FR2669160A1 - IMPROVED BROOM HOLDER FOR A COLLECTOR ELECTRIC MOTOR. - Google Patents
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Abstract
Le porte-balai destiné à être monté sur une platine et à recevoir un balai comprend une cheminée (110) creuse avec deux ailes (1100) faite de deux demi-coquilles (111, 112) en U dont la distance entre deux branches opposées (1111, 1121) d'une même demi-coquille est différente. Application aux moteurs électriques de petite puissance utilisés dans les véhicules automobiles.The brush holder intended to be mounted on a plate and to receive a brush comprises a hollow chimney (110) with two wings (1100) made of two U-shaped half-shells (111, 112) whose distance between two opposite branches ( 1111, 1121) of the same half-shell is different. Application to small power electric motors used in motor vehicles.
Description
La présente invention concerne les moteurs électriques à courant continuThe present invention relates to DC electric motors
dont la commutation est assurée par un collecteur et des balais sollicités whose switching is ensured by a collector and solicited brushes
élastiquement contre celui-ci, et a plus particulié- elastically against this one, and more particularly
rement pour objet un porte-balais destiné à être monté sur une platine associée au stator d'un tel moteur électrique. Dans de nombreux secteurs industriels, on utilise des moteurs électriques à courant continu dont la commutation est assurée par un collecteur et des object for a brush holder intended to be mounted on a plate associated with the stator of such an electric motor. In many industrial sectors, DC electric motors are used which are commutated by a collector and
balais sollicités élastiquement contre ce dernier. brushes solicited elastically against the latter.
C'est par exemple le cas de l'industrie automobile o This is for example the case of the automobile industry o
de tels moteurs sont couramment en service pour en- such engines are currently in service for
trainer des essuie-glaces, manoeuvrer des lève-vitres drag wipers, operate power windows
ou animer des moto-ventilateurs.or animate motor-fans.
Ces moteurs dont le coût doit être le plus modique possible, doivent satisfaire à des desiderata These engines, the cost of which must be as small as possible, must meet the requirements
qui sont très souvent contradictoires. which are very often contradictory.
Pour que ces moteurs fonctionnent correcte- For these motors to work properly-
ment, il faut que les balais ou charbons soient appli- brooms or coals should be
qués soigneusement et régulièrement contre le collec- carefully and regularly against the
teur sur lequel ils frottent pour assurer la conti- on which they rub to ensure continuity
nuité électrique Or ces balais sont soumis à la fois electric night These brooms are subject to both
à une force radiale centripète qui tend à les appli- to a centripetal radial force which tends to
quer contre le collecteur et à des forces tangentiel- against the collector and to tangential forces
les de frottement au niveau de leurs zones de contact avec le collecteur si bien que ces balais subissent une résultante dont le couple tend à les faire dévier de la position radiale théorique Pour contrebalancer the friction in their areas of contact with the collector so that these brushes undergo a result whose torque tends to deviate from the theoretical radial position To counterbalance
cette tendance au basculement, il faut assurer un gui- this tendency to tilt, a guiding
dage précis du balai et sur une distance relativement precision of the broom and over a relatively
importante, et avec un jeu minimal A mesure du fonc- important, and with a minimal amount of play.
tionnement d'un tel moteur, la longueur du balai va diminuant et il en est de même de la distance de son guidage d'o il résulte une tendance à l'augmentation des risques de coincement, risques qui vont s'agravant tioning of such an engine, the length of the blade is decreasing and it is the same for the distance of its guidance o it results in a tendency to increase the risk of jamming, risks that will be aggravated
du fait de l'usure latérale du balai dans son porte- because of the lateral wear of the blade in its holder
balais dûe aux vibrations et aux chocs qui se manifes- brooms due to the vibrations and shocks that occur
tent en particulier lors des démarrages et des arrêts. especially when starting and stopping.
Ces difficultés liées à des défauts de gui- These difficulties related to guiding defects
dage du balai dans son porte-balai se traduisent no- the broomstick in its brush holder translates into
tamment par des échauffements supplémentaires par with additional warm-ups
effet Joule résultant des mauvais contacts électri- Joule effect resulting from poor electrical contact
ques, échauffements qui s'ajoutent à ceux du fonc- warming up in addition to those
tionnement normal du moteur et provenant par exemple de l'échauffement des bobinages et des paliers Il est donc nécessaire d'évacuer les calories qui sont ainsi the motor and for example the heating of the windings and bearings. It is therefore necessary to remove the calories which are thus
générées si l'on ne veut pas voir les pièces en maté- generated if we do not want to see the parts in
riaux isolants tout spécialement en résines synthéti- insulation materials, especially synthetic resins
ques qui composent habituellement certains des cons- which usually make up some of the
tituants du moteur se déformer, fondre voire même s'enflammer Il faut donc faire en sorte que les calories qui prennent naissance au voisinage des balais et des porte-balais puissent être dissipées par conduction et aussi par rayonnement Si l'on garde présent à l'esprit que les moteurs sont habituellement faits d'un stator qui les enveloppe pratiquement totalement, on imagine aisément que la ventilation engine parts deform, melt or even ignite It must be ensured that the calories that arise in the vicinity of the brushes and brush holders can be dissipated by conduction and also by radiation If we keep present mind that the engines are usually made of a stator that envelops them almost completely, it is easy to imagine that the ventilation
d'un porte-balai n'est pas chose aisée. of a brush holder is not easy.
Il est aussi courant de faire en sorte que la puissance volumique de tels moteurs soit la plus grande possible, et ceci impose de leur donner une géométrie qui occupe le volume minimal Or pour ce type de moteur, le collecteur est habituellement placé en bout d'arbre si bien que la platine à laquelle sont associés les porte-balais ne fait le plus souvent qu'augmenter la longueur hors tout du stator d'un tel moteur. Un porte-balai est par exemple exposé dans le document FR 1 522 538 La solution proposée est It is also common to ensure that the power density of such engines is the largest possible, and this requires to give them a geometry that occupies the minimum volume Gold for this type of engine, the collector is usually placed at the end of shaft so that the plate which is associated with the brush holder does more often than increase the overall length of the stator of such a motor. A brush holder is for example disclosed in document FR 1 522 538. The proposed solution is
loin d'être satisfaisante.far from satisfactory.
Le but de l'invention est de remédier à la The object of the invention is to remedy the
plupart des inconvénients brièvement rappelés précé- most of the shortcomings briefly mentioned earlier
demment à l'aide d'un porte-balai pour platine de with a platinum brush holder
moteur électrique à courant continu dont la commuta- DC electric motor, the switching of which
tion est assurée par un collecteur et des balais sollicités élastiquement contre ce collecteur, qui est tion is provided by a collector and brushes elastically biased against this collector, which is
conçu de manière à être monté sur la platine et à re- designed to be mounted on the turntable and
cevoir un balai afin de minimiser les risques de coin- have a broom to minimize the risk of
cement du balai dans le porte-balai au cours du fonc- broom in the brush holder during operation.
tionnement du moteur, d'autoriser une bonne ventila- the engine, to allow good ventilation
tion et aussi de réduire l'encombrement axial d'un tion and also to reduce the axial
moteur.engine.
L'invention a pour objet un porte-balai pour platine de moteur électrique à courant continu dont la The subject of the invention is a brush holder for an electric motor platen with direct current whose
commutation est assurée par un collecteur et des ba- switching is ensured by a collector and
lais sollicités élastiquement contre ce collecteur Ce lais solicited elastically against this collector Ce
porte-balai qui est destiné à être monté sur la plati- brush holder which is intended to be mounted on the platform
ne et à recevoir un balai est remarquable en ce qu'il not and to receive a broom is remarkable in that it
comprend une cheminée creuse à section droite polygo- includes a hollow chimney with a straight polygo-
nale avec deux ailes latérales saillantes, qui est nale with two prominent lateral wings, which is
constituée de deux demi-coquilles en U composées, cha- consisting of two compound U-shaped half-shells, each
cune, de deux branches opposées qui sont reliées par one of two opposite branches which are connected by
un pont et qui présentent chacune un rebord pratique- a bridge and each of which has a practically
ment parallèle à ce pont et dirigé dans le sens oppo- parallel to this bridge and directed in the opposite direction
sé Ce porte-balai est aussi remarquable en ce que la This brush holder is also remarkable in that the
distance entre deux branches opposées d'une des demi- distance between two opposite branches of one of the
coquilles, mesurée à proximité du pont correspondant, est plus grande que cette même distance de l'autre des demi-coquilles, ces demi- coquilles étant réunies par leurs rebords de manière à constituer cette cheminée shells, measured near the corresponding bridge, is greater than the same distance from the other half-shells, these half-shells being joined by their edges so as to constitute this chimney
et de manière que deux au moins de ces rebords consti- and in such a way that at least two of these
tuent les ailes et forment pour partie un dispositif kill the wings and partly form a device
de montage du porte-balai sur la platine. mounting the brush holder on the plate.
D'autres caractéristiques de l'invention Other features of the invention
apparaîtront à la lecture de la description et des will appear on reading the description and
revendications qui suivent ainsi qu'à l'examen du following claims and the examination of the
dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple, o: attached drawing, given only as an example, o:
les Figures l A et 1 B sont des vues en élé- Figures 1A and 1B are views in elevation.
vation partielle de deux modes de réalisation d'un partial embodiment of two embodiments of a
porte-balai pour platine de moteur électrique à cou- brush holder for an electric motor platen with
rant continu selon l'invention; la Figure 2 est une coupe selon la ligne 2-2 de la Figure 1 A; les Figures 3 A et 3 B sont des coupes selon la ligne 3-3 de la Figure 1 B de deux variantes d'un continuous stream according to the invention; Figure 2 is a section on line 2-2 of Figure 1A; Figures 3A and 3B are sections along the line 3-3 of Figure 1B of two variants of a
autre mode de réalisation de l'invention. another embodiment of the invention.
Les moteurs électriques à courant continu dont la commutation est assurée par un collecteur et des balais sollicités élastiquement contre lui sont bien connus dans la technique C'est pourquoi, on ne DC electric motors whose switching is provided by a collector and brushes resiliently biased against it are well known in the art.
décrira dans ce qui suit, que ce qui concerne directe- describe in what follows, that what concerns directly-
ment ou indirectement l'invention Pour le surplus, le spécialiste de la technique considérée puisera dans les solutions courantes classiques à sa disposition pour faire face aux problèmes particuliers auxquels il In addition, the skilled person in the art will draw on the conventional solutions at his disposal to deal with the particular problems he has to deal with.
est confronté.is confronted.
Dans ce qui suit, un même numéro de réfé- In the following, the same reference number
rence identifie toujours un élément homologue quel que always identifies a counterpart regardless of
soit le mode réalisation et sa variante. either the embodiment mode and its variant.
Pour la commodité de l'exposé, on décrira For the sake of convenience, we will describe
successivement chacun des constituants d'un porte- successively each of the constituents of a carrier
balai perfectionné selon l'invention avant d'en expo- improved broom according to the invention before
ser le montage et le fonctionnement. the assembly and operation.
Comme il est classique, un moteur électrique à courant continu comprend, habituellement, un stator As is conventional, a DC electric motor usually includes a stator
constitué d'une carcasse médiane et de flasques d'ex- consisting of a middle carcass and flanges of ex-
trémité avec des paliers Il comprend aussi un rotor avec un arbre porté par ces paliers et sur lequel est monté un collecteur Tout ceci est classique et pour cela non représenté, ni décrit plus amplement. Un tel moteur comprend, habituellement, une platine 10 porte-balais reliée au stator par des moyens de fixation appropriés et souvent proche d'un des flasques d'extrémité Une telle platine est pratiquement à l'aplomb ou au voisinage immédiat du collecteur. La platine 10 se présente classiquement sous la forme d'une plaque 100 transpercée d'un ajour 101 pour le passage de l'arbre et/ou du collecteur, ainsi que d'au moins un évidement 102 destiné à recevoir un It also includes a rotor with a shaft carried by these bearings and on which is mounted a collector All this is conventional and for that not shown, or described more fully. Such a motor usually comprises a brush holder plate 10 connected to the stator by appropriate fastening means and often close to one of the end flanges. Such a platen is substantially plumb or in the immediate vicinity of the collector. The plate 10 is conventionally in the form of a plate 100 pierced with an aperture 101 for the passage of the shaft and / or the collector, as well as at least one recess 102 intended to receive a
porte-balai 11 qui y est monté à l'aide d'un disposi- brush holder 11 mounted thereon by means of a device
tif de montage 103.mounting time 103.
La platine 10 est aussi destiné à recevoir en outre des balais 12, ou charbons, qui se présentent habituellement sous forme de batonnets 120 à section droite circulaire ou polygonale qui sont aptes à se déplacer librement dans les porte-balais 11 qui les reçoivent Un organe de sollicitation élastique 13 agit sur chaque balai 12 afin de le faire coulisser dans le porte-balai en direction radiale et dans le sens centripète de manière à l'appliquer étroitement The plate 10 is also intended to receive moreover brushes 12, or carbons, which are usually in the form of rods 120 of circular or polygonal cross section which are able to move freely in the brush holders 11 which receive them. of resilient biasing 13 acts on each blade 12 to slide it in the brush holder radially and in the centripetal direction so as to apply it closely
contre le collecteur Une liaison électrique appro- against the collector An appropriate electrical connection
priée relie ce balai ou charbon au reste du circuit prayed connects this broom or coal to the rest of the circuit
électrique du moteur, comme il est bien connu. electric motor, as it is well known.
Un porte-balai 11 selon l'invention se pré- A brush holder 11 according to the invention is
sente à la manière d'une cheminée 110 creuse avec deux ailes 1100 latérales saillantes, comme illustré Cette cheminée comme cela apparait sur les Figures 2, 3 A et 3 B, a une section droite polygonale et de préférence is in the manner of a hollow chimney 110 with two protruding side wings 1100, as illustrated. This chimney as shown in FIGS. 2, 3 A and 3 B, has a polygonal cross-section and preferably
quadrangulaire ou hexagonale.quadrangular or hexagonal.
La cheminée 110 est constituée de deux demi- The chimney 110 consists of two half
coquilles 111 et 112 en U Comme on peut l'observer, shells 111 and 112 in U As can be seen,
chacune des deux demi-coquilles 111 et 112 est compo- each of the two half-shells 111 and 112 is composed of
sée de deux branches opposées 1111 et 1121, respecti- vement, qui sont reliées par un pont 1112 et 1122 respectivement Chacune des branches est aussi pourvue It has two opposite branches 1111 and 1121, respectively, which are connected by a bridge 1112 and 1122 respectively. Each of the branches is also provided with
d'un rebord 1113 et 1123, respectivement, qui est pra- of a rim 1113 and 1123, respectively, which is practically
tiquement parallèle au pont correspondant et dirigé parallel to the corresponding and directed bridge
dans le sens opposé.in the opposite direction.
Comme on peut l'observer sur le dessin, de préférence la distance entre deux branches opposées d'une des demi-coquilles, mesurée à proximité du pont correspondant, est plus grande que cette même distance As can be seen in the drawing, preferably the distance between two opposite branches of one of the half-shells, measured near the corresponding bridge, is greater than the same distance
de l'autre des demi-coquilles.on the other half shells.
Comme cela ressort aussi de l'observation du As is also apparent from the observation of
dessin, ces demi-coquilles sont réunies par leurs re- drawing, these half-shells are united by their
bords de manière à constituer cette cheminée et de ma- edges so as to constitute this chimney and
nière que deux au moins de ces rebords constituent les ailes et forment pour partie le dispositif de montage at least two of these flanges constitute the wings and form part of the assembly
103 du porte-balai sur la platine, comme on le com- 103 of the brush holder on the plate, as we understand it
prendra par la suite.will take afterwards.
La technique utilisée pour réunir les deux demi-coquilles par leurs rebords est courante On peut The technique used to join the two half-shells by their edges is common
utiliser par exemple un vissage, un rivetage, un agra- use, for example, screwing, riveting,
fage, un soudage, un collage, etc selon la nature des fage, welding, gluing, etc. depending on the nature of the
matériaux utilisés.used materials.
Comme on peut l'observer, lorsque les bran- As can be seen, when the bran-
ches opposées d'au moins une des demi-coquilles sont opposite sides of at least one of the half-shells are
pratiquement parallèles, la section droite de la che- practically parallel, the cross-section of the
minée est alors quadrangulaire Selon une autre va- is then quadrangular According to another
riante d'exécution, lorsque les branches opposées d'au laughing performance, when opposite branches of
moins une des demi-coquilles sont inclinées relative- minus one of the half-shells are inclined relative-
ment l'une à l'autre et convergentes vers le pont, la section droite de la cheminée est alors par exemple hexagonale. one to the other and converge towards the bridge, the cross section of the chimney is then for example hexagonal.
L'évidement 102 est délimitée par deux tran- The recess 102 is delimited by two
ches 1020 opposées dans chacune desquelles est creusée une rainure 1030 Cette rainure constitue une partie du dispositif de montage 103 L'autre partie de ce dispositif de montage 103 est constituée par la marge 1020 is a part of the mounting device 103 The other part of the mounting device 103 is formed by the margin
1114, 1124 d'un rebord 1113, 1123 qui sert de lan- 1114, 1124 of an edge 1113, 1123 which serves as
guette et qui est destiné à être engagée dans la rain- watch and who is destined to be engaged in the rain-
ure 1030.ure 1030.
Il est clair qu'au lieu d'utiliser un dispo- It is clear that instead of using a
sitif de montage 103 qui est situé dans l'épaisseur de mounting device 103 which is located in the thickness of
la platine comme indiqué précédemment, on peut utili- platinum as indicated above, we can use
ser une technique grâce à laquelle le porte-balai se- be a technique by which the broom holder se-
lon l'invention est appliqué et maintenu contre l'une the invention is applied and maintained against one
des faces 1000 de la platine; on peut opérer par vis- 1000 faces of the plate; we can operate by
sage, rivetage, agrafage, soudage, collage, Comme on peut l'observer pour l'un des modes de réalisation, l'une des branches 1111 présente une fente 113 orientée pratiquement parallèle au pont 1112, et destinée au passage d'un organe pour la sollicitation élastique d'un balai, organe qui se présente, par exemple, sous la forme d'un ressort en Sizing, riveting, stapling, welding, gluing, As can be observed for one of the embodiments, one of the branches 1111 has a slot 113 oriented substantially parallel to the bridge 1112, and intended for the passage of an organ for the elastic biasing of a broom, which member is, for example, in the form of a spring in
épingle à cheveux.hair pin.
Pour un autre mode de réalisation, l'organe de sollicitation élastique se présente à la manière d'un ressort à boudin qui est inséré dans la cheminée de manière que l'une de ses extrémités prennent appui sur la cheminée à l'opposé du collecteur et que For another embodiment, the elastic biasing member is in the manner of a coil spring which is inserted into the chimney so that one of its ends bear against the chimney opposite the collector and
l'autre de ses extrémités repose sur le balai. the other end rests on the broom.
Dans une des variantes de réalisation, on utilise un balai en formé de batonnet 120, par exemple à section droite approximativement carrée qui est muni d'au moins un promontoire 1201 périphérique axial avec des bords 1202 Dans un tel cas, l'un au moins des ponts 1112 est aménagé de manière à présenter un In one of the alternative embodiments, a broom-shaped broom 120, for example of approximately square cross-section, is used which is provided with at least one axial peripheral head 1201 with edges 1202. In such a case, at least one bridges 1112 is laid out so as to present a
dégagement 114 avec des flancs 1141 pratiquement pa- clearance 114 with flanks 1141 practically
rallèle à une branche 1141 correspondante et destiné au passage de ce promontoire De la sorte, les flancs 1141 du dégagement coopèrent avec les bords 1202 du promontoire du balai pour le guider De préférence, la largeur des dégagements est différente de manière que seuls les flancs de l'un d'eux guident et dirigent associated with a corresponding branch 1141 and intended for the passage of this promontory In this way, the flanks 1141 of the clearance cooperate with the edges 1202 of the promontory of the brush to guide it Preferably, the width of the clearances is different so that only the flanks of one of them guide and direct
effectivement les bords 1202 correspondants d'un pro- actually the corresponding edges 1202 of a
motoire.motoire.
En utilisant des demi-coquilles avec des -distances entre branches dissemblables et/ou des largeurs de dégagements inégales, on s'affranchit des contraintes liées à une mise en repérage précise de ces demi-coquilles lors de leur assemblage et de leur fixation. La taille des évidements et leur disposition judicieuse permettent de laisser libre, pratiquement de toutes parts, les porte-balais et de leur conférer By using half-shells with -distances between dissimilar branches and / or widths of unequal clearances, it avoids the constraints associated with accurate registration of these half-shells during assembly and fixing. The size of the recesses and their judicious arrangement allow to leave free, almost everywhere, the brush holders and to give them
une grande surface accessible De la sorte, les porte- a large accessible surface In this way,
balais peuvent être facilement ventilés et dissiper brooms can be easily ventilated and dissipate
des calories par rayonnement notamment. calories by radiation in particular.
L'adoption d'un dispositif de montage qui ne met à contribution que le bout, la marge des ailes de The adoption of a mounting device that involves only the tip, the margin of the wings of
la cheminée des porte-balais réduit au minimum minimo- the chimney of the brush holders reduces to the minimum
rum les transferts de calories par conduction entre rum calorie transfers by conduction between
porte-balais et platine.brush holder and platinum.
Pour les modes de réalisation illustrés, on utilise un porte-balai dont l'une au moins des deux coquilles est métallique, par exemple faite en planche de laiton ou analogue qui est confectionnée par des opérations classiques de découpage, emboutissage et cintrage, pliage 'De préférence, la platine est, elle, faite en une résine synthétique obtenue par exemple For the illustrated embodiments, a brush holder is used, at least one of the two shells is made of metal, for example made of brass board or the like which is made by conventional cutting, stamping and bending operations, bending. Preferably, the platinum is itself made of a synthetic resin obtained for example
par moulage.by molding.
Avec la solution de l'invention, il est pos- With the solution of the invention, it is pos-
sible de faire des porte-balais dont l'encombrement, hors tout, dans la direction axiale, est réduit à l'épaisseur du balai lui-même ou bien est seulement sible to make brush holders whose overall size, in the axial direction, is reduced to the thickness of the broom itself or is only
égal à cette épaisseur augmentée de celles des de- equal to this thickness plus those of
mi-coquilles ainsi que du jeu de fonctionnement entre balai et portebalai Comme on le sait, la section d'un balai proprement dit est essentiellement fonction du courant à véhiculer et peut varier notablement avec la puissance du moteur et le matériau dont est fait le balai. mid-shells and the operating clearance between brush and doorbalai As we know, the section of a broom proper is essentially a function of the current to be conveyed and can vary significantly with the power of the engine and the material of which is made the broom .
De ce qui précède, on comprend tout l'in- From the foregoing, we understand all the in-
térêt d'un porte-balai selon l'invention. interest of a brush holder according to the invention.
Claims (8)
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1991
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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