Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif de con- tact frottant, notamment une installation de collecteur ou de bague de frottement de machine électrique ayant une installation de contact an- nulaire avec une surface enveloppe extérieure ainsi qu'au moins un ba- lai de contact précontraint par sa face frontale contre la surface enveloppe extérieure ayant une structure de surface. L'invention se rapporte également à une machine électrique équipée d'un tel dispositif de contact frottant.
L'invention se rapporte également à un procédé de réali- sation d'un dispositif de contact frottant ayant une installation de contact de forme annulaire, avec une surface enveloppe extérieure et au moins un balai de contact précontraint par sa face frontale contre la surface enveloppe extérieure munie d'une structure de surface.
Etat de la technique Les dispositifs de contact frottant, les machines électriques ainsi équipées et les procédés de fabrication définis ci-dessus sont connus selon l'état de la technique. C'est ainsi que par exemple le document DE 573640 décrit un dispositif de contact frottant de ma- chine électrique. Dans ce dispositif, le collecteur comporte des rainures avec un tracé hélicoïdal de sorte que le point de contact entre le balai de carbone et le commutateur change en permanence de position dans le sens transversal. Cette réalisation a pour but d'éviter les étincelles de collecteur pendant le fonctionnement et qui peuvent entraîner une forte usure du dispositif de contact frottant. Le document EP 0 966 072 Al décrit en outre un dispositif de collecteur de machine électrique selon lequel la surface enveloppe extérieure d'un anneau de collecteur a une forme concave et comporte des stries régulières assurant un guidage forcé d'au moins l'un des ba- lais de contact pour notamment réduire le bruit. En outre, le document DE 2 225 187 Al décrit une structure de surface de bague de frottement qui, grâce à des nervures en écailles de poisson, doit éviter qu'aux vitesses de rotation élevées ne se forme un coussin d'air entre les balais et la bague de frottement ou le collecteur. La réduction du coussin d'air a également pour but d'éviter le "feu des balais". Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier aux incon- vénients des solutions connues et a ainsi pour objet un dispositif de contact frottant du type défini ci-dessus caractérisé en ce que la structure de surface extérieure comporte un ensemble de stries réparties irrégulièrement et/ou réalisées irrégulièrement. Le dispositif de contact frottant selon l'invention a l'avantage d'accélérer le rodage du dispositif de contact frottant et qu'à l'état rodé, il réalise une surface de contact particulièrement grande qui se répercute positivement sur la densité de courant ainsi que sur la température dans le système tribologique ; globalement, cela réduit l'usure des balais de carbone. Le dispositif de contact frottant défini ci- dessus selon l'invention se caractérise en ce que la mise en structure de la surface correspond à un ensemble de stries réparties et disposées et/ou réalisées irrégulièrement. Grâce à la structure non continue des stries ou à la disposition irrégulière des stries, le dispositif de contact frottant, à l'état neuf, réalise une densité de courant élevée produisant une forte usure, si bien que les deux surfaces, c'est-à-dire la surface extérieure de l'enveloppe de l'installation de contact de forme annulaire, et la surface frontale pressée contre la surface enveloppe extérieure par le balai de contact sont très rapidement adaptées l'une à l'autre. Grâce à la forte usure initiale et à l'adaptation rapide des surfaces de frotte- ment, l'une à l'autre, en un temps très bref, on aura ainsi un système tribologique optimisé générant peu d'étincelles et fonctionnant à température optimale. De façon préférentielle, entre les stries voisines vues au moins dans la direction périphérique de la surface enveloppe extérieure, on a réalisé chaque fois un creux en forme de coin ou en arc-de-cercle. Ainsi, les creux entre les stries n'ont pas, de façon continue, le même niveau de hauteur ou la même profondeur, ce qui entraîne également une adaptation rapide des surfaces de frottement. D'une manière particulièrement préférentielle, au moins certains creux ont un profil différent et notamment une profondeur dif- férente les uns des autres. En particulier, les creux voisins de la structure de surface ne sont pas réalisés de la même manière mais ont au moins en partie des niveaux de hauteur différents ou des profondeurs différentes et le cas échéant des profils différents qui se traduisent éga- 1 lement par une usure importante lors du rodage du système tribolo- gique. Selon un développement avantageux de l'invention, les stries sont pointues ou aplaties. Les stries peuvent se rejoindre de façon très pointue ou encore être plus larges et ainsi, à leur point le plus 10 haut, elles peuvent être pointues ou aplaties, notamment arrondies, pour augmenter l'usure au début ou pendant la mise en route du dispositif de contact frottant. De façon préférentielle, les stries ont au moins pour l'essentiel la même largeur axiale, ce qui diminue notamment lors de la 15 fabrication de la structure de surface, les coûts car on peut utiliser le même outil pour réaliser les stries ou les creux. De façon particulièrement avantageuse, les stries de même largeur se font suite dans la direction périphérique pour constituer une rainure de stries sur toute la périphérie de la surface enve- 20 loppe extérieure. On forme ainsi de préférence plusieurs segments axiaux qui ont des stries successives avec des profils, des hauteurs et des longueurs différents lorsqu'on regarde dans la direction périphérique. Dans la direction axiale, on réalise de préférence plusieurs rainures de strie qui s'étendent parallèlement l'une à l'autre sur 25 l'extension axiale de l'installation de contact de forme annulaire. D'une manière particulièrement préférentielle, entre les rainures de strie voisines, on a des entretoises continues qui occupent chacune toute la périphérie de l'installation de contact. Selon un développement avantageux de l'invention, 30 l'installation de contact est un anneau de frottement ou une bague de collecteur à plusieurs lamelles. La bague de collecteur se distingue de la bague de frottement essentiellement en ce que dans la direction périphérique, le collecteur comporte des lamelles séparées les unes des autres et qui forment en combinaison, la surface enveloppe décrite à la 35 figure 2.
Les lamelles peuvent ainsi s'étendre parallèlement à l'axe longitudinal de l'anneau de collecteur ou en biais par rapport à celui-ci. Selon l'invention, la machine électrique comporte un dis- positif de contact frottant tel que défini ci-dessus. En particulier, le dis- positif de contact de forme annulaire est associé à un arbre de la machine électrique, notamment à l'arbre de rotor ou d'induit de la machine alors que le balai de contact est associé au boîtier qui loge l'arbre. Notamment pour chaque balai, le boîtier comporte au moins un support de balai pour que le balai soit poussé par la force d'un ressort contre la surface enveloppe extérieure de l'installation de contact de forme annu- laire, notamment la bague de frottement ou la bague de collecteur. L'invention a également pour objet, comme défini ci- dessus, un procédé de fabrication d'un dispositif de contact frottant tel que défini ci-dessus et qui se caractérise en ce que la structure de la surface est un ensemble de nervures ou d'ondulations réparties réguliè- rement. De façon préférentielle, les stries sont fraisées dans la surface enveloppe extérieure ou sont réalisées par un procédé par jet tel que par exemple un faisceau laser ou un jet d'eau ou encore par un procédé de transformation dans lequel on réalise la surface enveloppe. Les stries et/ou les creux entre les stries sont de préférence réalisés comme déve- loppé ci-dessus et il en résulte les avantages déjà évoqués. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de dispositif de contact frottant, no- tamment d'une installation de collecteur ou d'une installation de collec- teur ou d'une installation à bague de frottement représentées dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe simplifiée d'un dispositif de con- tact frottant, la figure 2 est une vue de dessus d'une bague de frottement d'un dispositif de contact frottant, et la figure 3 est une vue très schématique d'un procédé de fabrication de la bague de frottement.35 Description d'un mode de réalisation de l'invention La figure 1 montre sous une forme très simplifiée un dis- positif de contact frottant 1 vu en coupe d'une machine électrique 2 non détaillée. La machine électrique 2 a un arbre 3, par exemple pour le montage de l'induit ou du rotor de la machine électrique 2. L'arbre 3 porte solidairement en rotation une bague de frottement 4 comme installation de contact annulaire 5. Un balai de contact 6 fixe en étant par exemple tenu dans ou sur le boîtier de la machine électrique 2 est poussé ou précontraint par sa face frontale 7 contre la surface enve- loppe extérieure 8 de la bague de frottement 4. Pour avoir une durée de vie élevée et en particulier pour éviter les étincelles aux balais, la surface enveloppe extérieure 8 a une structure de surface 9 comme celle représentée à la figure 2. La figure 2 est une vue de dessus de la bague de frotte- ment 4 dont la structure de surface 9 comporte un grand nombre de stries 10 disposées irrégulièrement et réalisées irrégulièrement. Pour des raisons de visibilité, seules quelques stries 10 ont une référence. Les stries 10 se distinguent par leur réalisation irrégulière, à la fois par leur hauteur et par leur forme. Il en est de même des creux 11 entre les stries 10. Là encore, seuls quelques creux portent une référence. Les creux 11 ont un profil respectif en arc de cercle. Les stries 10 sont réalisées par les creux 11 dans la sur- face enveloppe extérieure 9 de la bague de frottement 4. Les creux 11 et ainsi les stries 10 ont toutes la même largeur (b) et se situent les unes derrière les autres (en série), réparties en périphérie de façon que les stries successives 10, les unes derrière les autres, forment une rainure de stries 12. Les stries 10 voisines dans la direction axiale ainsi que les creux 11 sont écartés ou sont réalisés pour laisser subsister une entretoise étroite 13 entre les rainures 12 voisines. Ces entretoises 13 cor- respondent à la surface enveloppe extérieure 8 d'origine. En fonctionnement, les entretoises 13 évitent essentiellement le mouvement relatif entre les balais de contact 6 et l'installation de contact 5 ou la bague de frottement 4 dans la direction axiale. Les stries 10 réparties et réalisées de façon irrégulière garantissent qu'à l'état neuf, le dispositif de contact frottant 1 réalisé comme installation de bague de frottement 14 fonctionne avec une forte densité de courant et ainsi avec une plus forte usure des surfaces de contact pour que la surface enveloppe extérieure 8 et la surface frontale 7 des balais de contact 6 s'adaptent rapidement l'une à l'autre. Le profil en forme d'arc de cercle des creux 11 réalise un niveau de hauteur non continu pour les creux 11 de sorte que là encore, on aura une adaptation rapide de la surface de frottement. En variante, on peut par exemple envisager également une réalisation en forme de coin ou un profil des creux 11. La figure 3 est une vue très simplifiée d'un procédé de fa- brication pour réaliser le dispositif de contact frottant 1 ou la structure de surface 9 sur la bague de frottement 4. Selon cet exemple de réalisation de la figure 3, on obtient la structure 9 de la surface par une cinématique de fraisage rotatif selon laquelle à la fois l'installation de contact 5, annulaire et aussi un outil 15 d'usinage avec enlèvement de copeaux sont mis en rotation comme l'indiquent les flèches 16, 17. Les profils en arc de cercle des cavités 11 sont ainsi réalisés automatiquement de sorte que les pointes des profils ou les stries 10 sont en partie très pointues ou très étroites, par exemple inférieures ou égales à 10 gni ou aussi plus larges, par exemple avec une largeur de quelques milli- mètres. Les vitesses de rotation variables de l'installation de contact 5 et/ou de l'outil 15 garantissent la répartition et la réalisation irrégulières des stries 10. Grâce à la vitesse d'avancée Vf de l'outil d'usinage avec enlèvement de copeaux 15, on réalise successivement les différentes rainures 12 des stries.
En variante, on peut également envisager de réaliser les stries 10 ou les creux 11 par des procédés de transformation tels que par exemple l'impression ou le laminage en creux ou encore par des procédés utilisant un rayonnement tel que par exemple un faisceau laser ou le travail au jet d'eau.
La répartition et la réalisation irrégulières des stries 10 accélèrent le rodage du système tribologique entre les balais de contact 6 et la bague de frottement 4 en augmentant la surface de contact au cours du rodage de façon à réduire la densité du courant et la température de fonctionnement. Finalement, il en résulte une moindre usure des balais en carbone, augmentant réciproquement la durée de vie du dispositif de contact frottant 1 ou de la machine électrique 2.5