Brevet FR2833423A1 — publié le 20030613

MOTEUR ELECTRIQUE A COLLECTEUR EQUIPE D'UN DISPOSITIF DE REDUCTION DES PERTURBATIONS ELECTROMAGNETIQUES La présente invention concerne un moteur électrique à collecteur équipé d'un dispositif de réduction des perturbations électromagnétiques, ce moteur comportant au moins deux balais agencés pour frotter sur le collecteur, ces balais étant chacun monté dans un porte-balai et étant chacun sollicité par au moins un organe ressort en direction dudit collecteur. Les moteurs électriques à collecteur sont bien connus et peuvent être soit des moteurs à courant continu, soit des moteurs à courant alternatif possédant un rotor pourvu d'un induit et un stator pourvu de plusieurs inducteurs. Le collecteur est un ensemble de lames conductrices isolées les unes des autres et reliées aux sections du bobinage formant l'induit du moteur. Ces lames conductrices sont assemblées pour former un bloc cylindrique sur lequel frottent des balais appelés communément des charbons, ces balais étant habituellement constitués de petits blocs de graphite. e Le collecteur permet le passage du courant entre une partie fixe et une partie mobile du moteur, soit des balais vers l'induit pour l'alimenter en version moteur, soit de l'induit vers les balais pour redresser le courant induit en version génératrice. Cependant lors du passage du courant entre les balais qui sont habituellement fixes et le collecteur qui tourne habituellement à très grande vitesse, par exemple entre 25 et 40 000 tours/mn, la commutation électrique n'est pas franche, elle est intermittente à fréquence élevée et génère des perturbations électromagnétiques qui se répercutent sur les caractéristiques de fonctionnement du moteur. Pour réduire ces perturbations électromagnétiques parasites, il est connu d'ajouter, dans le circuit électrique d'alimentation du collecteur, des self-inductances et/ou des condensateurs et/ou tout autre composant électromagnétique. Outre leur prix de revient, ces composants, qui sont des pièces rapportées, compliquent l'assemblage du moteur et génèrent des sources potentielles de défaut, réduisant la qualité du moteur. La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un moteur électrique à collecteur équipé d'un dispositif anti-parasitage intégré, sans composant électromagnétique rapporté, simple, très économique, efficace et très fiable. Dans ce but, l'invention concerne un moteur électrique du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce que le dispositif de réduction des perturbations électromagnétiques comporte au moins un desdits organes ressort, cet organe ressort étant relié à un circuit d'alimentation électrique et étant agencé pour former au moins partiellement une bobine à induction. De manière préférentielle, la bobine à induction est formée par au moins une partie hélicoïdale dudit organe ressort, cette partie hélicoïdale étant constituée par au moins un fil métallique à âme pleine enroulé en spires, les spires étant isolées électriquement les unes des autres par un isolant. Si les spires sont non jointives, l'isolant peut être formé par l'air, sinon il peut être constitué par un revêtement électriquement isolant entourant ledit fil métallique. Dans une forme de réalisation préférée, au moins une extrémité de l'organe ressort est connectée à une borne de raccordement électrique du circuit d'alimentation dudit collecteur, l'autre extrémité étant connectée au balai, cet organe ressort étant monté en série dans le circuit d'alimentation du collecteur. Dans la forme de réalisation préférée, le dispositif de réduction des perturbations électromagnétiques comporte au moins un noyau magnétique disposé à l'intérieur de la partie hélicoïdale de l'organe ressort. L'organe ressort peut être monté dans le porte-balai dans l'axe dudit balai. Dans ce cas, le noyau peut être asservi à l'organe ressort et peut être guidé en translation axiale dans ledit porte-balai. L'organe ressort peut aussi être monté sur le porte-balai suivant un axe distinct de l'axe dudit balai. Dans ce cas, le noyau peut être monté fixe sur le porte-balai et peut être agencé pour former l'axe de l'organe ressort. Cet organe ressort peut être choisi dans le groupe comportant au moins un ressort cylindrique de compression ou de traction, un ressort à action angulaire, un ressort conique à volute ou non, un ressort à spirale à volute ou non. La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante de deux exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe d'une première forme de réalisation d'un moteur électrique à collecteur équipé d'un dispositif de réduction des perturbations électromagnétiques selon l'invention, la figure 2 est une vue en coupe d'une seconde forme de réalisation d'un moteur électrique à collecteur selon l'invention, et les figures 3 et 4 sont des vues respectivement suivant les flèches III et IV du moteur de la figure 2. En référence aux figures, le moteur électrique à collecteur 10,20 selon l'invention n'est pas représenté dans sa totalité. Pour une question de clarté des figures, seul est représenté le collecteur 1 coopérant avec un balai 2 monté dans un porte-balai 3,4. Le moteur électrique 10,20 concerné par l'invention peut être tout type de moteur électrique à courant continu ou à courant alternatif, formé d'un rotor et d'un stator coaxiaux et logés dans une carcasse, le rotor possédant un induit couplé électriquement à un collecteur et le stator possédant plusieurs inducteurs montés en série ou en parallèle. De manière habituelle, le rotor est sensiblement cylindrique et mobile en rotation à l'intérieur du stator fixe. On peut dans certains cas prévoir que le rotor est annulaire et mobile en rotation autour d'un stator sensiblement cylindrique et fixe. Dans tous les cas, le collecteur 1 est associé à au moins deux balais 2, chacun étant formé d'un bloc en graphite et sollicité par un organe ressort 5,6 en direction du collecteur 1. Cet organe ressort 5,6 a pour fonction de garantir une pression suffisante du balai 2 sur le collecteur 1 afin d'assurer un bon contact électrique entre eux et une bonne commutation électrique sans coupure, ni arc électrique. Dans la figure 1, l'organe ressort 5 est constitué d'un ressort cylindrique hélicoïdal de compression monté dans le porte-balai 3, entre le balai 2 et le fond du porte-balai 3 et coaxialement au balai 2. Cet organe ressort 5 exerce sur le balai une force de pression dirigée dans l'axe du balai 2 en direction du collecteur 1. Dans les figures 2 à 4, l'organe ressort 6 est constitué d'un ressort à action angulaire. Il comporte une portion cylindrique hélicoïdale 60 désaxée par rapport au balai 2 et deux extrémités 61,62 s'étendant radialement, une 61 étant fixée au porte-balai 5 et l'autre 62 étant en appui sur le balai 2 et apte à exercer une force de pression dirigée dans l'axe du balai 2 en direction du collecteur 1. Dans ce cas, le porte-balai 4 comporte au moins un logement de guidage 40 pour le balai 2 et une portion saillante 41 sur laquelle est monté l'organe ressort 6. Selon l'invention, on utilise avantageusement au moins un des organes ressort 5,6 existant, associé à un balai 2 pour réaliser un dispositif de réduction des perturbations électromagnétiques 7,8 intégré et non rapporté dans ledit moteur électrique 10,20. A cet effet, on alimente en courant électrique cet organe ressort 5,6 correspondant, par un circuit d'alimentation électrique et notamment le circuit d'alimentation du collecteur 1. Cet organe ressort 5,6, qui est constitué au moins en partie d'une portion cylindrique hélicoïdale 50,60 formée d'un fil métallique à âme pleine enroulé en spires non jointives, se transforme en une bobine à induction à air, sans noyau. Une des extrémités 51,61 de l'organe ressort 5,6 est connectée au circuit d'alimentation du collecteur 1 par une borne de raccordement 73,83 (cf. fig. 1,2, 3), l'autre extrémité 52,62 étant connectée électriquement au balai 2 qui lui est associé, lui-même étant en contact électrique avec le collecteur 1. Ainsi, l'organe ressort 5,6 est monté en série avec le balai 2. Le fil métallique utilisé pour former la partie hélicoïdale 50,60 de l'organe ressort 5,6 est par conséquent choisi pour avoir des caractéristiques ressort et de conduction électrique. Il est par exemple réalisé en fer, en cuivre, en alliage métallique ou en toute autre matière équivalente. Il peut être ou non entouré d'un revêtement électriquement isolant, tel qu'un vernis, une gaine synthétique ou tout autre isolant équivalent. Si ce fil métallique n'est pas entouré d'un revêtement isolant, la partie hélicoïdale 50,60 doit alors être formée de spires non jointives, l'isolation électrique étant assurée par l'air ambiant. Pour augmenter le coefficient d'induction L de la bobine à induction formée par la partie hélicoïdale 50,60 de l'organe ressort 5,6, on ajoute un noyau 70,80 réalisé dans un matériau présentant une certaine résistance magnétique par exemple en fer, en ferrite ou toute autre matière équivalente. Ce noyau 70,80 peut avoir des formes diverses mais a, dans les exemples illustrés, une forme cylindrique et est logé à l'intérieur de la partie hélicoïdale 50,60 de l'organe ressort 5,6. Dans la figure 1, le noyau 70 est asservi par l'organe ressort 5. Il comporte une embase 71 solidaire de l'extrémité 52 de l'organe ressort 5, cette embase étant en appui sur le balai 2. Il comporte une extrémité libre 72 saillante du porte-balai 3 au travers d'un alésage 30 moyennant un jeu de fonctionnement qui lui permet de coulisser axialement en fonction de la position de l'organe ressort 5. Dans les figures 2 à 4, le noyau 80 est fixe. Il comporte une extrémité 81 logée en force dans un alésage 42 prévu dans la portion saillante 41 du porte-balai 4 et une extrémité libre 82 saillante de la partie hélicoïdale 60 de l'organe ressort 6. Ce noyau 80 constitue l'axe de cet organe ressort 6. L'organe ressort 5,6 utilisé comme bobine à induction peut avoir des formes différentes selon le mode de construction du moteur électrique à collecteur 10,20. Il peut par exemple être du type ressort conique, ressort conique à volute, ressort cylindrique à traction, ressort à spirale, ressort à spirale à volute, etc. Dans tous les cas, l'organe ressort 5,6 présente une partie hélicoïdale formée par un fil métallique à âme pleine enroulé en spires jointes ou non, cette partie hélicoïdale étant alimentée électriquement pour former une bobine à induction. Il ressort clairement de cette description que l'invention permet de résoudre simplement le problème posé en utilisant au moins un composant existant dans un moteur électrique à collecteur traditionnel et en attribuant à ce composant une fonction supplémentaire. Cette particularité permet d'intégrer dans le moteur électrique à collecteur un dispositif de réduction des perturbations électromagnétiques à moindre coût, sans composant électromagnétique ajouté et sans générer de sources potentielles de défaut. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier tout en restant dans l'étendue de la protection définie dans les revendications annexées. Revendications 1. Moteur électrique à collecteur (10,20) équipé d'un dispositif de réduction des perturbations électromagnétiques (7,8), ce moteur comportant au moins deux balais (2) agencés pour frotter sur le collecteur (1), ces balais étant chacun monté dans un porte-balai (3,4) et sollicité par au moins un organe ressort (5,6) en direction dudit collecteur (1), caractérisé en ce que ledit dispositif de réduction des perturbations électromagnétiques (7,8) comporte au moins un desdits organes ressort (5,6), cet organe ressort (5,6) étant relié à un circuit d'alimentation électrique et étant agencé pour former au moins partiellement une bobine à induction. 2. Moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite bobine à induction est formée par au moins une partie hélicoïdale (50,60) dudit organe ressort (5,6), cette partie hélicoïdale (50,60) étant constituée par au moins un fil métallique à âme pleine enroulé en spires, les spires étant isolées électriquement les unes des autres par un isolant. 3. Moteur électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les spires sont non jointives et en ce que l'isolant est formé par l'air. 4. Moteur électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'isolant est constitué par un revêtement électriquement isolant entourant ledit fil métallique. 5. Moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une extrémité (51,61) dudit organe ressort (5,6) est connectée à une borne de raccordement électrique (73,83) du circuit d'alimentation dudit collecteur (1), l'autre extrémité (52,62) étant connectée audit balai (2). 6. Moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe ressort (5,6) est monté en série dans ledit circuit d'alimentation dudit collecteur (1). 7. Moteur électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dispositif de réduction des perturbations électromagnétiques (7,8) comporte au moins un noyau (70,80) magnétique disposé à l'intérieur de la partie hélicoïdale (50,60) dudit organe ressort (5,6). 8. Moteur électrique selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'organe ressort (5) est monté dans le porte-balai (3) dans l'axe dudit balai (2). 9. Moteur électrique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le noyau (70) est agencé pour être asservi audit organe ressort (5) et pour être guidé en translation axiale dans ledit porte-balai (3). 10. Moteur électrique selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'organe ressort (6) est monté sur le porte-balai (4) suivant un axe distinct de l'axe dudit balai (2). 11. Moteur électrique selon la revendication 10, caractérisé en ce que le noyau (80) est monté fixe sur ledit porte-balai (4) et est agencé pour former l'axe dudit organe ressort (6). 12. Moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe ressort (5,6) est choisi dans le groupe comportant au moins un ressort cylindrique de compression ou de traction, un ressort à action angulaire, un ressort conique à volute ou non, un ressort à spirale à volute ou non.