FR2504318A1 - Lame conductrice pour collecteurs de machines electriques tournantes et son procede de fabrication - Google Patents

Abstract

CETTE LAME EST REALISEE A PARTIR D'AU MOINS DEUX BANDES METALLIQUES B1, B2 SOLIDAIRES L'UNE DE L'AUTRE, SUR UNE PARTIE DE LEUR LARGEUR SEULEMENT, DONT L'UNE ET L'AUTRE CONSTITUENT, RESPECTIVEMENT, APRES MISE EN FORME, LA PARTIE ELECTRIQUE COMPORTANT, SELON LES CAS, LA PISTE CYLINDRIQUE OU LA PISTE PLANE D'UNE PART, ET LE CORPS DE LA LAME D'AUTRE PART.

Description

La présente invention a pour objet une lame conductrice pour collecteurs de machines électriques tournantes et son procédé de fabrication.

Cette lame s'applique aux différents types de collecteurs qui peuvent autre, soit des collecteurs tambours, dans lesquels les lames sont disposées suivant les génératrices dtun cylindre de révolution, soit des collecteurs plats dans lesquels les lames sont disposées radialement sur un même plan et convergent vers l'axe de rotation du collecteur.

La figure t du dessin schématique annexé représente une lame pour collecteur tambour) réalisée en ; métal conducteur électrique tel que du cuivre électrolytique. Pour réaliser un collecteur tel que celui représenté en coupe transversale à la figure 2, un certain nombre des pie ces t représentées à la figure 1 et appelées lames, sone assemblees cote a' cote, l'empilage formant un tambour cylindrique, du fait de la section trapézoïdale des lames, chacune de celles-c4 étant isolée électriquement de ses voisines par un espace 2, constitué soit par un matériau spécial isolant, soit par de l'air. L'assemblage ainsi obtenu est solidarisé en injectant une matière synthétique 3 qui se loge, comme montré à la figure 3, qui est une vue en coupe selon 3-3 de la figure 2, entre l'ensemble périphérique q et un noyau central métallique 5, lequel permettra le montage de ltensemble obtenu sur l'axe de rotor 6 de la machine électrique. Pour lui donner une bonne résistance mécanique, l'ensemble ainsi moulé reçoit généralement plusieurs bagues métalliques 7 qui se logent dans des encoches 8 ménagées dans les lames du collecteur.

Ces bagues sont généralement au nombre de deux, une à chaque extrémité des lames, mais peuvent être plus nombreuses si les performances mécaniques demandées au collecteur l'exigent.

Te collecteur représenté au dessin a pour rôle de transmettre le courant électrique provenant dune source extérieure au bobinage 9 du rotor, par l'intermédiaire de balais 10 en contact avec la périphérie 12 du collecteur. La liaison électrique entre le bobinage 9 et le collecteur est assurée au niveau de chaque lame par le raccordement des fils électriques du bobinage à la collerette 13 de la lame du collecteur, ce dernier jouant le rale d'interface entre bobinage et balais. Ce raccordement est assuré en logeant les fils dans les fentes 14 que comportent les lames du collecteur, comme montré notamment à la figure 1.

I1 résulte de la description ci-dessus qu'uns lame de collecteur traditionnelle comprend trois parties ayant chacune une fonction bien distincte. Ces trois parties ressortent plus particulièrement de la figure 1 et de la figure 4, qui est une vue de caté d'une lame de collecteur.

La première partie 15 de chaque lame de collecteur est la collerette dans laquelle est pratiquée une fente radiale 14 qui reçoit les fils du bobinage, permettant de réaliser le raccordement électrique du collecteur au bobinage du rotor.

La seconde partie 16 constitue, une fois les lames assemblées, la piste cylindrique 17 du collecteur, sur laquelle viendront frotter les balais électriques lors de la rotation du collecteur. C'est la partie la plus importante du collecteur, qui impose la nature du matériau constitutif de la lame, qui est le plus souvent du cuivre électrolytique treks pur, ou quelquefois allié à un métal noble tel que de l'argent.

La troisième partie 18 ou corps de la lame assure la tenue mécanique du collecteur aux sollicitations de la force centrifuge grâce à ses extrémités 19 et 20, soit avec l'adjonction d'une frette 22 logée dans une encoche 23, comme représenté aux figures 1 et 4, soit par simple ancrage de la lame dans la matière moulée auquel cas ltencoche est en forme de queue d'aronde, comme représenté par la référence 24 au dessin schématique annexé.

Les lames de collecteur telles que décrites ci-dessus sont réalisées à partir d'un profilé métallique à section trapézordale qui est obtenu par étirage comme montré à la figure 5. Or, l'assemblage des lames impose un profilé dont les dimensions de la section transversale doivent respecter des tolérances dimensionnelles très précises. En effet, un écart sur les dimensions des bases de la section trapó- zoSdale est multiplié par le nombre de lames constituant le collecteur, et peut conduire à une variation importante du diamètre de ce dernier. Un écart sur les dimensions de base de la section trapézoidale donne également des flancs de lames qui ne sont pas situés dans un plan radial et ne sont donc pas orientés vers l'axe de rotation du collecteur.

En outre, la réalisation de la collerette 15 implique une perte importante de matière 25, ctest-à-dire dans la partie la plus massive du profilé utilisé. Enfin, la partie 18 de la lame ou corps doit seulement assurer une bonne tenue mécanique du collecteur, notamment pour résister aux sollicitations de la force centrifuge auquel le est soumis le collecteur en service. Or, cette partie est réalisée en métal à faible résistance mécanique, puisque généralement en cuivre, ce qui nécessite un surdimensionnement entraînant une augmentation du prix de revient de la lame.

La présente invention vise à remédier à cet inconvénient.

A cet effet, la lame conductrice qu'elle concerne, est réalisée à partir d'au moins deux bandes métalliques solidaires 1'Me de l'autre sur une partie de leur largeur seulement, dont l'une et l'autre constituent respectivement, après mise en forme, la partie comportant la piste cylindrique ou plane, dtune part, et le corps de la lame d'autre part.

Cette solution permet de réaliser une lame conductrice à partir de matériaux différents parfaitement adaptés à chaque fonction. C'est ainsi que la partie comportant la piste cylindrique ou plane, et remplissant les conditions électriques, sera réalisée en cuivre électrolytique soit pur soit allié à un métal noble tel que de l'argent, tandis que la bande correspondant au corps et remplissant les conditions mécaniques telles qu'ancrage dans la matière moulée ou assemblage mécanique avec des isolants et des flasques dans le cas d'un collecteur non moulé, sera réalisée en acier, réalisant le double avantage d'un moindre coat et d'une meilleure tenue mécanique. I1 est ainsi possible d'effectuer une économie sensible en remplaçant un matériau obtenu par étirage de précision motteux par des bandes laminées aux tolérances d'usinage plus larges. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant à titres d'exemples, non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de cette lame conductrice
Figure 6 est une vue schématique de côté d'une machine d'assemblage des bandes constitutives des lames.

Figure 7 est une vue d'un tronçon de deux bandes destinées à former des lames en position assemblée.

Figures8 à 13 sont six vues correspondant à six opérations de mise en forme et d'usinage des lames.

Figure 14 est une vue en coupe longitudinale d'une lame comportant des frettes de renforcement.

Figure 15 est une vue en perspective d'une variante d'exécution des lames précédentes.

Figure 16 est une vue en coupe longitudinale d'une variante d'exécution de cette lame.

Figure 17 est une vue en plan d'un collecteur.

Figure 18 est une vue en coupe selon la ligne 18-18 de Figure 17 de ce collecteur.

Figures 19 à 23 sont cinq vues correspondant à des variantes de réalisation de lames de collecteur.

Les lames de collecteur selon l'invention sont réalisées à partir de deux bandes métalliques B 1 et B 2 assemblées à partir d'une machine de soudage 26 représentée å la Figure 6.

La bande de métal B 1 est dévidée d'un rouleau R 1, tandis que la bande de métal B 2 est dévidée d'un rouleau R 2.

L'assemblage est réalise au niveau de la machine 26 par un bombardement électronique par faisceau é d'électrons.

ble des deux bandes B 1 et B 2 assemblées est enroulé sur un rouleau R 3.

Comme montré notamment à la figure 7, le cordon de soudure entre les bandes B 1 et B 2 est très localisé et ne corres pond qu' à une partie de la largeur de celles-ci.

Comme montré au dessin, la bande de metal B 1, qui est destinée à constituer la partie électrique de la lame du ól- lecteur, est de largeur supérieure à celle de la bande B 2 qui est destinée à assurer une bonne tenue mécanique de la lame.

La bande B 1 est par exemple réalisée en cuivre électrolytique, éventuellement allié à un métal noble tel que de l'argent, tandis que la bande B 2 est réalisée en une matière assurant une boune tenue mécanique à la lame, telle que de l'acier.

A partir de l'assemblage des bandes B 1 et B 2, la lame de collecteur est réalisée par des opérations ouccessives de découpage et de pliage sur un outil spécialement prévu à cet effet du type dénomté "outil à suivre" sur lequel sont prévus pluaieure postes de traveformation, dont chacun réalise une opération bien déterminé.

La bande B 2 qui est destinée à @@@urer la tende mécanique de la lame @abit une opération de découpage, consistant par exemple dans le méxagement d'ouvertures transversales 28 en @@@e de que@e d'ar@@@@e, @@ 29 de forme oblongue, Cette opération qui est réali@é@ sur la @ande B 2 est egalement dants sur la bande R 1 qui @@i est superposée, sans que qula presente d'incenténients dans la mesure où elle est prefiquée au mive@u d@@ parties qui ser@@@ ultérieurement supprimées.

Comme contré @@ figure 10, 11 est @@vite procédé à la mise en forme de la bende R 2 par portiement d'une partie de celle-ci par rapport à la bande @@@, se qui a pour but de permettre l'enerage de la la@@ d@@@ la matière moulée.

La forme donnée qui gréserts ou cestain @@@tre par rapport à un plas médian longitudinal @@sant par @ @, peut être celle représentée à la figure 10 ou @@ présenter sous une autre forme.

La bande B 1 qui constitue la partie @l@@trique de la lame est alors mise en forme de la façon @@@tante :
Il est procédé à la découpe de deux plaquettes identiques 30 et 32 de part et d'autre de la partie centrale de la bande B 1, ce qui donne un flanc en ferme de T dout les siles 33 et 34, comme représenté à la figure 11, sont destinées, dans le cas d'un collecteur cylindrique, à constituer la collerette. Il est alors procédé à une opération de formage sur les côtés 35 de la partie centrale de la bande B 1, ce qui a pour but de donner à ceux-ci une inclinaison telle qu'ils convergent vers l'axe O du collecteur comme montré à la figure 12 du dessin annexé.

Les deux ailettes 33 et 34 de la bande B 1 sont ensuite, comme montré à la figure 13, pliées à 900 de manière à former la collerette, avec ménagement de la fente centrale que doit présenter celle-ci.

On obtient ainsi, comme montre à la figure 13, une lame de collecteur prête a' être assomblée puis moulée pour donner le collecteur. Il est à noter que les bandes B 1 et B 2 étant assemblées en continu, les différentes lames de collecteur doivent être séparées les unes des autres suivant un pas déterminé.

Il est intéressant de constater qu'une telle lame de collecteur est réalisée pour un moindre coût, du fait que les différentes parties de celle-ci, à savoir partie Elec- trique et partie mécanique, sont réalisées dans les matériaux adaptés.En outre, la perte de matiere au niveau des parties 30 et 32, qui sont enlevées est très faible, et ces parties 30 et 32 qui sont de forme parallelépipèdique peuvent être réutilisées, soit dans l'industrie électrique pour la réalisation de cosses par exemple, soit dans l'industrie mécanique pour la réalisation de rondelles
La figure 14 du dessin schématique annexé représente une variante de cette lame de collocteur dans laquelle les performances demandées à celui-ci exigent la mise en place de frettes métalliques 36 qui sont ménagées dans des encoches 37 pratiquées dans la partrie inférieure de la lame, concentriquement à l'axe A du collecteur.

Selon une autre variante, la bande B 2, au lieu autre repliée sur un seul côté comme montré aux figures 10 et 13 précédentes, peut être soumise à un double pliage comme montré à la figure 15. La forme précise de cette aile peut atre variable en fonction de l'application envisagée.

Cette lame peut également être utilisée pour la réalisation de collecteurs non moulés, mais assemblés mécaniquement par sertissage comme montré à la figure 16. Dans ce cas, les deux flasques 39 et 40 viennent se loger à chaque extrémité de la partie inférieure du collecteur dans laquelle auront été ménagées deux encoches 42 en forme de queue d'aronde.

Entre chaque flasque et la lame est intercalé un cane isolant 43 qui réalise l'isolation lectriquo. Les flasques 39 et 40 sont sertis sur le moyeu 44 en réalisant l'assemblage des lames de collecteur.

La lame de collecteur selon l'invention peut également être appliquée aux collecteurs moulés dit "plats" qui, par opposition aux collecteurs "tambours" ont leurs lames formant une piste plane au lieu autre cylindrique. Un tel collecteur 45 est représenté à la figure 17. Dans ce cas, la lame ne comporte pas d'ailettes, mais présente une fente radiale 46 située à son extrémité et à la périphérie du collecteur. C'est cette fente qui est destinée à recevoir les fils du bobinage.

Cette lame présente également deux côtés 47 et 48 faisant un angle entre eux de manière à converger vers l'axe de rotation A du collecteur.

Les figures 19 à 23 représentent un certain nombre de variantes d'exécution de la lame de collecteur selon l'invention.

Dans le cas représenté à la figure 19, la bande B 1 ne présente pas une section rectangulaire, mais une section en forme de T, de telle sorte que sa partie centrale Q9 soit d'épaisseur supérieure a celle de ses parties latérales 50.

Cette augmentation de section au centre de la lame peut également être obtenu., comme montré à la figure 20, par soudage de trois bandes B 1, B 2 et 52 au lieu de deux bandes B 1 et B 2, comme décrit précédemment.

Sur certains collecteurs, les fils du bobinage du rotor sont fixés directement sur le corps de la lame du collecteur, où aura été pratiquée une fente médiane 53 comme montré à la figure 21. Dans ce cas, la bande B 1 aura une largeur inférieure qui correspondra sensiblement à la largeur de la piste de lame et dont les côtés subiront une opération de formage comme indiqué précédemment afin que les bords de la lame convergent vers l'axe O du collecteur.

Afin de réduire le colt de l'opération de soudage par bombardement électronique, il est possible de réaliser, comme montré à la figure 22, le soudage d'une bande B 2 sur une bande B 1, dans la partie centrale des deux bandes, puis de séparer l'assemblage ainsi obtenu selon un plan médian longitudinal, comme montré à la figure 23, pour obtenir deux lames distinctes qui seront ensuite usinées de la manière décrite précédemment pour donner, à partir de chacune, un certain nombre de lames de collecteur.

Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant une lame pour collecteur, soit cylindrique, soit plan, qui est obtenue de manière extramement simple et à un coat très compétitif du fait de la possibilité de réalisation de chacune des parties de la lame dans le matériau le plus approprié.

Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce collecteur décrites ci-dessus, à titre d'exemple, elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1. Lame conductrice pour collecteurs de machines électriques tournantes, caractérisée en ce qu'elle est réalisée à partir d'au moins deux bandes métalliques (D1, B2) solidaires l'une de l'autre, sur une partie de @eur largeur seulement, dont l'une et l'antes @@@@@@@@t, respectivement, après mise en forme, la par@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ cas la iS -%%i':- ~ - ------ -M - .-. - de la @@@@@@@e d'autre @@@@@@@@@@. @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ térieu@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@: @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ coné@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ un @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ celle @@@@ cyl@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ parties @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ centrale @@@unt r@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ l'une à l'autre, afin de former la collec@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ moragée dans celle-ci.
1. 5. Lame conductrice selon l'une quelconques des reven0 dications 1 à 4, caractér@@@. @@@@@@@@@@ que d@@@@es trans- versales (28, 29) sont méan@ée. dans @@ banie (2 2) constitutive du corps.
2. 6. Lame conductrice selon l'une quelconque des reven dications 1 a 5, caractérisee en ce que la bande ( 2) constitutive du orps présente, après mise en forme, une asymétrie par rapport au plan médian longitudinal de la collerette.
3. 7. Procédé de fabrication de lames conductrices selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste à assembler l'unc à l'autre deux bandes (B i, B 2) sur une partie de leur largeur seulement, a ménager des découpes transversales (28. 29) dans les deux bandes superposées, à réaliser la mise en forme de la bande la moins large destinée à forer 1 corps, à découper l'autre bande (B 1) en forme de T, à réaliser une opération de formage sur ladite bande, afin de donner à ses bords longitudinaux une inclinaison, puis dans le cas n collecteur cylindrique, à plier à 900 les deux ailes du T.
4. 8. Procédé selon la revendic @@ 7, caractérisé en ce que la bande (B 2) destinée à forme la corps de la lame subit un double pliage de part et @@cutre de sa zone de fixation sur l'autre bande (@
5. 9. Procédé selon le revendic@@@ 8, caractérisé en ce qu'il consiste à déconper l'@@@@able ainsi obtes@ selon un plan médian longitudinal pour abto @@ deux lames identiques,
6. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il conciste : réaliser l'assemblage des deux bandes pincipales constitutives de la lame par bombardement électronique par @@@ @aisceau d'électivans.