Brevet FR2885742A1 — publié le 20061117

DISPOSITIF PORTE-BALAIS POUR MACHINE ELECTRIQUE TC>URNANTE A COLLECTEUR DOMAINE TECHNIQUE s L'invention concerne le domaine des dispositifs porte-balais pour machines électriques tournantes à collecteur. Elle concerne plus particulièrement les porte-balais offrant un encombrement réduit, avec un support placé perpendiculairement à l'axe de rotation du collecteur et muni d'un trou central o pour le passage de ce dernier. ETAT DE LA TECHNIQUE Nous trouvons dans l'art antérieur une très grande variété de portebalais dont le support est sensiblement orthogonal à l'axe de rotation du collecteur. 1s Certains d'entre eux utilisent des balais rainurés et guidés radialement. Ainsi, DE 27 24 520 (PAPST Motoren KG) divulgue un dispositif porte-balais avec un support en forme de plaque qui comporte une ouverture centrale pour le passage du collecteur et deux évidements qui s'étendent radialement à partir de l'ouverture centrale vers l'extérieur. L'extrémité externe de ces évidements est fermée et les bords de chaque évidement, orientés rcdialement, sont destinés à servir de guidage à un balai qui, grâce à des gorges dans lesquelles sont engagés lesdits bords, peut coulisser radialement pour venir en appui sur le collecteur. Les balais, de polarité électrique opposée, sont isolés électriquement l'un de l'autre. D'autre part, EP 0 258 132 (VALEC , pour diminuer l'encombrement des porte-balais comportant quatre balais ou plus, donne à la plaque-support de la conception précédente une structure en sandwich "isolant / conducteur / isolant", la partie centrale comprenant plusieurs secteurs métalliques, isolés les uns des autres et dans lequel des évidements sont ménagés, les bords métalliques de ces évidements faisant saillie et servant, comme dans DE 27 24 520, de guides au déplacement radial d as balais. L'invention a pour but de concevoir et réaliser des dispositifs portebalais à encombrement réduit qui, tout en continuant à assurer un bon guidage radial des balais et à offrir une bonne isolation électrique entre les balais de polarité opposée, soient plus faciles - et moins coûteux - à fabriquer, à assembler et à monter dans la machine électrique tournante. DESCRIPTION DE L'INVENTION o Un premier objet selon l'invention est un porte-balai pour ma chine électrique tournante à collecteur comprenant un support destiné à être placé perpendiculairement à l'axe de rotation du collecteur et muni d'un trou central pour le passage dudit collecteur, ainsi que n balais régulièrement répartis et disposés suivant une direction radiale, n étant un entier au moins égal à 2, les s balais étant munis de gorges sur deux de leurs faces latérales en vue de leur guidage radial et étant reliés à des moyens élastiques ayant pour fonction de les plaquer sur ledit collecteur, ledit porte-balai étant caractérisé en ce que ledit support comporte n logements, chacun de ces logements étant apte à recevoir un balai et son moyen élastique associé et possédant un fond sensiblement perpendiculaire à l'axe et une face supérieure ouverte parallèle audit fond, ladite face supérieure ouverte étant partiellement coiffée par deux lamelles rigides distinctes du support mais attachées à celui-ci de telle sorte qu'elles arrivent en saillie sur ladite face supérieure ouverte et s'engagent dans les gorges dudit balai en piégeant ainsi ledit balai dans ledit logement. Comme dans DE 27 24 520, les balais sont de forme prismatique allongée et sont disposés sur le porte-balai de telle sorte que leur grande longueur suit une direction radiale. Ils sont munis de gorges sur deux de leurs faces latérales en vue de leur guidage radial vers le collecteur. De préférence, les gorges sont en vis-à-vis: elles sont disposées symétriquement par rapport à un axe de symétrie du balai. Contrairement à DE 27 24 520 et EP 0 258 132, le support n'est pas une simple plaque mais une pièce, typiquement en matière plastique moulée, dans laquelle sont ménagés plusieurs logements destinés à recevoir lesdits balais. Les s balais sont placés dans les logements de telle sorte que leur; faces latérales munies de gorges soient perpendiculaires audit fond. Chaque logement est apte à recevoir une partie du balai correspondant. La partie du balai concernée est la partie comprise entre la face disposée sur le fond du logement et le plan joignant les gorges des faces latérales. ro Le logement est également apte à recevoir, au moins en partie, le moyen élastique qui agit sur le balai pour le plaquer contre le collecteur. Ledit moyen élastique est avantageusement un ressort dont une extrém té agit sur une extrémité dudit balai et l'autre extrémité est fixée sur le support. -s Avantageusement, le moyen élastique est un ressort de compression placé dans le prolongement axial du balai. Avantageusement, ledit ressort de compression est entièrement contenu dans ledit logement, en appui contre une paroi du logement perpendiculaire à la direction radiale. Le logement présente également une face supérieure ouverte parallèle au fond et partiellement coiffée par deux lamelles rigides. Cette face supérieure est ouverte pour laisser le passage au balai et à son moyen élastique associé lors du montage. Mais, une fois le logement équipé de son balai, l'ouverture de la face supérieure est ensuite limitée par la mise en place del; lamelles rigides sur le support. Ces lamelles, distinctes du support, sont disposées sur le support, au niveau de la face supérieure ouverte, en présentant chacune un bord en saillie sur ladite face supérieure ouverte, c'est-à-dire faisant relief par rapport aux parois latérales du logement. Lesdits bords en saillie son h parallèles à la direction radiale du balai et se trouvent en vis-à-vis l'un de l'autre. La distance entre les bords est inférieure à l'ouverture du logement, de sorte que les lames coiffent partiellement ladite face supérieure ouverte. Débordant sur ladite face supérieure ouverte, les bords des lames s'engagent dans les gorges du balai et piégent ainsi ledit balai dans le logement. Avantageusement, lorsque le moyen élastique est un ressort de compression placé dans le prolongement axial du balai, lesdites lamelles ont une longueur suffisamment grande et leurs bords en vis-à-vis sont disposés à une distance suffisamment faible l'un de l'autre pour que ledit ressort soit également piégé dans ledit logement. Le logement comprend également une paroi externe sensiblement perpendiculaire à ladite direction radiale. Lorsque le moyen élastique est un o ressort de compression placé dans le prolongement axial du balai, cette paroi sert d'appui pour le ressort de compression. En face de cette paroi, le logement présente une face ouverte pour permettre au balai d'entrer en contact avec le collecteur. Au cours du montage et jusqu'à mise en place du porte-balai sur le collecteur, on place temporairement un anneau dans le trou central de façon 1s à ce qu'il obture cette face ouverte. Le logement présente également des parois latérales, qui s'etendent suivant une direction globalement parallèle à la direction radiale du balai. De préférence ces parois sont discontinues pour permettre une circulation de l'air autour du balai et ainsi le refroidir. Il s'agit par exemple, disposées de façon plus ou moins bien alignée, d'une ou plusieurs protubérances supportant les plots de fixation des lamelles et de protubérances servant de butées radiales auxdites lamelles. Il n'est pas nécessaire que ces éléments soient parfaitement alignés, puisque ce sont les lamelles qui, en plus du guidage radial, assurent le maintien des balais - c'est-à-dire empêchent leur mobilité - suivant la direction orthoradiale. Les balais sont en un matériau carboné approprié, en général une nuance carbographitique, électrographitique ou métallographitique selon l'application de la machine tournante. Les lamelles, rigides, sont en un matériau approprié qui est adapté au matériau du balai pour permettre un contact glissant sous frottement faible des bords des lamelles dans les gorges du balai. Typiquement, on choisira les lamelles en un métal tel que le cuivre. s Chaque balai est relié électriquement par un conducteur souple, typiquement une tresse métallique, à une source de potentiel électrique ayant la polarité correspondant à celle du balai considéré. Typiquement, le balai est un prisme à section globalement rectangulaire et la tresse, scellée dans le balai, sort de celui-ci par une face d'extrémité. Avantageusement, on réalise les gorges du o balai sur les faces latérales du balai de sorte qu'elles délimitent un plan séparant, d'un côté, la partie du balai qui reste piégée dans le logement, le moyen élastique associé au balai étant en appui sur la partie correspondante de la face d'extrémité, et de l'autre côté, la partie du balai qui correspond à la partie de la face d'extrémité sur laquelle est attachée la tresse. Celleci, se 1s trouvant dans la partie du balai non piégée dans le logement, peut se déplacer librement dans un espace moins encombré. Un autre objet de l'invention est un procédé de fabrication et d'assemblage 20 d'un porte-balai pour machine électrique tournante à collecteur comprenant les étapes suivantes: a) réalisation, typiquement par moulage par injection de matière plastique, d'un support muni d'un trou central pour le passage du collecteur, l'empreinte du moule étant dessinée de telle sorte que ledit support comporte n logements régulièrement répartis autour de l'axe de rotation dudit collecteur, chacun de ces logements étant apte à recevoir un balai associé à un moyen élastique qui a pour fonction de plaquer ledit balai sur ledit collecteur et présentant une grande longueur dispos>ée suivant une direction radiale, chacun de ces logements possédant un fond sensiblement perpendiculaire à l'axe et présentant une face supérieure c uverte parallèle audit fond, ainsi qu'une une paroi externe sensiblement perpendiculaire à ladite direction radiale et, en vis-à-vis de cette paroi externe, une face interne ouverte; b) mise en place d'un anneau de maintien dans le trou central du support, la paroi externe de l'anneau venant obturer ladite face interne ouverte des s logements; c) mise en place dans lesdits logements de balais munis de gorges longitudinales sur deux de leurs faces latérales et mise en place des moyens élastiques, chacun desdits balais étant placé sur le fond de son logement de telle sorte que ses faces latérales munies de gorges soient perpendiculaires w audit fond; d) mise en place de lamelles rigides sur le support en les dispdsant au niveau de la face supérieure ouverte desdits logements de telle scrte que chaque lamelle présente un bord en saillie sur ladite face supérieure ouverte du logement, chaque bord étant parallèle à ladite direction radiale et en vis-à- vis du bord de l'autre lamelle, la distance entre lesdits bord! étant inférieure à l'ouverture du logement, de sorte que les lames coiffent partiellement ladite face supérieure ouverte; e) fixation des dites lamelles sur ledit support, se traduisant par le piégeage desdits balais dans leurs logements respectifs. De préférence, lesdits moyens élastiques sont des ressorts de compression placés dans le prolongement axial des balais. De préférence, ces ressorts de compression sont mis dans l'alignement du balai et comprimée au moment du montage de telle sorte que chaque ensemble balai + ressort comprimé ainsi obtenu puisse être introduit à l'intérieur de chaque logement. De préférence, on utilise des lamelles qui ont une longueur suffisamment grande et on dispose leurs bords en vis-à-vis à une distance suffisamment faible l'url de l'autre pour que lesdites lamelles puissent piéger également ledit ressort de compression dans ledit logement. 1s De préférence, le balai utilisé est connecté à sa source de polarité par une tresse scellée dans le balai qui sort de celui-ci par une face d'extrémité correspondant à la section du balai. Avantageusement, on utilise des balais prismatiques dont les faces latérales sont gravées de gorges longitudinales s délimitant un plan qui sépare, d'un côté, la partie du balai qui reste piégée dans le logement, et de l'autre celle sur laquelle est attachée la tresse. Une fois le balai piégé, la tresse peut se déplacer dans un espace non encombré. Un autre objet de l'invention est un moteur électrique à collecteur muni d'un o porte-balai selon l'invention. FIGURES La figure 1 illustre, en vue de dessus, un porte-balai selon l'invenion. La figure 2 illustre, en projection axonométrique, une partie cludit porte-balai avec, à l'arrière-plan un logement destiné à recevoir un balai et son moyen élastique associé. La figure 3 illustre, en projection axonométrique, et la figure 4 illustre, en projection radiale arrière, le logement de la figure 2, à un moment du montage du porte-balai, où le balai et son ressort ont été déposés, mais avant que les lamelles aient été mises en place. EXEMPLE (figures 1 à 4) Le porte-balai 1 illustré dans les figures 1 à 4 est destiné à équiper un moteur électrique pour application typique II comprend un support 10 muni d'un trou central 5 pour le passage du collecteur et destiné à être placé perpendiculairement à l'axe de rotation, ainsi que 4 balais 20 régulièrement répartis et présentant leur plus grande longueur selon une direction radiale. Chacun des balais est un prisme dont les faces s latérales 21 et 22 sont munies des gorges 25 et 26 orientées longitudinalement, c'est-à-dire dans la direction de la plus grande dimension du prisme. Les gorges 25 et 26 sont en vis-à-vis l'une de l'autre. Le balai est relié à un ressort de compression 40 qui a pour fonction de plaquer ledit balai sur le collecteur. Le support 10 comporte 4 logements. Chacun de ces logements, apte à recevoir ro un balai et son ressort associé, possède un fond 51 sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation du collecteur et une face supérieure ouverte parallèle audit fond. Ladite face supérieure ouverte est partiellement coiffée par deux lamelles rigides 60 et 61, distinctes du support mais attachées à celui-ci de telle sorte qu'elles arrivent en saillie sur ladite face supérieure 1s ouverte en s'engageant dans les gorges longitudinales 25 et 26 dudit balai et piégent ainsi ledit balai dans ledit logement. Le balai est posé sur le fond 51 du logement de telle sorte que ses faces latérales 21 et 22 munies des gorges 25 et 26 soient perpendiculaires audit fond. Le logement est apte à recevoir la partie du balai qui est comprise entre la face disposée sur le fond du logement et le plan joignant les gorges 25 et 26 des faces latérales. Le ressort de compression 40, placé dans le prolongement axial du balai, agit dans la direction radiale. Le logement présente également une face supérieure ouverte parallèle au fond et partiellement coiffée par deux lamelles rigides 60 et 61. Ces lamelles, distinctes du support, sont disposées sur le support en ayant c lacune un bord 65 et 66 en saillie sur la face supérieure ouverte. Chacun de ces bords de lamelle, parallèle à la direction radiale du balai, arrive en surplomb et dépasse l'une des parois latérales (discontinues) du logement qui se trouvent en vis-à-vis. La distance entre les bords 65 et 66 est inférieure à la largeur de la face supérieure ouverte du logement, de sorte que les lames coiffent partiellement celle-ci. Débordant sur ladite face supérieure ouverte, les bords des lames 65 et 66 s'engagent dans les gorges longitudinales 25 et 26 du balai et piègent ainsi ledit balai dans le logement. Les lamelles 60 et 61 on.. une longueur s suffisamment grande et leurs bords 65 et 66 sont disposés à une distance suffisamment faible l'un de l'autre pour qu'elles puissent piéger également le ressort 40 dans ledit logement. Le logement comprend également une paroi externe 55 sensiblement Io perpendiculaire à la direction radiale du balai. Cette paroi sert d'appui pour le ressort de compression 40. En face de cette paroi, le logement présente une face ouverte pour permettre au balai d'entrer en contact avec le collecteur. Au cours du montage et jusqu'à mise en place du portebalai sur le collecteur, on place temporairement un anneau dans le trou central de façon à ce qu'il s obture cette face ouverte. Le logement présente également des parois latérales, globalement parallèles à la direction radiale du balai. Elles sont discontinues pour permettre une circulation de l'air autour du balai et ainsi le refroidir. Elles comprennent, approximativement alignées, deux protubérances supportant les plots de fixation (51 et 52; 53 et 54) des lamelles et deux protubérances de maintien (56 et 58; 57 et 59) qui complètent l'immobilisation dans les directions radiale, axiale et orthoradiale des lamelles. Les balais sont en nuance carbographitique. Les lamelles sont en cuivre. Chaque balai est relié électriquement par une tresse métallique 70 à une source de potentiel électrique ayant la polarité désirée. La tresse est scellée en un point d'une face d'extrémité 27 du balai. Le balai est placé dans le logement de telle sorte que cette face d'extrémité se trouve à l'extérieur. Les gorges 25 et 26 sont réalisées sur les faces latérales 21 et 22 du balai de sorte qu'elles délimitent un plan séparant, d'un côté, la partie du balai qui reste - 10- piégée dans le logement, le ressort 40 étant en appui sur la partie correspondante 28 de la face d'extrémité 27, et de l'autre côté, la partie du balai qui comprend la partie 29 de la face d'extrémité 27 sur laquelle est attachée la tresse 70, celle-ci pouvant ainsi se déplacer dans un espace non encombré. REVENDICATIONS 1) Porte-balai (1) pour machine électrique tournante à collecteur comprenant un support (10) destiné à être placé perpendiculairement à l'axe de rotation s dudit collecteur et muni d'un trou central (5) pour le passage dudit collecteur, ainsi que n balais (20) régulièrement répartis et disposés suivant une direction radiale, n étant un entier au moins égal à 2, les balais étant munis de gorges (25, 26) sur deux de leurs faces latérales (21, 22) en vue de leur guidage radial et étant reliés à des moyens élastiques (40) ayant pour w fonction de les plaquer sur ledit collecteur, ledit porte-balai Estant caractérisé en ce que ledit support comporte n logements (50), cf acun de ces n logements étant apte à recevoir un balai et son moyen élastique associé et possédant un fond (51) sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation du collecteur et une face supérieure ouverte parallèle audit fond, ladite face 15 supérieure ouverte étant partiellement coiffée par deux lamelles rigides (60, 61) distinctes du support mais attachées à celui-ci de telle sorte qu'elles arrivent en saillie sur ladite face supérieure ouverte et s'engagent dans les gorges (25, 26) dudit balai en piégeant ainsi ledit balai dans ledit logement. 2) Porte-balai (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites lamelles rigides (60, 61) sont disposées sur ledit support en présentant chacune un bord (65, 66) en saillie sur ladite face supérieure ouverte du logement, chaque bord étant parallèle à la direction radiale et en vis-à-vis du bord de l'autre lamelle, la distance entre lesdits bords étant inférieure à l'ouverture du logement, de sorte que les lames coiffent partiellement ladite face supérieure ouverte. 3) Porte-balai (1) selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit moyen élastique est un ressort de compression placé dans le prolongement 30 axial du balai. 4) Porte-balai (1) selon la revendication 3 dans lequel ledit logement comprend une paroi externe (55) sensiblement perpendiculaire à ladite direction radiale, ladite paroi externe servant d'appui pou. ledit ressort de compression (40). 5) Porte-balai (1) selon la revendication 3 ou 4 dans lequel lesdites lamelles ont une longueur suffisamment grande et leurs bords en vis-à-vi; sont disposés à une distance suffisamment faible l'un de l'autre pour qu'elle; puissent piéger Io également ledit ressort dans ledit logement. 6) Porte-balai (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel ledit logement (50) comprend également des parois latérales qui s'étendent suivant une direction globalement parallèle à la direction radiale du balai et s qui sont discontinues pour permettre une circulation d'air autour du balai. 7) Porte-balai (1) selon la revendication 6 dans lequel lesdites; parois latérales discontinues regroupent, disposées de façon plus ou moins bien alignée, une ou plusieurs protubérances supportant les plots de fixation des lamelles (51 + 52, 53 + 54) et de protubérances de maintien (56 + 58; 57 + 59) desdites lamelles 8) Porte-balai (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel les balais sont en un matériau carboné, typiquement une nuance carbographitique, électrographitique ou métallographitique, et les lamelles rigides sont en un matériau adapté au matériau du balai pour permettre un contact glissant sous frottement faible desdits bords de lamelles dans lesdites gorges de balai, typiquement un métal tel que le cuivre. 9) Porte-balai (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel le balai est raccordé électriquement à une source de polari. .é par une tresse (70) scellée dans le balai et qui sort de celui-ci par une face d'extrémité (27). 10) Porte-balai (1) selon la revendication 9 dans lequel les gorges ((25, 26) des faces latérales (21, 22) du balai délimitent un plan séparait, d'un côté, la partie du balai qui reste piégée dans le logement, le moyen élastique (40) associé au balai étant en appui sur la partie correspondante (28) de la face d'extrémité, et de l'autre côté, la partie du balai qui comprend la partie (29) de la face d'extrémité sur laquelle est attachée la tresse. 11) Procédé de fabrication et d'assemblage d'un porte-balai ( pour machine électrique tournante à collecteur comprenant les étapes suivantes: a) réalisation, typiquement par moulage par injection de matière plastique, d'un support (10) muni d'un trou central (5) pour le passage du collecteur, l'empreinte du moule étant dessinée de telle sorte que ledit support comporte n logements (50) régulièrement répartis autour de l'axe de rotation dudit collecteur, chacun de ces logements étant apte à recevoir un balai (20) associé à un moyen élastique (40) qui a pour fonction de plaquer ledit balai sur ledit collecteur et présentant une grande longueur disposée suivant une direction radiale, chacun de ces logements possédant un fond (51) sensiblement perpendiculaire à l'axe et présentant une face supérieure ouverte parallèle audit fond, ainsi qu'une une paroi externe (55) sensiblement perpendiculaire à ladite direction radiale et, en vis-à-vis de ladite paroi externe, une face interne ouverte; b) mise en place d'un anneau de maintien dans le trou central du support, la paroi externe de l'anneau venant obturer ladite face interne ouverte desdits logements; c) mise en place dans lesdits logements de balais munis de gorges 30 longitudinales sur deux de leurs faces latérales et mise en place des moyens élastiques, chacun desdits balais étant placé sur le fond de son logement de telle sorte que ses faces latérales munies de gorges soient perpendiculaires audit fond; d) mise en place de lamelles rigides (60,61) sur ledit support en les disposant au niveau de la face supérieure ouverte desdits logements de telle sorte que s chacune présente un bord (65, 66) en saillie sur ladite face supérieure ouverte du logement, chaque bord étant parallèle à ladite direction radiale et en vis-à-vis du bord de l'autre lamelle, la distance entre les bords étant inférieure à l'ouverture du logement, de sorte que les lames coiffent partiellement ladite face supérieure ouverte; w e) fixation des dites lamelles sur ledit support, se traduisant par le piégeage desdits balais dans leurs logements respectifs. 12) Procédé de fabrication et d'assemblage d'un porte-balai (1) pour machine électrique tournante à collecteur selon la revendication 11 dans lequel lesdits moyens élastiques sont des ressorts de compression disposés dans le prolongement axial des balais. 13) Procédé de fabrication et d'assemblage d'un porte-balai (1) pour machine électrique tournante à collecteur selon la revendication 1 dans lequel, au cours de l'étape c), lesdits ressorts de compression, cisposés dans le prolongement axial des balais, sont comprimés de telle sorte que chaque ensemble balai + ressort comprimé puisse être introduit à l'intérieur de chaque logement. 14) Procédé de fabrication et d'assemblage d'un porte-balai (1) pour machine électrique tournante à collecteur selon la revendication 13 dans lequel on utilise des lamelles qui ont une longueur suffisamment gran de et on dispose leurs bords en vis-à-vis à une distance suffisamment faible l'un de l'autre pour que lesdites lamelles puissent piéger également ledit ressort de compression dans ledit logement. - 15- 15) Procédé de fabrication et d'assemblage d'un porte-balai (1) pour machine électrique tournante à collecteur selon l'une quelconque deys revendications 11 à 14 dans lequel le balai (20) utilisé comprend une tresse (70) scellée qui sort de celui-ci par une face d'extrémité (27) , ses faces latérales (21, 22) étant gravées de gorges longitidinales (25, 26) délimitant ur plan qui sépare sur la face d'extrémité, d'un côté, une première partie dessinée à entrer en contact avec ledit moyen élastique (40), et de l'autre côte, une deuxième partie sur laquelle est attachée ladite tresse et dans lequel on dépose ledit balai dans le logement de telle sorte que la première partie est piégée dans ledit logement lors de la fixation des lamelles (60, 61) sur le support. 16) Moteur électrique à collecteur muni d'un porte-balai selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.