FR2517892A1 - COLLECTOR RING FOR ELECTRIC APPARATUS OF ROTATING TYPE - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne les appareils électriquesThe present invention relates to electrical apparatus
du type tournant, tels que les générateurs d'électricité ou les mo- rotating type, such as electricity generators or
teurs électriques, au sens le plus large, et elle vise, plus parti- electric power, in the broadest sense, and it aims, more
culièrement, les moyens mis en oeuvre pour assurer le contact élec- in particular, the means employed to ensure the
trique entre des balais, des frotteurs ou des charbons et l'élément between brushes, brushes or coals and the element
constitutif formant induit ou inducteur. constituent forming armature or inductor.
Pour assumer la fonction ci-dessus, il est connu de réa- To assume the above function, it is known to
liser une bague collectrice comprenant une âme annulaire en matière isolante, au moins deux viroles conductrices recouvrant l'une des a slip ring comprising an annular core of insulating material, at least two conductive ferrules covering one of the
faces périphériques de l'âme, en étant décalées axialement, sans con- peripheral faces of the core, being axially offset, without
tact l'une avec l'autre, et'au moins deux conducteurs solidaires des with each other, and at least two drivers in solidarity with
viroles, incorporés à l'épaisseur de l'âme et faisant saillie axiale- ferrules, incorporated into the thickness of the core and protruding axially
ment hors au moinsde l'une des faces transversales de cette dernière. outside at least one of the transverse faces of the latter.
Une telle construction peut être envisagée dans le cas de Such a construction can be envisaged in the case of
montage sur l'arbre de rotation d'un 'rotdr ou, encore, à la périphé- mounting on the rotation shaft of a rotdr or, again, on the periphery
rie interne d'une cage.inside a cage.
Les conducteurs sojidaires des viroles sont normalement destinés au raccordement avec les moyens de production d'énergie Sojidaires drivers ferrules are normally intended for connection with the means of energy production
électrique ou de transformation dé cette dernière. electrical or processing of the latter.
La fabrication d'une telli bague comprend i'exécution des viroles conductrices qui sont fabriquées à partir d'une enveloppe cylindrique en matière conductrice sur laquelle les deux conducteurs The manufacture of such a ring comprises the execution of conductive ferrules which are manufactured from a cylindrical shell of conductive material on which the two conductors
sont rapportés par soudure en étant décalés axialement et angulaire- are reported by welding by being offset axially and angularly
ment Dans le cas d'une bague adaptable sur l'arbre d'un rotor central, les conducteurs sont rapportés sur la surface périphérique interne de l'enveloppe cylindrique En général, l'âme isolante est formée par moulage sur l'enveloppe et enrobe les deux conducteurs In the case of a ring adaptable on the shaft of a central rotor, the conductors are reported on the inner peripheral surface of the cylindrical envelope. In general, the insulating core is formed by molding on the envelope and coats both drivers
qui se trouvent ainsi en partie emprisonnés dans l'épaisseur de l'âme. which are thus partly imprisoned in the thickness of the soul.
Une opération de reprise est ensuite exécutée pour usiner une gorge périphérique dans l'enveloppe conductrice afin de ménager une solution de continuité permettant de délimiter deux viroles ou A recovery operation is then performed to machine a peripheral groove in the conductive envelope to provide a continuity solution for delimiting two ferrules or
pistes conductrices indépendantes qui sont chacune relié% à un con- independent conductive tracks which are each connected to a con-
ducteur. Les bagues collectricesobtenues selon le procédé ci- dessus, donnent satisfaction pour la fonction qu'elles doivent ducer. The slip rings obtained according to the above process are satisfactory for the function they must perform.
assumer Cependant, de telles bagues possèdent des inconvénients ma- However, such rings have major disadvantages
jeurs au plan de la fabrication.to the level of manufacture.
Le moulage de L'âme sur l'enveloppe représente une opé- The molding of the soul on the envelope represents an operation
ration de surmoulage impliquant nécessairement la pose, généralement manuelle, d'une ou plusieurs enveloppes équipées de conducteurs, dans un moule ouvert préalablement à l'injection Ceci représente une sujetion importante augmentant le coût de fabrication et diminuant overmoulding ration necessarily implying the laying, usually manual, of one or more envelopes equipped with conductors, in an open mold prior to the injection This represents a significant subject increasing the cost of manufacture and decreasing
la cadence.the rhythm.
Ensuite, il est nécessaire d'exécuter, par usinage, la Then, it is necessary to execute, by machining, the
gorge délimitant les deux pistes indépendantes à partir de l'envelop- throat delimiting the two independent tracks from the envelope
pe Ceci représente une opération de reprise coûteuse se traduisant, en outre, par une perte de matière première pouvant ître qualifiée This represents a costly recovery operation which also results in a loss of raw material that can be qualified.
de noble s'agissant du cuivre.noble when it comes to copper.
L'objet de l'invention est justement de remédier à ces inconvénients majeurs en proposant une nouvelle bague conductrice et collectrice, particulièrement conçue pour supprimer les opérations de pose d'insert et de reprise, afin de diminuer notablement le prix The object of the invention is precisely to overcome these major drawbacks by proposing a new conductive and collector ring, particularly designed to eliminate the insertion and recovery operations, to significantly reduce the price
de revient de chaque article fabriqué. of each manufactured article.
L'objet de l'invention vise également à proposer une nouvelle bague conductrice dont la fabrication puisse être envisagée The object of the invention is also to propose a new conductive ring whose manufacture can be envisaged.
en grande série au moyen de cha nes de fabrication entièrement auto- in mass production by means of fully automatic production lines
matiques.matic.
Un autre objet de l'invention est de proposer une nou- Another object of the invention is to propose a new
velle bague collectrice qui puisse être réalisée pour comporter un nombre de pistes collectrices égal ou différent de deux et pour que slip ring that can be made to have a number of collector tracks equal or different from two and that
ces pistes puissent être placées indifféremment au niveau de la sur- these tracks can be placed indifferently at the level of
face périphérique interne ou externe de la bague, afin de répondre à toutes les possibilités de réalisation technique et de construction internal or external peripheral face of the ring, in order to meet all the possibilities of technical realization and construction
de structures des appareils électriques, du type tournant. of structures of electrical appliances, rotating type.
Pour atteindre les buts ci-dessus, la bague collectrice, conforme à l'invention, est caractérisée en ce que l'âme annulaire présente dans son épaisseur au To achieve the above aims, the slip ring, according to the invention, is characterized in that the annular core has in its thickness at
moins deux logements de direction axiale, s'ou- two axially oriented dwellings,
vrant au moins sur l'une des faces transversales de l'Vme et débouchant au moins partiellement at least on one of the transverse faces of the VME and opening at least partially
par une ouverture sur l'une des faces périphé- by an opening on one of the peripheral faces
riques de l'âme et en des zones différentes l'une de l'autre, of the soul and in different areas of each other,
les viroles conductrices sont emmanchées et im- the conductive ferrules are fitted and
mobilisées sur l'âme et recouvrent chacune au moins partiellement l'ouverture d'un logement, les conducteurs sont engagés chacun dans l'un mobilized on the soul and each cover at least partially the opening of a housing, the drivers are each engaged in one
des logements.housing.
Diverses autres caractéristiques ressortent de la des- Various other features emerge from the
cription faite ci-dessous en référence aux dessins annexes qui mon- described below with reference to the accompanying drawings which show
trent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation trent, as non-limiting examples, embodiments
de l'objet de l'invention -of the object of the invention -
La fig 1 est une coupe-élévation d'une bague conforme à FIG 1 is a cut-elevation of a ring according to
l'invention.the invention.
Les fig 2 et 3 sont des vues transversales prises res- Figs 2 and 3 are cross-sectional views taken
pectivement selon les lignes II-II et III-III de la fig 1. respectively along lines II-II and III-III of FIG.
La fig 4 est une coupe-élévation illustrant une autre Fig. 4 is a sectional elevation illustrating another
forme de réalisation de l'objet de l'invention. embodiment of the object of the invention.
Les fig I à 3 montrent un premier exemple de réalisa- Figs I to 3 show a first example of
tion relatif à une bague collectrice destinée à être montée, par tott moyen convenable, sur l'arbre de rotation d'un rotor central tournant, tel que l'induit d'une machine électrique classique du a slip ring for mounting, by means of a suitable means, to the rotating shaft of a rotating central rotor, such as the armature of a conventional electric machine of
type tournant.rotating type.
Les moyens de liaison entre la bague collectrice et l'arbre peuvent être divers et faire intervenir un collage ou un entrainement positif par cannelure, méplat, clavette, etc The connection means between the slip ring and the shaft can be various and involve a bonding or positive drive by fluting, flat, key, etc.
La bague collectrice comprend une âme 1 en matière iso- The slip ring comprises a core 1 made of insulating material
lante, de préférence réalisée en une matière thermoplastique L'âme I se présente sous une forme annulaire d'épaisseur constante Selon lant, preferably made of a thermoplastic material The core I is in a ring shape of constant thickness
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l'application envisagée, la longueur axiale de cette âme peut 8 tre variable en étant inférieure, égale ou supérieure à son diamètre moyen. L'âme isolante I est réalisée pour comporter, dans son épaisseur, au moins deux logements 2 et 3 s'étendant axialement à partir de chacun des bords transversaux la et lb de l'âme 1 Les logements 2 et 3 sont décalés angulairement, de préférence d'une mesure correspondant à la division de la circonférence de l'âme I the intended application, the axial length of this core can be variable being lower, equal to or greater than its mean diameter. The insulating core I is made to include, in its thickness, at least two housings 2 and 3 extending axially from each of the transverse edges 1a and 1b of the core 1. The housings 2 and 3 are offset angularly, from preferably a measure corresponding to the division of the circumference of the soul I
par le nombre de pistes conductrices à établir Dans l'exemple illus- by the number of conductive tracks to be established In the illustrative example
tré, la bague est destinée à comporter deux pistes et les logements 2 et 3 sont, de préférence, décalés de 180 Les logements 2 et 3 sont également menagés de manière à déboucher sur l'une des faces périphériques de l'âme l par des ouvertures 4 et 5 qui peuvent être tré, the ring is intended to comprise two tracks and the housings 2 and 3 are preferably offset by 180 The housings 2 and 3 are also maintained so as to lead to one of the peripheral faces of the soul l by openings 4 and 5 which can be
de longueur identique ou différente de la longueur axiale des loge- of the same or different length as the axial length of the
ments 2 et 3.2 and 3.
Dans l'exemple représenté, les logements 2 et 3 sont-mé- In the example shown, dwellings 2 and 3 are
nagés pour s'ouvrir au niveau-de la surface périphérique extérieure swam to open at the level of the outer peripheral surface
de l'âme 1.of the soul 1.
L'un des logements, par exemple le logement 3, est pro- One of the dwellings, for example housing 3, is
longé axialement par un trou 6, inclus dans l'épaisseur de l'âme 1. lined axially by a hole 6, included in the thickness of the core 1.
Le trou 6 s'ouvre au niveau du bord transversal de l'âme 1 corres- The hole 6 opens at the transverse edge of the core 1 corres-
pondant à celui à partir duquel est ménagé l'autre logement 2. laying to that from which the other dwelling 2 is provided.
La bague collectrice comprend également deux viroles conductrices 7 et 8 montées, sans possibilité de coulissement axial et de déplacement angulaire, au niveau de la surface périphérique de The slip ring also comprises two conductive ferrules 7 and 8 mounted, without the possibility of axial sliding and angular displacement, at the level of the peripheral surface of
l'âme 1 correspondant aux ouvertures 4 et 5 des logements 2 et 3. the core 1 corresponding to the openings 4 and 5 of the housings 2 and 3.
Dans le cas de réalisation illustré, les viroles conductrices 7 et In the illustrated embodiment, the conductive ferrules 7 and
8 sont donc montées à la périphérie extérieure de l'âme isolante 1. 8 are thus mounted at the outer periphery of the insulating core 1.
Les viroles 7 et 8 sont pourvues de conducteurs 9 et 10 The ferrules 7 and 8 are provided with conductors 9 and 10
rendus solidaires, notamment par soudure par point de l'une des fa- solidarity, in particular by spot welding of one of the
ces périphériques Dans l'exemple illustré, les conducteurs 9 et 10 these devices In the example shown, drivers 9 and 10
sont rapportés sur la face intérieure. are reported on the inside.
La virole 7 est montée pour que le conducteur 9 soit engagé dans le logement 2 qui est au moins en partie recouvert par la virole 7 Dans cet état, le conducteur 9 fait saillie axialement The ferrule 7 is mounted so that the conductor 9 is engaged in the housing 2 which is at least partially covered by the ferrule 7 In this state, the conductor 9 protrudes axially
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hors du bord transversal la.out of the transverse edge la.
La virole 8 est montée pour que le conducteur 10 soit engagé dans le trou 6 par le logement 3 qui est recouvert, au moins en partie, par la virole 8 Dans cet état, le conducteur 10 fait également saillie axialement à partir du bord transversal la. The shell 8 is mounted so that the conductor 10 is engaged in the hole 6 by the housing 3 which is covered, at least in part, by the shell 8 In this state, the conductor 10 also protrudes axially from the transverse edge. .
Une connexion électrique peut ainsi être facilement exé- An electrical connection can thus be easily
cutée entre les conducteurs 9 et 10 et les organes producteurs ou cut between conductors 9 and 10 and the producing or
transformateurs d'énergie électrique de l'appareil. electrical energy transformers of the apparatus.
De préférence, les viroles 7 et 8 sont montées par cou- Preferably, the ferrules 7 and 8 are mounted by
lissement axial dans le sens des flèches fl-f 2 ' à partir des bords axial lightening in the direction of arrows fl-f 2 'from the edges
transversaux la-1 b, en étant orientées angulairement pour faire coin- cross-sections la-1b, being angularly oriented to
cider les conducteurs 9 et 10 avec les logements correspondants 2 et 3. cider the conductors 9 and 10 with the corresponding housing 2 and 3.
Le montage des viroles 7 et 8 est assuré pour établir une solidarisation angulaire et axiale par rapport à l'âme 1 A cet effet, il est avantageux de faire comporter, dans le cas présent, au niveau de la face périphérique intérieure des viroles conductrices 7 et 8, un ou plusieurs picots Il et 12, comportant chacun une face inclinée aboutissant à une face abrupte L'orientation des picots Il et 12 est choisie de manière que l'engagement et le montage des viroles 7 et 8 puisse s'effectuer dans le sens des flèches f 1 et f 2 De préférence, l'engagement axial est effectué après chauffage, au moins superficiel, de l'âme 1, dans le cas présent à partir de la surface périphérique extérieure Ceci permet de faire pénétrer les picots Il et 12 dans la matière constitutive dans laquelle ils sont emprisonnés après refroidissement Une autre méthode consiste à appliquer des ultrasons The ferrules 7 and 8 are mounted to establish an angular and axial connection with respect to the core 1. For this purpose, it is advantageous to include, in the present case, at the inner peripheral face of the conductive ferrules 7. and 8, one or more pins II and 12, each having an inclined face ending in a steep face The orientation of the pins II and 12 is chosen so that the engagement and mounting of the ferrules 7 and 8 can be carried out in the direction of the arrows f 1 and f 2 Preferably, the axial engagement is performed after heating, at least superficial, the core 1, in this case from the outer peripheral surface This allows to penetrate the pins II and 12 in the constituent material in which they are trapped after cooling Another method is to apply ultrasound
à l'assemblage en cours de réalisation pour induire un chauffage su- assembly being carried out to induce superheat heating.
perficiel provoquant un ramollissement de l'âme 1. perfective causing a softening of the soul 1.
Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'âme isolante peut 9 tre réalisée rapidement, en grande série et à très faible coût par moulage dans une installation parallèle à une chaîne d'exécution des viroles collectrices 6 et 7 La fabrication des viroles peut être obtenue de façon rapide en grande série, au moyen d'une installation automatique recevant des viroles obtenues de toute façon convenable sur lesquelles les conducteurs sont soudés et découpés à partir As is apparent from the foregoing, the insulating core can be produced quickly, in large series and at very low cost by molding in a parallel installation to a chain of execution of the collector rings 6 and 7. to be obtained quickly in large series, by means of an automatic installation receiving ferrules obtained in any suitable manner on which the conductors are welded and cut from
d'une alimentation en continu.continuous feeding.
La fabrication et l'obtention d'une bague collectrice conforme à l'invention peut ensuite être assurée par un montage auto The manufacture and obtaining of a slip ring according to the invention can then be ensured by an auto assembly.
matique des viroles 7 et 8 sur une bague 1 préalablement chauffée. of the ferrules 7 and 8 on a ring 1 previously heated.
Ainsi, sans aucune opération de pose d'insert dans une unité de moulage, ni de reprise pour usinage, il est possible, selon l'invention, d'obtenir à un coût notablement inférieur à la techni- que actuelle, une bague collectrice à même de répondre à la fonction qu'elle doit assumer En effet, la fonction essentielle d'une telle bague est de permettre un contact électrique entre les viroles 7 et 8 et des balais,des frotteurs ou des charbons Cette fonction est Thus, without any inserting operation in a molding unit, or recovery for machining, it is possible, according to the invention, to obtain at a cost significantly lower than the current technique, a slip ring with The essential function of such a ring is to allow electrical contact between ferrules 7 and 8 and brushes, brushes or coals.
assumée efficacement étant donné que les viroles sont rendues. assumed effectively because the ferrules are rendered.
solidaires axialement'et angulairement de l'âme par les picots 11-12 secured axially and angularly to the core by the pins 11-12
et par la collaboration entre les conducteurs 9 et 10 et les loge- and by the collaboration between drivers 9 and 10 and the
ments 2, 3 et 6.items 2, 3 and 6.
Dans certains cas, pour éviter toute interférence par In some cases, to avoid interference by
ligne de fuite entre les viroles 7 et 8, il peut être prévu de ména- line between ferrules 7 and 8, provision may be made for
ger, au niveau de la surface périphérique de l'âme devant être re- ger, at the peripheral surface of the soul to be re-
couverte, une moulure périphérique, un bourrelet ou un cordon 13 de covered, a peripheral molding, a bead or cord 13 of
matière isolante Une telle moulure, dont l'épaisseur peut être su- insulating material Such a molding, the thickness of which can be su
périeure à celle des viroles, peut avantageusement constituer une butée limitant l'engagement axial des viroles Selon le rapport entre la longueur axiale de l'âme 1 et des viroles, la moulure 13 peut être remplacée par deux épaulements ou deux cordons distants l'un de less than that of the ferrules, may advantageously constitute a stop limiting the axial engagement of the ferrules. Depending on the ratio between the axial length of the core 1 and ferrules, the bead 13 may be replaced by two shoulders or two cords spaced apart. of
l'autre axialement.the other axially.
La moulure 5 peut venir directement de moulage ou, éven- The molding 5 can come directly from molding or, possibly
tuellement, aussi être le résultat d'un refoulement de la couche superficielle de la matière constitutive de l'âme, dans le cas, par also be the result of a repression of the superficial layer of the material constituting the soul, in the case, by
exemple, o les viroles 7 et 8 comportent un diamètre légèrement infé- for example, the ferrules 7 and 8 have a diameter slightly less than
rieur à celui de la surface périphérique de l'âme 1 Dans un tel cas, that of the peripheral surface of the soul 1 In such a case,
l'engagement des viroles 7 et 8 est facilité en prévoyant des chan- the engagement of ferrules 7 and 8 is facilitated by providing
freins 14 et 15 au niveau des bords transversaux la et lb Ces chanfreins 14 et 15 sont orientés en pente montante selon le sens brakes 14 and 15 at the transverse edges 1a and 1b. These chamfers 14 and 15 are oriented on a rising slope according to the direction
d'engagement et raccordent les bords transversaux à la surface péri- of engagement and connect the transverse edges to the perimeter
phérique concernée, en l'occurence la surface extérieure. concerned, in this case the outer surface.
L'exemple de construction donné ci-dessus concerne une bague collectrice destinée à être fixée sur l'arbre d'un rotor d'un appareil électrique tournant Dans certaines applications, il peut être prévu de fixer une telle bague collectrice au niveau de l'axe The construction example given above relates to a slip ring intended to be fixed on the shaft of a rotor of a rotating electrical apparatus. In certain applications, it may be provided to fix such a slip ring at the level of the axis
d'un stator central entouré par un rotor en forme de cage. a central stator surrounded by a cage-shaped rotor.
La fig 4 montre une forme d'exécution selon laquelle la bague collectrice est réalisée pour être adaptée, non pas sur un axe ou un arbre, mais au niveau de la périphérie intérieure d'une FIG. 4 shows an embodiment according to which the slip ring is designed to be adapted, not on an axis or a shaft, but at the inner periphery of a
cage tournante Dans un tel cas, les viroles 7 et 8 sont alors pré- In such a case, the shells 7 and 8 are then
vues pour être rapportées sur la face périphérique interne de l'âme 1 Dans un tel cas, les logements 2 et 3, de même conformation que seen in order to be reported on the inner peripheral face of the soul 1 In such a case, the housings 2 and 3, of the same conformation as
celle décrite précédemment, sont ménagés pour déboucher par les ou- described above, are arranged to lead to
vertures 4 et 5 au niveau de la face périphérique interne de l'âme vertices 4 and 5 at the inner peripheral face of the soul
isolante 1.insulating 1.
Dans les différents exemples donnés ci-dessus, la bague collectrice comprend deux viroles 7 et 8, possédant une mesure axiale sensiblement égale à la moitié de celle-de l'âme 1, déduction faite éventuellement de la moulure 13 Une réalisation différente peut être envisagée en utilisant des viroles 7 et 8, de mesure axiale In the various examples given above, the slip ring comprises two ferrules 7 and 8, having an axial measurement substantially equal to half of that of the core 1, possibly after the molding 13. A different embodiment can be envisaged. using ferrules 7 and 8, axial measurement
notablement plus faible, pouvant être placées sensiblement à proxi- significantly lower, which can be placed substantially close to
mité des bords transversaux la et lb ou, au contraire, être placées en éloignement par rapport à ces derniers d'une mesure identique, ou transverse edges 1a and 1b or, conversely, be placed at a distance from the latter of an identical measurement, or
même différente, pour ce qui concerne les deux viroles. even different, as far as the two ferrules are concerned.
De même, il peut être prévu de réaliser une bague collec- Similarly, it may be provided to make a collector ring
trice comportant plus de deux viroles 7 et 8 Une construction à trois viroles collectrices fait alors intervenir une virole 7, dite trice having more than two rings 7 and 8 A construction with three collector rings then involves a shell 7, called
extrême, une virole 8, dite centrale, et une troisième virole occu- extreme, a ferrule 8, called a central ferrule, and a third ferrule
pant la position homologue de la virole 7 par rapport à la virole 8. the homologous position of the ferrule 7 with respect to the ferrule 8.
Dans un tel cas, les logements nécessaires à l'engagement des con- In such a case, the housing required to
ducteurs sont décalés angulairement de 120 En outre, deux de ces logements sont prolongés par un trou 6 pour que l'ensemble des The ductors are angularly offset by 120. In addition, two of these dwellings are extended by a hole 6 so that all
conducteurs fassent saillie à partir du même bord transversal. conductors protrude from the same transverse edge.
Dans la mesure o une telle obligation n'est pas à res- To the extent that such an obligation is not
pecter, la virole homologue à la virole 7 fait intervenir des moyens pect, the ferrule homologous to ferrule 7 involves means
de montage semblables à ceux de cette dernière. similar to those of the latter.
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