du corps 13 du balai. On ne peut pas voir l'organe de débranchement qui est aussi enfoncé ici dans le corps 13 du balai, sur la représentation en coupe de la figure 6. A la différence du balai de collecteur selon les figures 1 à 4, le cordon électrique 24, dans le cas du mode de réalisation de la figure 6, n'est pas fixé par collage au capuchon 14', mais est ancré dans la face frontale du corps 13 du balai, l'ancrage étant réalisé de la manière habituelle par compactage de l'extrémité du cordon dans la matière du corps 13 du balai. L'ancrage du cordon électrique 24 a lieu à proximité du côté du corps 13 du balai qui est situé à l'op- posé du côté par o l'on enfile le capuchon 14' en forme d'étrier, de telle sorte que l'organe de débranchement peut être enfoncé en parallèle à l'ancrage du cordon dans la même section frontale du corps 13 du balai. Dans le but d'enfiler le capuchon 14' sur le corps 13 du balai on a prévu, dans le fond 142' du capuchon un évidement 28 qui se termine libre- ment sur le bord du fond 142' du capuchon et qui se trouve en avant dans le sens de l'enfilage. La largeur de l'évidement 28 est réalisée de façon plus grande que le diamètre du cor- don électrique 24, de telle sorte que le capuchon 14' peut être enfilé sans entrave à travers le cordon électrique 24 sur la tête du corps 13 du balai, l'évidement 28 entourant le cordon électrique 24. R E V E N DI C A T I ON S 1 ) Balai de collecteur pour des machines électriques à col- lecteur, comprenant un corps (13) de balai qui peut s'user et qui est en une matière électriquement conductrice, corps (13) de balai sur le pied duquel est constituée une surface d'ap- pui (131) destinée à être mise sur un collecteur (10), et un organe de débranchement (17) qui est enfoncé dans la tête du corps (13) du balai, organe de débranchement (17) qui se trouve libre, lors d'une érosion du corps (13) du balai, jus- qu'à ce que celui-ci ait atteint une longueur résiduelle pré- déterminée et interrompe alors le passage du courant, caractérisé en ce que la tête du corps (13) du balai est recouverte par un capuchon plat (14) qui est ancré dans le corps (13) du balai et sur lequel prend appui l'organe de débranchement (17). 2 ) Balai de collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capuchon (14) est fabriqué en tôle élastique à ressorts. 3 ) Balai de collecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ancrage du capuchon (14) a lieu dans le corps (13) du balai au moyen de crochets (15) qui sont découpés dans le bord (141) du capuchon et sont coudés à partir de celui-ci, cro- chets (15) qui sont enfoncés dans des évidements (16) prati- qués dans le corps (13) du balai. 4 ) Balai de collecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que * les crochets (15) sont constitués de telle sorte que res- pectivement l'un des bords découpés (151) du crochet s'étende sur le côté du crochet qui est tourné vers le fond (142) du capuchon parallèlement au fond (142) du capuchon, * les évidements (16) pratiqués dans le corps (13) du balai sont délimités, en direction de la face frontale de tête du corps (13) du balai, respectivement par un épaulement (161) qui est orienté perpendiculairement à l'axe du corps de ba- lai et, * les crochets (15) sont coudés de telle sorte que les bords parallèles (151) du crochet viennent en prise par derrière sur les épaulements (161). ) Balai de collecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que * le capuchon (14) est constitué en forme d'étrier avec un profil en U et vient en prise, par des branches de 1'U (143', 144') qui se dressent à angle droit sur le fond (142') du capuchon avec le corps (13) du balai et, * l'ancrage du capuchon (14) a lieu au moyen de nervures lon- gitudinales (26) qui font saillie vers l'intérieur à partir des branches en U (143', 144'), nervures longitudinales (26) qui sont enfoncées dans des rainures (27) formées dans le corps (13) du balai. 6 ) Balai de collecteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que sur au moins un côté du bord (141) du capuchon (14) font saillie deux pattes (22, 23) situées à une certaine distance l'une de l'autre, à angle droit sur le côté extérieur du fond (142) du capuchon, qui est situé à l'opposé du corps (13) du balai. 7 ) Balai de collecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la distance entre les deux pattes (22, 23) a une dimension telle que l'on fait passer, entre les pattes (22, 23), une branche de ressort (211) d'un ressort de balai (21) qui ap- puie sur le côté extérieur du fond (142) du capuchon pour ap- pliquer le corps (13) de balai sur le collecteur (10) 80) Balai de collecteur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que sur le capuchon (14) se dresse une oreille (25) à laquelle est fixée par collage un cordon électrique (24) servant à faire passer le courant. 9 ) Balai de collecteur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que dans le fond (142') du capuchon (14') est prévu un évidement (28) à travers lequel on fait passer un cordon électrique (24) qui est ancré dans le corps (13) du balai. ) Balai de collecteur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'organe de débranchement (17) est incorporé dans un trou borgne (18) pratiqué axialement à partir de la tête du corps (13) du balai dans le corps (13) du balai et présente un or- gane de dégagement (19) qui coulisse dans le trou borgne (18) et qui est pressé par un ressort de compression (20) prenant appui sur le fond du capuchon (142) et sur l'organe de déga- gement (19) sur le fond du trou borgne (18).