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ayant pour obet : " Collecteur pour petits moteurs électriques et procédé de fabrication
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L'invention se rapporte à un collecteur pour petits moteurs à courant continu, utilisés par exemple' dans les jouets et dans les petite appareils électroménagers. Les segments d'un tel collecteur sont généralement constitués par autant de plaquettes conductri- ces isolées électriquement l'une de l'autre et montée . sur un corps isolant fixé sur le rotor du moteur et de telle façon que, pendant la rotation du rotor, chaque balai du moteur passe sans interruption du courant de chaque segment au suivant.
On peut faire de tels collecteurs, par exemple en recourbant trois petites plaquettes métalliques jusqu'à ce qu'elles atteignent un certain rayon de courbe, et en les montant par après sur l'axe du rotor.
De telle façon, on obtient un collecteur cylindrique formé par les trois plaquettes dont chacune est électriquement isolée des deux autres et de l'axe du rotor. Il ' est toutefois difficile de recourber les plaquettes avec une précision telle que le rayon de courbe intérieur soit toujours le même et égal au ryon de courbe de la surface du rotor sur laquelle ces plaquettes devront être fixées. Après montage, on obtient ainsi un collecteur non-cylindrique.
Ceci donne comme résultat que les balais du collecteur, qui devraient donneruncon- tact permanent avec cette surface, ne peuvent plus
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maintenir ce contact aux grande$ vitesses de rotation, parce que ceci demande des balais de trop grandes accé- lérations. Ainsi ces balais, au lieu de glisser, commenceront à sauter sur le collecteur. Ceci diminue grandement la durée de vie du moteur. En outre, le montage de cee plaquettes sur le rotor est une opération délicate et d'une assez longue durée. On peut également, par une opération mécanique (par exemple, en polissant) donner au collecteur une surface bien cylindrique.
En somme, la fabrication d'un tel collecteur représente une opération délicate et de longue durée et demande une grande partie du prix )/revient du moteur.
L'invention a pour but de fabriquer un collecteur sur lequel les balais peuvent glisser en contact permanent, sans que ceux-ci nécessitent des accélérations impossibles à recevoir, et d'obtenir ainsi pour le moteur une plus longue durée de vie.
L'invention a également pour but de fabriquer un collecteur sans utilisation d'opérations de fabrica- tion difficiles, et de permettre ainsi une fabrication automatisée et en masse.
Selon l'invention, chaque plaquette a la forme d'une lamelle plate et mince avec une ou plusieurs ouvertures, et le corps isolant dans lequel ces plaquettes sont montées consiste en deux parties, dont l'une est située d'un côté de chaque .lamelle , et l'autre de l'autre coté, et qui sont reliées ensemble à travers les ouvertures laissées entre les lamelles et les ouver- tures dans les lamelles, de sorte que celles-ci sont fixées dans le corps isolant de telle façon que toutes
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les lamelles se trouvent dans un plan commun et perpen- diculaire à l'axe du rotor..
Toujours selon l'invention, on peut fabriquer plusieurs de ces collecteurs,en trois opérations, à partir d'une marne plaque en matière conductrice de laquelle les lamelles seront poinçonnées et sur laquelle on a réservé autant de parties de la surface qu'il y a de collecteurs à fabriquer à partir de celle-ci, la pre mière opération étant le poinçonnage, dans chacune desdites parties de la surface, des ouvertures à laisser entre les lamelles futures du collecteur à fabriquer dans cette partie et des ouvertures à faire dans ces lamelles, sans toutefois poinçonner les borda extérieurs de chaque lamelle , de sorte que ladite plaque en matière conductrice reste encore entière-, la seconde opération étant la moulage,
dans chacune desdites parties de la surface, dudit corps isolant qui s'étend de chaque coté des lamelles futures et dont un côté est relié à l'autre à travers les ouvertures poinçonnées pendant la première opération, la troisième opération étant le poinçonnage dans chacune desdites parties de la surface, des borde extérieurs de chaque lamelle, ce qui correspond à détacher de la plaque un collecteur fini. Grâce au fait que le moulage du corps isolant s'effectue quand les lamelles sont encore fixées à la plaque, on obtient que les lamelles restent parfaitement coplanaires pendant le moulage. De tels collecteurs pourront alors tourner à grande vitesse, sans que les balais nécessitent de grandes accélérations pour maintenir le contact.
Il est également clair qu'un tel procédé permet une fabrication en masse.
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Une explication plus détaillée est donnée ciaprès à l'aide d'un exemple et: de quelques'figurée.
La figure 1 montre une coupe d'un Collecteur cylindrique selon un plan perpendiculaire à l'axe du rotor. Ce collecteur comporte des plaquettes recourbées et ayant un rayon de courbe intérieur qui est inférieur au rayon de courbe de la surface sur laquelle elles sont fixées.
La figure 2 montre un collecteur selon l'invention, ayant la forme d'un disque plat, vu d'une part de face, selon l'axe du rotor et d'autre part en coupe, selon un plan qui contient de même axe.
La figure 3 montre la plaque en matière conductrice après une opération de poinçonnage préparatoire.
La figure 4 montre la plaque après la première opération, donc après poinçonnage des ouvertures à laisser entre les lamelles futures du collecteur et des ouvertures dans les lamelles. On peut diviser la plaque en plusieurs parties dont chacune est réservée pour la fabrication d'un collecteur. Les parties ont été déposées selon des lignes et des colonnes.
La figure 5 montre la plaque après la deuxième opération, done après moulage des corps isolants..
Dans cet exemple, ces corps ont une surface de révolution.
"a" montre une vue de face de la plaque et "b" une coupe selon un plan perpendiculaire à la surface de la plaque et contenant les axes de révolution d'une même ligne.
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La figure 6 montre la même plaque selon la figure 5. Les bords extérieurs de chaque lamelle sont dessinés en lignes grasses. C'est le long de ces bords que les collecteurs seront détachés de la plaque par poinçonnage dans la troisième opération.
Dans la figure 1, on peut voir clairement qu'aux grandes vitesses du rotor, les balais commenceront à sauter sur le collecteur. Ces balais sont maintenus en contact avec le collecteur grâce à des ressorts qui donnent les accélérations nécessaires pour maintenir ce contact. Aux grandes vitesses toutefois, ces ressorts ne donnent pas assez de poussée pour donner les accélérations nécessaires. Cette poussée doit même être réduite autant que possible pour minimiser la friction des basais.
Dans la figure 2, on a donné au collecteur, selon l'invention, la forme d'un disque plat contenant trois lamelles en forme de secteur de cercle, qui sont tenues ensemble par un corps isolant en forme de corps de révolution. Dans chaque lamelle, on a enlevé la partie intérieure du secteur, de sorte que, montées ensemble, elles forment un anneau plat. On peut voir que le corps isolant existe en deux parties qui s'étendent de chaque coté du disque formé par les lamelles. On peut également voir que ces deux parties se tiennent ensemble à travers les ouvertures laissées entre les lamelles, et qu'elles serrent les lamelles dans le corps isolant. On ne peut toutefois pas voir qui chaque lamelle a encore des trous à travers lesquels les deux parties'se tiennent également ensemble.
De telle façon,
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les lamelles ne sont pas seulement serrées, mais complètement fixées dans le corps isolant. Ce corps isolant est moulé autour des lamelles. On peut également voir dans la figure qu'à travers l'anneau plat, formé par les lamelles, il y a une partie du corps isolant qui relie les deux cotés du corps. Dans cette partie du corps, on peut laisser une ouverture cylindrique, comme le montre la figure 2, ainsi qu'on peut passer l'axe du rotor à travers cette ouverture. Il faut bien veiller que cet axe soit bien perpendiculaire au plan formé par les lamelles du collecteur, sinon les balais du collecteur devraient subir desélérations impossibles pour maintenir le contact.
Si le diamètre de l'ouverture est de très peu inférieur au diamètre de l'axe du rotor,le collecteur pourra facilement être serré sur cet axe, ce qui donne une grande facilité du montage d'un tel collecteur sur le rotor du moteur. Le bord extérieur de chaque lamelle comporte une saillie à laquelle on peut souder facilement les fils de connexion avec les enroulements du rotor. Cette saillie fait partie de chaque lamelle et comporte de préférence quelques trous pour faciliter la soudure.
Une des méthodes possibles de fabrication d'un tel collecteur est décrite ci-après. On veut fabriquer plusieurs de tels collecteurs à la fois à partir d'une plaque en matière dure et conductrice, par exemple en bronze phosphore, dimensions 165 mm x 165 mm. x 0, 2 mm. Dans la figure 3 , on voit que la plaque e st di- visée en 36 parties. Dans chaque partie sera formé un collecteur. La plaque subit d'abord une opération de
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poinçonnage préparatoire. Pour chaque collecteur sont poinçonnée trois trous 1 écartés de 1200 sur une petite circonférence de cercle. En même temps, sont poinçonnés trois trous 2 également écartés de 1200 sur une plus grande circonférence de cercle concentrique.
Chaque trou 1 ce trouve sur un rayon à travers un trou 2 correspondant. De la discussion de la figure 4, il ressortira qu'il est avantageux de poinçonner d'avance les trous 1 et 2. De préférence, on peut poinçonner déjà en mime temps les ouvertures 3 dans les lamelles et les trous 4 que l'on retrouvera dans les saillies de chaque lamelle.
A gauche et à droite, on peut encore poinçonner quelques trous de fixation, qui serviront de référence pendant la fixation de la plaque dans les autres outils.
Dans une opération suis rate seront poinçonnées les ouvertures à laisser entre les lamelles, et l'ouverture centrale à travers laquelle pourra passer l'axe du rotor. Dans-cet exemple, les ouvertures à lais- ser entre les lamelles ont la forme d'une fente selon une ligne qui relie un trou 1 avec son trou 2 correspondant. De la figure 4,-on peut déduire que la matrice de poinçonnage comprendra 36 saillies en forme d'étoile.
Les angles de ces étoiles ne doivent toutefois plus enlever du matériel puisqu'à l'endroit du contact éventuel se trouvent les trous 1 et 2. On sait que les angles aigus des matrices de poinçonnage souffrent beaucoup en enlevant du matériel. On veille également à oe que le coté des morfils se trouve du coté non-utilisé du collecteur.
Après cette opération, l'on peut de préférence
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dégraisser et déoaper la plaque avant de la fixer dans u moule, dans lequel les 36 noyaux isolants seront coulés autour des lamelles. Il faut bien veiller à ce que la plaque reste bien plate dans le moule. Le résultat après moulage est donné à la figure 5 On utilise de préférence du matériel thermoplastique. Comme matériel d'injection, on peut utiliser du polyacétal, du polyamide ou du polyamide armé.
Le matériel thermoplastique coule 4. travers les ouvertures 3 selon la figure 3, et également pour une partie à travers l'ouverture centrale, Après durcissement et rétrécissement éventuel, les noyaux se trouvent serrés et fiés sur la plaque, que l'on peut enlever maintenant du moule.
Dans une dernière opération de poinçonnage, on sépare les 36 noyaux de la plaque, selon des lignes de séparation dessinées en lignes grasses à la figure 6.
Le rayon du cercle, formé par les lamelles, est de peu inférieur à celui du cercle sur lequel se trouvent les trous 2, selon les figures 3 et 4. De telle façon, on obtient, en découpant les collecteurs de la plaque, une séparation électrique entre les lamelles.
L'invention ne se limite nullement à la forme de réalisation montrée ci-dessus comme exemple. On peut former des collecteurs comportant plus de trois lamelles. Ces lamelles peuvent être également des plaquettes de n'importe quelle forme, à condition qu'elles soient plates et coplanaires après fixation au noyau isolant, et dans un plan perpendiculaire à l'axe du rotor, et à condition que pendant la rotation chaque balai passe, sans interruption du courant, d'une plaquette à la
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suivante. Le corps isolant peut prendre n'importe quelle forme, à condition qu'il s'étende des deux cotés du plan formé par lesdites plaquettes à travers les ouvertures qui sont laissées entre les plaquettes et qui ont été formées dans les plaquettes elles-mêmes.
Ainsi les pla- quettes resteront fixées dans le corps isolant.
Le procédé de fabrication de toutes ces formes de collecteur ne se limite pas non plus à celle indiquée ci-dessus. On peut par exemple décaper les ouvertures au lieu de les poinçonner. La matière isolante peut être apportée par exemple à l'aide de deux gouttes de chaque coté du collecteur, et coulée par après dans les ouvertures, en exerçant une pression sur la matière.
Il est toutefois essentiel que les ouvertures à laisser entre les lamelleset dans celles-ci soient faites avant coulage de la matière isolante, et que les borda extérieurs ne soient découpés qu'à la fin de l'opération.
La manipulation des collecteurs à fabriquer est alors facile, puisqu'ils tiennent encore ensemble sur la plaque.
On voit dans les figures que la plaque est di- visée en 36 parties de surface, dont chacune est réser- vée pour la fabrication d'un collecteur. Cette plaque peut contenir plus de 36 parties. Elle peut avoir la forme d'une bande, dans laquelle lesdites parties de la surface se trouvent sur une mime ligne. On peut couler en même temps tous les noyaux d'une même plaque dans un moule commun, ou bien on ne coule qu'un noyau en traitant chaque partie l'une après l'autre.
On peut également poinçonner en même temps toute la plaque avec
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une matrice commune, ou bien ne poinçonner que chaque partie séparément et l'une après l'autre, Si la plaque a la forme d'une bande métallique,on peut concevoir qu'une partie subit une première opération, qu'une partie suivante subit déjà l'opération suivante et ainsi jusqu'à la dernière opération, de telle sorte que ohaque opération peut se faire simultanément avec les autres, mais sur une partie différente de la bande. Celle-ci est alors ininterrompue entre les différents outils.
Pour les plaquettes, on peut utiliser tout matériel dur et conducteur, et peur le corps isolant, tout matériel isolant que l'on peut obtenir en liquide et durcir par après.
On peut utiliser un tel collecteur, non seulement dans les moteurs à courant continu, mais également dans tout autre moteur ou générateur électrique à collecteur, par exemple dans les moteurs à collecteurs et à courant alternatif.
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