CH673356A5

CH673356A5 -

Info

Publication number: CH673356A5
Application number: CH1476/86A
Authority: CH
Inventors: Jean-Claude Girardin
Original assignee: Portescap
Priority date: 1986-04-14
Filing date: 1986-04-14
Publication date: 1990-02-28
Also published as: IT1205805B; NL188001C; US4791331A; NL8720161A; DE3790199C2; KR910008271B1; KR880701475A; NL188001B; WO1987006396A1; GB2198891A; GB8728972D0; JPH079579Y2; DE8790029U1; FR2597272A1; IT8747840A0; JPS62296744A; JPH0641373U; FR2597272B1; GB2198891B; DE3790199T

Description

DESCRIPTION

La présente invention a pour objet un balai en charbon pour moteur électrique à commutateur cylindrique, ce balai étant constitué par un corps conducteur électrique en charbon ayant la forme d'une came dérivée d'un cylindre sensiblement circulaire et présentant une surface incurvée en arc de cercle, de même rayon de courbure que la surface extérieure latérale du collecteur du moteur, destiné à servir de surface de contact du balai avec le collecteur, le balai étant muni d'un arbre de pivotement axial et étant soumis à l'action d'un ressort agissant de façon à assurer le contact entre le balai et le collecteur. L'invention a également pour objet un moteur électrique à commutateur cylindrique muni de balais perfectionnés de ce genre.

L'utilisation de balais du genre susmentionné présente, en principe, un très grand avantage. En effet, ces balais ont des dimensions réduites, ce qui permet de les loger dans un espace restreint disponible pour la mise en place du dispositif de transmission du courant dans un moteur électrique compact. D'autre part, du fait que leur forme générale est dérivée de celle d'un cylindre, ils ne présentent pas, contrairement à une autre sorte de balais en charbon bien connus, un bras pivotant de longueur notable et dont le centre de gravité est éloigné de l'axe de pivotement du balai et a, par conséquent, tendance à osciller et à entrer en vibration lors de la rotation du moteur. Les balais en forme de came cylindrique sont ainsi exempts du risque de rupture du bras, qui constitue un important inconvénient des balais à bras pivotants.

Toutefois, les balais en forme de came cylindrique connus jusqu'à maintenant sont entachés de l'inconvénient découlant du fait que l'usure de la surface de contact du balai par le collecteur, lors de sa rotation, forme dans la masse du balai, au fur et à mesure que la surface de contact recule, une partie cylindrique qui s'appuie tangen-tiellement sur le collecteur, le long du bord intérieur de cette surface de contact, en constituant ainsi une ligne, parallèle à l'axe de rotation du collecteur, où la pression d'appui du balai sur le collecteur est nulle quel que soit le degré d'usure du balai. Des arcs électriques peuvent donc prendre naissance dans cette zone, en provoquant le dépôt d'une couche de charbon ayant une mauvaise conductivité électrique, précisément sur la partie du collecteur sur laquelle frotte le balai. La présence de cette couche de charbon se traduit par des interruptions de courant hautement préjudiciables au bon fonctionnement du moteur.

La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient tout en conservant les avantages du genre de balai susmentionné.

A cet effet, le balai selon l'invention présente les caractéristiques spécifiées dans la revendication 1.

Grâce à la présence de la fente circulaire, la surface de contact du balai avec le collecteur est constamment séparée de la surface cylindrique de la partie centrale, tant que le degré d'usure du balai est tel que cette fente subsiste, de sorte que la formation d'un arc électrique entre le collecteur et le balai n'est pas possible, puisque toute la surface de contact entre le balai et le collecteur est constamment soumise à une pression notable, même si le rotor présente un certain jeu radial.

L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre d'une forme d'exécution du balai selon l'invention et de l'utilisation de ce balai dans un moteur électrique à commutateur cylindrique, cette description étant faite à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel:

la figure 1 est une vue en élévation d'une partie de la face intérieure d'une pièce d'extrémité d'un moteur électrique à commutateur cylindrique, parallèlement à l'axe du moteur, montrant la disposition relative des balais et du collecteur dans le cas d'une forme d'exécution de balai en forme de came cylindrique, selon l'art antérieur;

la figure 2 est une vue semblable à celle de la figure 1 dans le cas d'une forme d'exécution du balai conforme à la présente invention.

A la figure 1, on a représenté une partie d'une pièce d'extrémité 1 d'un moteur électrique à courant continu. La pièce 1 est de forme cylindrique et elle est venue de moulage en matière plastique rigide. Elle présente une ouverture circulaire centrale 2, destinée à laisser passer l'axe du rotor (non représenté) du moteur. L'espace délimité entre la face intérieure de la paroi latérale 3 de la pièce 1 et la face intérieure circulaire 4 de celle-ci constitue un logement à l'intérieur duquel sont placés deux balais 5, dont chacun est monté de manière pivotante autour d'un arbre de rotation 6 respectif fixé sur la pièce I. Les arbres 6 sont en un métal bon conducteur électrique, tel que le laiton, et sont chacun connectés électriquement d'une part à la masse du balai 5, au moyen d'un câble conducteur 11 en cuivre, et d'autre part à une lame conductrice 13, au moyen d'un câble conducteur en cuivre 12. La lame conductrice 13 traverse la paroi d'extrémité de la pièce 1 pour assurer la connexion électrique avec l'une des bornes du moteur (non représentées) fixées sur la face extérieure de cette paroi.

La lame 13 et l'extrémité correspondante du câble 12 sont coincées l'une contre l'autre dans une fente diamétrale d'un plot 14 qui fait partie intégrante de la pièce 1.

Etant donné que l'agencement des deux balais 5 et des deux plots 14 correspondants est symétrique par rapport à l'axe de la pièce 1, une partie seulement de celle-ci, portant un balai 5 et le plot correspondant 14, a été représentée, afin de simplifier le dessin.

La face intérieure 4 de la pièce 1 comprend deux moulures 7 en relief, associées chacune à un balai 5 et sur chacune desquelles vient s'appuyer un ressort à boudin (non représenté) travaillant en torsion, centré sur l'arbre 6 du balai correspondant et tendant à faire tourner le balai dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, de façon à appuyer sa surface de contact 8 sur le collecteur 9. Ce dernier est représenté, à la figure 1, en coupe perpendiculaire à l'axe du rotor du moteur.

Un logement, délimité par un rebord circulaire 10, est ménagé en creux dans la face 4 de la pièce 1, concentriquement à l'ouverture 2, pour recevoir l'extrémité du collecteur 9. La surface de contact 8 du balai avec le collecteur 9 est constamment appuyée contre la surface de ce dernier avec une pression notable, sous l'effet de la force exercée par le ressort à boudin, et la rotation du collecteur 9 provoque une usure progressive du balai, sans changement de forme de la surface de contact 8, qui est constamment réusinée dans la masse du balai. Cependant, au fur et à mesure de l'usure du balai 5, la partie cylindrique 16 de la surface extérieure du balai 5 s'étend, tout en restant tangente au collecteur 9, le long d'une ligne repérée par la flèche partant du chiffre de référence 15. Cette ligne constitue la limite entre la partie cylindrique 16 de la surface du balai 5 et la surface de contact 8. On comprend aisément que la région de la partie 16 de la surface du balai située immédiatement au voisinage

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de cette ligne se trouve à une très faible distance du collecteur 9, de sorte que des arcs électriques prennent naissance dans cette région entre le collecteur et le balai. Ces arcs électriques sont cause du dépôt sur le collecteur d'une couche de charbon isolante en entraînant l'inconvénient dont il a été question plus haut.

Il est en outre à remarquer que, du fait que la partie cylindrique 16 de la surface du balai 5 est tangente au collecteur 9, la rotation de ce dernier n'est possible que s'il est parfaitement centré, à égale distance entre les axes de rotation des deux balais 5, et également si sa périphérie est parfaitement cylindrique. Cela impose des tolérances de construction extrêmement strictes, qui sont pratiquement impossibles à satisfaire dans la production industrielle en grande série. Ce fait constitue un inconvénient supplémentaire, qui vient s'ajouter à celui qui résulte du dépôt de la couche de charbon sur le collecteur, de sorte que l'emploi du genre de balai susmentionné n'a pas été possible jusqu'à présent.

On voit, d'après la figure 2, dans laquelle les éléments identiques aux éléments correspondants de la figure 1 sont désignés par les mêmes chiffres de référence que ces derniers, que l'agencement d'ensemble des balais 5' et leur disposition par rapport au collecteur 9 sont les mêmes que dans le cas de la forme d'exécution représentée à la figure 1.

Toutefois, les balais 5' présentent une fente circulaire 17 qui s'étend sur un arc de circonférence du corps du balai et qui sépare la partie périphérique 5'a de celui-ci, dont l'extrémité libre se termine par la surface de contact 8' du balai avec le collecteur 9, d'une partie centrale 5'a, qui présente une surface cylindrique 16'. Ainsi, la surface de contact 8' du balai 5' avec le collecteur 9 ne se prolonge pas par la surface cylindrique 16' concentrique à l'axe de rotation 6 du balai 5', mais elle est séparée de celle-ci par la fente 17, et cela quel que soit le degré d'usure du balai, tout au moins tant que ce 5 degré n'est pas tel que la fente 17 a entièrement disparu, c'est-à-dire tant que la surface de contact 8' n'a pas atteint la région où les parties 5'a et 5'b du balai sont réunies entre elles. On voit qu'il en résulte que la surface cylindrique 16' ne présente pas de ligne de tan-gence (telle que la ligne 15 de la figure 1) avec le collecteur 9 et que 10 toutes les parties de cette surface sont à une distance suffisante de la surface extérieure du collecteur pour éliminer le risque de production d'arc électrique entre la surface cylindrique 16' du balai et le collecteur.

Ce résultat peut être, par exemple, obtenu, en pratique, pour un 15 balai 5' dont la surface périphérique a un rayon de 4 mm dans la partie la plus éloignée de son axe, notamment dans la partie 5'a, et un rayon de 2 mm pour la surface cylindrique 16' de la partie centrale 5'b, en conférant à la fente 17 une largeur de 0,4 mm.

On comprend donc que le balai selon l'invention permet d'éviter le dépôt de la couche de charbon sur le collecteur.

D'autre part, du fait que le collecteur n'est en contact avec le balai que par la surface 8', située à l'extrémité de la partie périphérique 5'a, qui est dotée d'une certaine flexibilité, la rotation du collec-25 teur n'est nullement entravée, même si les tolérances de centrage de son axe, ainsi que celles de la forme cylindrique de sa périphérie, ne sont pas très strictes.

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1 feuille dessins

Claims

673 356 REVENDICATIONS

1. Balai en charbon pour moteur électrique à commutateur cylindrique, ce balai étant constitué par un corps conducteur électrique en charbon, ayant la forme d'une came dérivée d'un cylindre sensiblement circulaire et présentant une surface incurvée en arc de cercle, de même rayon de courbure que la surface extérieure latérale du collecteur du moteur, destinée à servir de surface de contact du balai avec le collecteur, le balai étant muni d'un arbre de pivotement axial et étant soumis à l'action d'un ressort agissant de façon à assurer le contact entre le balai et le collecteur, caractérisé en ce qu'il présente une fente de forme sensiblement circulaire, délimitée par deux surfaces cylindriques sensiblement concentriques à l'axe de pivotement du balai et s'étendant sur une longueur donnée en séparant la partie périphérique du balai, dont l'extrémité libre est délimitée par la surface destinée à constituer la surface de contact du balai avec le collecteur, d'une partie centrale comportant l'arbre de pivotement.

2. Moteur électrique à commutateur cylindrique muni de balais selon la revendication 1.