FR2666697A1 - Commutateur plan et son procede de fabrication. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un commutateur plan comprenant des segments de carbone, des éléments métalliques de support, et un corps de moyeu qui porte les éléments de support de segments. Il est prévu, pour relier les segments de carbone (1) et les éléments de support de segments (2), une couche de brasure (3), et les surfaces latérales tournées l'une vers l'autre (2') d'éléments (2) de support de segments immédiatement voisins sont recouvertes par le corps de moyeu (4). L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un tel commutateur.
Description
La présente invention concerne un commutateur plan comprenant: a) des
segments de carbone en forme de plaques, espacés entre eux, constituant sa surface de contact des balais, b) des éléments métalliques de support, espacés eux aussi entre eux, destinés aux segments de carbone, qui sont reliés chacun à l'un des éléments de support de segments de manière mécaniquement fixe et électriquement conductrice, et c) un corps de moyeu en matière moulée par compression électriquement isolante qui porte les éléments de support de segments qui sont pourvus d'éléments de raccordement d'enroulement et d'éléments d'ancrage encastrés dans le corps de moyeu, ainsi qu'un procédé destiné à la fabrication d'un
tel commutateur.
Il est connu de réaliser à l'aide de segments de carbone les surfaces de contact de balais de commutateurs qui travaillent dans un environnement réagissant avec le cuivre, en particulier un carburant
auquel est mélangé du méthanol.
Dans un commutateur plan connu du type mentionné dans l'introduction (DEGM 89 07 045 3), les segments de carbone comportent sur leurs c 8 tés inférieurs des tenons qui traversent des orifices ménagés dans les éléments de support de segments en cuivre qui les portent et qui pénètrent dans le corps de moyeu qui porte les éléments de support de segments qui y sont ancrés qui sont séparés l'un de l'autre par des fentes
de séparation.
Dans un autre commutateur plan connu destiné à fonctionner dans un environnement réagissant avec le cuivre (DE-GM 89 08 077 7), les segments qui constituent la surface de contact des balais sont en une matière composite qui se compose de carbone sur le côté constituant la surface de contact et de matière plastique ou de métal sur le côté tourné vers l'élément de support de segments Ce côté est brasé avec l'élément de support de segments qui est lui-même relié de façon fixe à un moyeu formé d'une pièce en matière
plastique moulée par compression.
Il n'y a certes pas à craindre dans des commutateurs de ce type qu'il apparaisse une forte
usure dans la zone de surface de contact des balais.
Mais des zones importantes des éléments de support de balais, sont, malgré les segments en carbone, soumises à l'influence de l'environnement agressif On n'a pas encore pris en compte le fait qu'il n'est pas possible de pourvoir d'une couche de protection toutes ces zones après fabrication du commutateur C'est en particulier le cas pour les surfaces latérales tournées l'une vers l'autre d'éléments voisins de support de segments qui, comme les surfaces latérales des segments de carbone, limitent dans les commutateurs connus les intervalles d'air nécessaires en raison de la segmentation C'est en outre un inconvénient que, en raison des tenons des segments de carbone qui rendent nécessaire de réaliser la compression des segments en carbone sur les éléments de support de segments, la fabrication est confrontée à des difficultés et il n'est pas garanti qu'un bon contact est réalisé à long terme entre les segments de carbone et les éléments de support de segments qui les portent. L'invention a pour but de réaliser un commutateur qui, d'une part, soit utilisable même dans un milieu fortement agressif, en particulier du carburant à très haute teneur en méthanol, sans qu'il en résulte une usure de la matière des éléments de support de segments, afin de parvenir à une très longue durée de vie, mais qui, d'autre part, soit pourtant économique à fabriquer. Ce but est atteint dans un commutateur du type défini dans l'introduction par le fait que d> il est prévu, pour relier les segments de carbone et les éléments de support de segments une couche de brasure située entre eux et e) les surfaces latérales tournées l'une vers l'autre d'éléments de support de segments immédiatement voisins sont totalement recouvertes par la pièce moulée
par compression du corps de moyeu.
Puisque les surfaces latérales tournées l'une vers l'autre d'éléments de support de segments immédiatement voisins sont totalement recouvertes par la pièce moulée par compression du corps de moyeu, il ne peut apparaître aucune usure de la matière des éléments de support de segments Il faut donc seulement prendre soin de protéger un contact avec l'environnement agressif les zones restantes des éléments de support de segments qui ne sont recouverts ni par les segments de carbone ni par le corps de moyeu On peut réaliser une telle protection par exemple par un revêtement avec un métal résistant ou d'une matière plastique En outre, dans le commutateur selon l'invention, il est garanti une liaison sûre et réalisant un bon contact électrique entre les segments de carbone et les éléments de support de segments car ceux-ci sont reliés entre eux par une couche de brasure Le brasage apporte de plus une possibilité de
fabrication économique.
Dans un mode de réalisation préféré, la surface d'extrémité de chaque élément de support de segments tournée vers l'alésage de moyeu et également, de préférence, sa surface d'extrémité extérieure opposée à l'alésage de moyeu sont totalement recouvertes par la pièce moulée par compression du corps de moyeu On peut également recouvrir, au moins partiellement, à l'aide de la pièce moulée par compression du corps de moyeu la surface d'extrémité intérieure et extérieure de chaque segment de carbone, grâce à quoi les éléments de support de segments sont encore mieux protégés contre un accès de gaz ou de liquide agressifs En outre, on peut ainsi réaliser une liaison directe entre les
segments en carbone et le corps de moyeu.
Il est particulièrement avantageux que l'espace intermédiaire entre deux éléments de support de segments situés c 8 te à côte soit plus grand que la largeur de l'intervalle d'air orienté vers cet espace intermédiaire et compris entre les segments de carbone portés par les éléments concernés de support de segments: en effet, des fentes de séparation destinées à réaliser les intervalles d'air sont alors limitées à leur base par la pièce moulée par compression du corps de moyeu et aucun contact ne peut dose produire entre l'outil de séparation et les éléments de support de segments Dans ce cas, chaque lame d'air entre deux segments de carbone voisins, se prolonge de préférence, dans une faible mesure, dans la pièce moulée par compression du corps de moyeu qui espace les éléments
de support de segments.
Chaque segment de carbone est, de préférence, relié en engagement positif en direction radiale et/ou en direction de déplacement avec l'élément de support de segment qui le porte Une telle réalisation est avantageuse pour le positionnement des segments de carbone pour le processus de brasage et favorise en outre sensiblement le fait que la position des segments de carbone, lors de la soudure des extrémités d'enroulement avec les éléments de raccordement des éléments de support de segments ne serait pas modifiée même si la chaleur qui est alors amenée aux éléments de support de segments provoquait une fusion de la couche de brasure, ce qui est en particulier possible lorsque l'on utilise non une brasure dure mais une brasure tendre On peut également prévoir une liaison en engagement positif avec le corps de moyeu pour protéger les segments de carbone en particulier lors de la soudure des extrémités d'enroulement avec les éléments de raccord. Il est avantageux que chacun des intervalles d'air soit, à distance du côté extérieur constituant la
surface de contact des balais, élargi par degrés vis-à-
vis des éléments de support de segments, par décalage des segments de carbone, de préférence à une valeur supérieure à la distance entre les éléments de support
de segments.
On peut alors réaliser un appui des segments de carbone en direction radiale au moyen d'une surface d'appui extérieure: les éléments de support de segments peuvent faire saillie en direction radiale au delà du bord extérieur des segments de carbone et comporter ici une partie à partir de laquelle s'étendent, dans la direction du plan défini par la surface de contact des balais, un bord constituant une surface d'appui pour la surface d'extrémité extérieure du segment de carbone et/ou, dans la direction opposée, un élément de base de crochet d'un crochet de raccordement servant d'élément
de raccordement.
ou encore d'une surface d'appui intérieure: les éléments de support de segments peuvent être en surplomb radialement vers l'intérieur au-dessus des segments de carbones et présenter dans cette zone en surplomb, un élément de matière en surplomb par rapport au plan défini par la surface de contact des balais, de préférence en forme de languette sur laquelle s'appuie la surface d'extrémité intérieure du segment de carbone, de préférence en interposant une couche de
brasure.
En formant, dans les segments de carbone d'une part et dans les éléments de matière, adjacents à leurs surfaces d'extrémités, de support de segments et/ou du corps de moyeu d'autre part, des cannelures ou des éléments de matière qui s'interpénètrent à la manière de dents, on parvient de façon simple à éviter que les segments de carbone ne puissent se déplacer par rapport aux éléments de support de segments dans la direction de mouvement du commutateur Mais un déplacement en direction axiale peut également être évité à l'aide de ces moyens par le fait que la pièce moulée par compression du corps de moyeu revêt, par le dessus, des zones de bords à degrés des segments de carbone En particulier, l'élément de matière peut pénétrer dans
une rainure du segment de carbone.
Chaque élément de support de segments et le segment de carbone porté par lui peuvent présenter, sur leurs côtés tournés l'un vers l'autre, des éléments de liaison qui s'interpénètrent en engagement positif dans la direction de course du commutateur, de préférence sous forme d'une saillie et d'un évidement qui la reçoit. Les segments de carbone peuvent être reliés en engagement positif avec le corps de moyeu et/ou les éléments de support de segments à l'aide de la pièce
moulée par compression du corps de moyeu.
Chaque segment de carbone peut présenter, sur son côté constituant la surface de contact des balais, dans la zone de son bord intérieur et/ou extérieur, un degré en forme de rainure dans lequel fait saillie un élément de matière du corps de moyeu qui revêt par l'arrière le
segment de carbone.
En réalisant les éléments de raccordement au moyen desquels est effectuée la liaison des éléments de support de segments avec les extrémités d'enroulement, sous forme de crochets comportant un élément de base de crochets s'étendant en direction axiale se raccordant sur le bord extérieur de l'élément de support de segments, ces éléments de base de crochets peuvent, au moins sur une partie sensible de leur longueur axiale, être plus larges en direction périphérique que l'extrémité libre de crochets qui s'y raccorde De cette manière, les crochets possèdent une capacité thermique plus grande ce qui aide à éviter lors de la soudure de l'enroulement sur l'extrémité du crochet, dans le cas d'une brasure tendre, un ramollissement de la brasure qui relie le segment de carbone à l'élément
de support de segments.
Les éléments de base de crochets s'étendant en direction radiale sont de préférence encastrés dans le corps de moyeu et constituent avec celui-ci une surface d'enveloppe cylindrique Cette surface d'enveloppe cylindrique peut être revêtue, après le montage du commutateur et la réalisation de la liaison avec les extrémités d'enroulement, d'une couche de matière plastique qui protège également l'enroulement qui se
raccorde au commutateur.
De façon avantageuse, les éléments d'ancrage sont constitués par des éléments de matière des éléments de support de segments qui sont coupés en saillie libre et recourbés vers l'extérieur et qui sont de préférence élargis dans la direction périphérique en direction de
leur extrémité libre.
La couche de brasure consiste, de préférence, en une brasure à l'argent à faible température de fusion
ou en une brasure tendre.
Selon un autre aspect, l'invention fournit un procédé permettant de fabriquer de façon avantageuse le commutateur selon l'invention et caractérisé en ce que a) un disque annulaire en carbone est brasé sur un corps métallique découpé par estampage qui constitue les éléments de support de segments dans leur position mutuelle correcte, maintenus assemblés par des entretoises de liaison prévues sur le bord extérieur et/ou intérieur, b) des entretoises de liaison sont ensuite enlevées, c) le corps de moyeu est ensuite formé et l'ensemble constitué par le disque annulaire et les éléments de support de segments est conformé et d) finalement, le disque annulaire est divisé par des fentes de séparation pour former les segments de carbone en ménageant les intervalles d'air à prévoir
entre eux.
Puisque, contrairement aux commutateurs connus à segments de carbone, les éléments de support de segments ne sont pas d'abord reliés au corps de moyeu avant de recevoir les segments de carbone, mais qu'au contraire un disque annulaire en carbone est relié en premier lieu aux éléments de support de segments qui sont encore maintenus entre eux par des entretoises de liaison, il n'existe aucune difficulté à remplir l'espace intermédiaire entre les éléments de support de segments à l'aide de la pièce moulée par compression qui constitue le corps de moyeu: il suffit simplement de conformer le corps de moyeu sur l'ensemble constitué par le disque annulaire en carbone et les éléments de support de segments La matière de la pièce moulée par compression pénètre alors jusqu'aux disques annulaires en matière plastique et remplit totalement les espaces intermédiaires entre les éléments de support de
segments.
En particulier lorsque le disque annulaire en matière plastique est brasé sur les éléments de support de segments à l'aide d'une brasure dure, de préférence à bas point de fusion, l'enlèvement des entretoises de liaison qui maintiennent encore entre eux les éléments de support de segments est effectué immédiatement après la prise de la brasure sur les éléments de support de segments encore chauds De cette manière, il est possible de réduire considérablement les contraintes qui apparaissent pendant le refroidissement en raison des différents coefficients de dilatation thermique du
cuivre et de la matière plastique.
De préférence, les platines prévues pour la formation des éléments de support de segments sont pourvues, avant l'estampage, de poinçons comportant une
surface circulaire centrale située en profondeur.
De façon avantageuse, les talons disposés d'abord radialement après le processus d'estampage, servant à la formation des crochets de raccordement, sont repliés à angle droit dans une position axiale, avant le brasage des éléments de support de segments sur le disque annulaire en carbone, de telle manière que la surface cylindrique définie par leur côté extérieur est un peu plus grande qu'elle ne le sera sur le commutateur fini et en ce que le diamètre extérieur de cette surface cylindrique est ensuite réduit à la valeur finale par un processus d'étirage en formant une
arête au raccord avec l'élément de support de segments.
De plus, des talons, en surplomb radialement vers l'intérieur après le processus d'estampage, servant à la réalisation de languettes de tracé axial, peuvent être repliés en direction radiale, avec une réduction de leur épaisseur, avant le brasage des éléments de
support de segments sur le disque annulaire en carbone.
Lorsque le corps de moyeu est conformé, les parties des talons de tracé radial, servant à former les éléments de fond de crochets, sont de préférence
encastrées dans la pièce moulée par compression.
Les crochets de raccordement peuvent être pliés dans leur position finale après fabrication du corps de
moyeu.
Après la mise en place du commutateur sur un arbre de moteur et la liaison des extrémités d'enroulement avec les crochets de raccordement, il peut être appliqué un habillage en matière plastique protégeant totalement ces derniers et les extrémités d'enroulement qui leur sont reliées vis-à-vis de l'extérieur, et comportant une surface d'enveloppe extérieure concentrique à l'axe longitudinal du commutateur. On va maintenant décrire de façon détaillée l'invention à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins Ceux-ci représentent, à échelle agrandie: la Fig 1 une vue de dessus partiellement en coupe de la surface frontale comportant la surface de contact des balais d'un premier exemple de réalisation du commutateur selon l'invention, la Fig 2 une coupe selon la ligne II-II de la Fig 1, la Fig 3 une coupe à plus grande échelle d'une vue de côté dans le sens de la flèche Z à la Fig 1 du premier mode de réalisation, la Fig 4 une vue selon la revendication 3 d'une variante du premier exemple de réalisation, la Fig 5 une coupe longitudinale partielle d'un deuxième exemple de réalisation, la Fig 6 une vue de dessus partielle de la face frontale opposée aux segments de carbone du deuxième exemple de réalisation, la Fig 7 une vue de côté correspondant à la Fig. 3 du deuxième exemple de réalisation, la Fig 8 une vue de dessus du corps constituant les éléments de support de segments du deuxième exemple de réalisation, la Fig 9 une coupe selon la ligne IX-IX à la Fig 8, il la Fig 10 une vue de dessus partielle de la face arrière, tournée vers le moyeu, du corps formé par les éléments de support de segments et du disque annulaire en carbone qui lui est brasé, après enlèvement des entretoises de liaison, la Fig 11 une vue de dessus partielle de la face avant du corps représenté à la Fig 10 et du disque annulaire en carbone qui est disposé sur lui, la Fig 12 une coupe selon la ligne XII- XII de la Fig 11, la Fig 13 une vue partiellement en coupe de la surface frontale comportant la surface de contact des balais d'un troisième mode de réalisation, la Fig 14 une coupe selon la ligne XIV- XIV de la Fig 13, la Fig 15 une vue de face du corps constituant les éléments de support de segments du troisième exemple de réalisation, la Fig 16 une coupe selon la ligne XVI-XVI de la Fig 15, la Fig 17 une vue de dessus partielle de la face arrière, opposée aux segments de carbone, du corps constituant les éléments de support de segments, après le brasage de disque annulaire en carbone et l'enlèvement des entretoises de liaison entre les éléments de support de segments, la Fig 18 une coupe selon la ligne XVIII-XVIII de la Fig 17, la Fig 19 une vue de face partielle du disque annulaire en carbone et des éléments de support de segments qui sont brasés sur sa face arrière, la Fig 20 une vue longitudinale partielle d'une première variante du troisième exemple de réalisation, la Fig 21 une vue longitudinale partielle d'une deuxième variante du troisième exemple de réalisation, la Fig 22 une vue longitudinale partielle d'une troisième variante du troisième exemple de réalisation, la Fig 23 une vue de dessus partielle de la face frontale constituant la surface de contact des balais de l'exemple de réalisation selon la Fig 22, la Fig 24 une vue de dessus de la face frontale constituant la surface de contact des balais du troisième exemple de réalisation, dans l'état monté et câblé, la Fig 25 une coupe selon la ligne XXV-XXV de la
Fig 24.
Un collecteur plan destiné à un rotor travaillant dans un environnement agressif, en particulier un rotor traversé par un carburant d'une pompe d'alimentation de carburant, présente, comme représenté aux Fig 1 et 2, une surface de contact de balais constituée de segments de carbone 1 Chaque segment de carbone 1 est porté par un élément 2 de support de segments, en cuivre ou en alliage de cuivre, et il est brasé avec cet élément de support de segments Dans l'exemple de réalisation, il s'agit d'une brasure à l'argent dont la zone de fusion est comprise entre 6300 C et 6500 C La couche de brasure réalisée par ce brasage est désignée par 3 Les éléments 2 de support de segments reposent, par leurs faces arrières opposées aux segments de carbone 1, sur une première surface frontale d'un corps de moyeu
conformé 4 en matière plastique moulée par compression.
La liaison entre chaque élément 2 de support de segments et le corps de moyeu 4 est améliorée grâce à un élément d'ancrage 5 qui est coupé dans l'élément 3 de support de segments et est recourbé vers l'extérieur de façon à faire saillie dans le corps de moyeu 4 et à y être totalement encastré Comme représenté en particulier à la Fig 1, les éléments d'ancrage 5 présentent la forme de languettes s'étendant radialement vers l'extérieur et dans le corps de moyeu 4, qui s'élargissent en direction de leurs extrémités libres. La pièce moulée par compression constituant le corps de moyeu 4 remplit totalement l'espace intermédiaire entre les surfaces latérales 2 ', tournées l'une vers l'autre, des éléments 2 de support de segments grâce à quoi ces surfaces latérales 2 ' sont totalement recouvertes par le corps de moyeu Comme indiqué à la Fig 1, la distance entre les surfaces latérales 2 ' est sensiblement supérieure à la largeur de l'intervalle d'air 6 orienté au milieu vers l'espace intermédiaire entre les surfaces latérales 2 'et destiné à séparer l'un de l'autre les segments de carbone 1
immédiatement voisins.
Comme représenté à la Fig 2, les éléments 2 de support de segments sont radialement en surplomb vers l'intérieur au-dessus des segments 1 de carbone La pièce moulée par compression du corps de moyeu 4, dont l'alésage central 7 est d'un diamètre plus petit que la surface cylindrique définie par les surfaces d'extrémité intérieures 2 " des éléments 2 de support de segments recouvre totalement ces surfaces d'extrémités intérieures 2 " et s'étend jusqu'à la surface de contact 8 des balais formée par les segments de carbone 1, grâce à quoi les parties d'extrémité en surplomb vers l'intérieur des éléments 2 de support de segments sont revêtues par le dessus et la surface d'extrémité intérieure des segments de carbone 1 est totalement recouverte Comme représenté à la Fig 3, chacun des intervalles d'air 6 pénètre légèrement dans la matière de la pièce moulée par compression qui remplit l'intervalle intermédiaire entre les surfaces latérales
2 ' des éléments 2 de support de segments.
Comme représenté aux Fig 1 et 2, les éléments 2 de support de segments sont radialement en surplomb vers l'extérieur au-dessus des segments de carbone 1 et présentent ici chacun un crochet de raccordement 9 auquel est reliée, de préférence par soudure, l'extrémité associé d'enroulement Les crochets de raccordement 9 comportent une partie 9 ' de fond de crochet, de tracé axial, qui s'appuie sur la surface extérieure d'enveloppe du corps de moyeu 4, et là laquelle se raccorde l'extrémité libre 9 " de crochet en surplomb vers l'extérieur Dans la zone du raccord entre l'élément 9 ' de base de crochets et l'extrémité libre 9 " de crochets, le corps de moyeu 4 comporte un
évidement 10.
La fabrication de ce commutateur est réalisé de telle manière que, sur une platine estampée en bande plate de cuivre, qui est constituée par les éléments 2 de support de segments, par des talons radialement en saillie vers l'extérieur pour former les crochets de raccordement 9 et par des entretoises de liaison qui relient sur leurs bords intérieurs les éléments 2 de support de segments, un disque annulaire en carbone, qui a été métallisé de façon connue sur le côté de brasage avant le brasage, est brasé après pliage des talons dans la direction axiale Après ce processus de brasage, les entretoises de liaison sont enlevées de sorte que les éléments 2 de support de segments ne sont maintenus dans leurs positions que par leurs liaisons avec le disque annulaire Puis, le corps de moyeu 4 est conformé Enfin, si nécessaire, la surface de contact des balais 8 est tournée et les extrémités libres de crochets sont formées D'autres détails de la fabrication résultent des explications des exemples de
réalisation suivants.
Non seulement dans l'exemple de réalisation décrit ci-dessus mais aussi dans d'autres exemples de réalisation, il est avantageux de choisir la distance entre eux de segments de carbone voisins 1, dans une zone qui se raccorde directement aux éléments 2 de support de segments, plus grande que la zone de l'intervalle d'air 6, comme représenté à la Fig 4 La pièce moulée par compression du corps de moyeu 4 peut alors revêtir par le dessus les éléments 2 de support de segments aussi dans la zone du raccord sur les
surfaces latérales 2 '.
Le deuxième exemple de réalisation représenté aux Fig 5 à 11 du commutateur selon l'invention, dont le domaine d'utilisation est le même que celui du premier exemple de réalisation, ne se différencie sensiblement du premier exemple de réalisation que par le fait que les segments de carbone 101 sont reliés en engagement positif, en direction tournée radialement vers l'extérieur, avec les éléments 102 de support de segments qui les portent Des éléments qui se correspondent sont par conséquent désignés par les
références numériques similaires, augmentées de 100.
Comme représenté par exemple à la Fig 5, l'élément 109 ' de fond de crochet ne se raccorde pas seul à la zone de bord de l'élément 102 de support de segments en surplomb radialement vers l'extérieur au- dessus du segment de carbone 1 Bien plutôt, il est également conformé une partie annulaire 111 qui est en surplomb au-dessus de la face de l'élément 102 de support de segment portant le segment de carbone 101 et qui revêt donc par le dessus vers l'extérieur le segment de carbone 101 La couche de brasure 103 entre l'élément 102 de support de segments et le segment de carbone 101 peut aussi se prolonger au-dessus de la surface intérieure de la partie annulaire 111, dans la mesure o l'on souhaite une liaison par brasage entre la
partie annulaire 111 et le segment de carbone 101.
En fabrication, avant d'estamper dans une bande de cuivre le corps constituant les éléments 102 de support de segments, on poinçonne d'abord dans cette bande une surface circulaire centrée 102 pour réaliser les parties annulaires 111, avant que la platine ne soit estampée Après ce processus d'estampage, les éléments 102 de support de segments ne sont retenus entre eux que sur leurs extrémités intérieures par des entretoises de liaison 113 qui, comme -représenté à la Fig 8, constituent un anneau circulaire Lors du processus d'estampage, les éléments d'ancrage 105 sont découpés en saillie libre et repliés Puis, les talons 114 qui à l'origine font saillie vers l'extérieur à partir des éléments 102 de support de segments sont repliés dans leur position axiale Le diamètre défini par le côté extérieur des talons 104 est alors encore un peu supérieur au diamètre extérieur final La raison en est que l'arête extérieure souhaitée 115, qui est nécessaire lors du recouvrement ultérieur par extrusion du commutateur et du rotor pour l'étanchéité dans l'outil de moulage, ne peut être réalisée lors de ce processus de pliage Par conséquent, après le pliage des talons 114 le diamètre extérieur est amené à la valeur voulue par un déplacement axial de matière, à l'aide d'un anneau d'étirage qui est guidé par l'extrémité libre des talons 114 au-dessus de ceux-ci, l'arête extérieure 115 étant formée en même temps.
On applique alors sur la surface circulaire 112 un mince disque de brasure en brasure à l'argent, qui fond à une température de 6300 C à 6500 C et, un disque annulaire 116 en carbone est ensuite appliqué sur ce disque de brasure en vue d'un brasage ultérieur, par exemple au four Les parties annulaires 111 centrent le disque de brasure et le disque annulaire 116 La couche
de brasure qui réalise la liaison est désignée par 103.
Immédiatement après la solidification de la brasure, c'est-à-dire lorsque les éléments 102 de support de segments et le disque annulaire 116 sont encore chauds, les entretoises de liaison 113 sont enlevées On évite ainsi, malgré des coefficients différents de dilatation du cuivre et du carbone, qu'il n'apparaisse des
tensions dommageables lors du refroidissement.
L'ensemble représenté aux Fig 10 à 12, constitué par les éléments 102 de support de segments séparés les uns des autres et par le disque annulaire 116 est amené dans un outil dans lequel le corps de moyeu 104 est formé et est conformé sur les éléments 102 de support de segments, l'espace intermédiaire entre les surfaces latérales 102 ' tournées l'une vers l'autre des éléments 102 de support de segments étant totalement rempli pa la matière de la pièce moulée par compression Leurs surfaces d'extrémités intérieures 102 " sont également couvertes, comme représenté à la Fig 5, par la matière de la pièce moulée par compression qui s'étend jusqu'au plan défini par la surface de contact 108 des balais et qui revêt également par le dessus les parties d'extrémités intérieures des éléments 102 de support de segments et les surfaces d'extrémités intérieures des segments de carbone 101 En outre, les espaces intermédiaires entre les éléments 109 ' de base des crochets sont remplis de la matière de la pièce moulée par compression Après conformation du corps de moyeu 104, la surface de contact des balais 108 est tournée si nécessaire et les extrémités libres de crochets 109 "
des crochets 109 de raccordement sont formées.
Dans le troisième exemple de réalisation représenté aux Fig 13 à 25, les pièces correspondantes sont également désignées par des références numériques augmentées de 200 par rapport au premier exemple de réalisation et de 100 par rapport au deuxième exemple de réalisation Le domaine d'utilisation préféré du troisième exemple de réalisation est le même que celui
des deux exemples de réalisation déjà décrits.
Le troisième exemple de réalisation se différencie du premier exemple de réalisation par le fait que les éléments 202 de support de segments
présentent, sur l'extrémité radialement en surplomb au-
dessus du segment de carbone 201, une languette de tracé axial 217 et en ce que le corps de moyeu 214 recouvre, par un élément annulaire de matière 204 ', aussi bien la surface d'extrémité extérieure des éléments 202 de support de segments qu'une partie de la surface d'extrémité extérieure des segments de carbone 201 La couche de brasure 203, qui relie les segments de carbone 201 aux éléments 202 de support de segments, consiste en une brasure tendre Une autre différence par rapport au premier exemple de réalisation consiste en ce que, comme représenté par exemple à la Fig 13, les surfaces latérales 202 ' des éléments 202 de support de segments ne s'étendent pas en direction radiale sur toute leur étendue radiale, mais que la distance entre les surfaces latérales 202 ' s'accroit vers l'extérieur dans une zone d'extrémité extérieure Une telle forme des éléments 202 de support de segments pourrait également être prévue dans les autres exemples de réalisation Finalement, la forme des éléments d'ancrage 205 s'écarte aussi de la forme des éléments d'ancrage des exemples de réalisation déjà décrits Des éléments d'ancrage 205 possèdent un contour en forme de T pour améliorer l'effet d'ancrage, ce qui est valable
aussi pour d'autres exemples de réalisation.
Lorsqu'est estampée la platine qui constitue les éléments 202 de support de segments, il est réalisé non seulement des talons 214 en saillie radialement vers l'extérieur, mais aussi des languettes 217, tournées radialement vers l'intérieur Comme représenté à la Fig 15, les éléments 202 de support de segments sont reliés entre eux à leurs extrémités extérieures au
moyen d'entretoises de liaison 213 de forme circulaire.
Après le processus d'estampage, les talons 214 sont pliés en direction axiale vers l'arrière et les languettes 217 sont pliées en direction axiale vers l'avant, la surface des languettes 217 tournées vers l'extérieur étant située dans une surface cylindrique qui est adaptée au diamètre d'un disque annulaire 216 en matière plastique qui est brasé sur les éléments 2102 de support de segments reliés entre eux, les languettes 217 centrant le disque annulaire 216, comme représenté à la Fig 18 Le disque annulaire 216 est brasé par une brasure tendre sur les éléments 206 de segment de support La couche de brasure est désignée par 203 Puis, les entretoises de liaison 213 sont enlevées Les éléments d'ancrage 205 ont déjà été pliés dans leur position représentée à la Fig 18 pour pouvoir être encastrés dans le corps de moyeu 204 lorsque celui-ci sera réalisé par moulage sous compression et sera conformé sur les éléments 102 de support de segments Comme représenté à la Fig 13, l'espace intermédiaire entre la surface latérale 202 ' des éléments 202 de support de segments est totalement rempli de matière moulée par compression Les languettes 217 sont aussi encastrées dans la matière moulée par compression qui s'étend jusqu'au plan défini par la surface de contact 208 des balais, grâce à quoi les surfaces d'extrémités intérieures des segments de carbone 201 sont également totalement recouvertes par le corps de moyeu En outre, les espaces intermédiaires entre les éléments 209 ' de base de crochets des crochets de raccordement 209 sont totalement remplis de matière moulée par compression et l'élément annulaire de matière 204 ' est réalisé Les éléments 102 de support de segments sont donc totalement recouverts par le corps de moyeu 204, dans la mesure o ils ne sont pas recouverts par le segment de carbone 201 Seules restent libres les extrémités libres 209 " des crochets et la surface tournée vers l'extérieur des éléments de
base 209 ' de crochets.
Comme dans les exemples de réalisation déjà décrits, le disque annulaire 216 est segmenté après formation du corps de moyeu 104 en réalisant des fentes de tracé radial, constituant chacune l'un des intervalles d'air 206, qui pénètrent légèrement aussi dans la matière moulée par compression entre les surfaces latérales 202 ' des éléments 202 de support de segments qui sont séparées par des distances sensiblement supérieures à la largeur de l'intervalle
d'air 206.
Comme représenté à la Fig 20, le bord extérieur des segments de carbone 201 peut être décalé en direction radiale par rapport à la face constituant la surface de contact 208 des balais, jusqu'à une distance de la face limitant la couche de brasure 203, afin que l'élément annulaire de matière 204 ' puisse revêtir par l'arrière en engagement positif ici le segment de carbone 201 Un décalage correspondant peut également être réalisé sur le bord intérieur du segment de carbone 201, comme représenté à la Fig 22 Grâce à cette liaison en engagement positif des segments de carbone 201 en direction axiale avec le corps de moyeu 204, on évite que le segment de carbone 201 puisse se déplacer par rapport à l'élément 202 de support de segments qui le porte, même au cas o la brasure tendre constituant la couche de brasure 203 fondrait lors de la soudure des extrémités d'enroulement sur les crochets de raccordement La fixation sûre du segment de carbone 201 peut également être réalisée ou améliorée par une pénétration du corps de moyeu dans une cannelure ou similaire, de tracé périphérique et/ou axial, ménagée dans la surface d'extrémité extérieure et/ou intérieure On peut donc s'opposer à une fusion de la brasure par le fait que la largeur de la partie de base 209 ' du crochet, dans la direction périphérique du commutateur, est, sur une partie de sa longueur, 21- plus grande que dans la zone de l'extrémité libre de
crochet, comme représenté à la Fig 7.
Pour empêcher un déplacement du segment de carbone 201 dans la direction de déplacement du commutateur lors de la fusion de la brasure, on peut, comme représenté à la Fig 20, pourvoir la surface d'extrémité intérieure du segment de carbone 201 d'une rainure axiale 218 dans laquelle pénètre la languette 217 Au lieu d'une telle rainure, on peut également prévoir une cannelure De façon correspondante, la surface d'extrémité extérieure du segment de carbone 201 peut également être pourvue d'une rainure ou d'une cannelure axiale pour la pénétration de la matière moulée par compression de l'élément annulaire 204 de matière, afin que le bord extérieur du segment de carbone 201 ne puisse, en raison de l'engagement positif, se déplacer en direction périphérique En outre, comme représenté à la Fig 21, on peut donner aux segments de carbone une forme de coupe transversale en queue d'aronde, grâce à laquelle est également réalisée une liaison en engagement positif en direction axiale entre le corps de moyeu 204 et les segments de
carbone 201.
Une autre possibilité de fixation des segments de carbone 201 en opposition à un déplacement en direction de mouvement du commutateur est représentée à la Fig. 22 Les segments de carbone 201 sont ici pourvus, sur leur face tournée vers l'élément 102 de support de segment, d'un évidement en forme de rainure 219 de tracé radial dans lequel pénètre une languette de verrouillage 220 découpée en saillie libre dans l'élément 202 de support de segments et repliée contre
le segment de carbone 201.
Après le montage du commutateur sur l'arbre de moteur 221 et le raccordement des extrémités d'enroulement 222, on peut, comme représenté aux Fig. 24 et 25, revêtir totalement par extrusion, à l'aide d'une masse isolante 224, les têtes d'enroulement 223, les extrémités d'enroulement 222 et le commutateur jusqu'à l'élément annulaire 204 ' de matière Les éléments 202 de support de segments et les crochets de raccordement 209 sont alors totalement revêtus de
matière plastique.
Toutes les particularités qui sont mentionnées
dans la description précédente ou qui ne peuvent être
trouvées que dans les seuls dessins doivent être considérées comme des modalités additionnelles qui sont des parties intégrantes de l'invention, même si elles ne sont pas particulièrement soulignées et en particulier ne sont pas mentionnées dans les
revendications.
Claims (23)
1 Commutateur plan comprend: a) des segments de carbone en forme de plaques, espacés entre eux, constituant sa surface de contact des balais, b) des éléments métalliques de support, espacés eux aussi entre eux, destinés aux segments de carbone, qui sont reliés chacun à l'un des éléments de support de segments de manière mécaniquement fixe et électriquement conductrice, et c) un corps de moyeu en matière moulée par compression électriquement isolante qui porte les éléments de support de segments qui sont pourvus d'éléments de raccordement d'enroulement et d'éléments d'ancrage encastrés dans le corps de moyeu, caractérisé en ce que d) il est prévu, pour relier les segments de carbone ( 1; 101; 201) et les éléments de support de segments ( 2; 102; 202) une couche de brasure ( 3; 103; 203) située entre eux et e) les surfaces latérales tournées l'une vers l'autre ( 2 '; 102 '; 202 ') d'éléments ( 2; 102; 202) de support de segments immédiatement voisins sont totalement recouvertes par la pièce moulée par
compression du corps de moyeu ( 4; 104; 204).
2 Commutateur plan selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces d'extrémités ( 2 "; 102 ") des éléments ( 2; 102; 202) de support de segments tournées vers le canal central de passage ( 7) du corps de moyeu ( 4; 104; 204) et/ou la surface d'extrémité extérieure opposée au canal central de passage de chaque élément ( 2; 102; 202) de support de segments est recouverte au moins partiellement par la pièce moulée
par compression du corps de moyeu ( 4; 104; 204).
3 Commutateur plan selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pièce moulée par compression du corps de moyeu ( 4; 104; 204) recouvre totalement la surface d'extrémité de chaque segment de carbone ( 1; 101; 201) tournée vers son canal central et/ou au moins partiellement la surface d'extrémité opposée au canal central de passage. 4 Commutateur plan selon l'une des
revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'espace
intermédiaire entre deux éléments ( 2; 102; 202) de support de segments immédiatement voisins est supérieur à la largeur de la lame d'air ( 6; 206) orientée vers cet espace intermédiaire entre les segments de carbone ( 1; 101; 201) portée par les éléments ( 2; 102; 202) de
support de segments correspondants.
Commutateur plan selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque lame d'air ( 6; 206) entre deux segments de carbone voisins, ( 1; 101; 201) se prolonge, dans une faible mesure, dans la pièce moulée par compression du corps de moyeu ( 4; 104; 204) qui espace les éléments ( 2; 102; 202) de support de
segments.
6 Commutateur plan selon l'une des
revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque
segment de carbone ( 1; 101; 201) est relié en engagement positif en direction radiale et/ou en direction de déplacement du commutateur avec l'élément ( 2; 102; 202) de support de segments qui le porte et/ou
avec le corps de moyeu ( 4; 104; 204).
7 Commutateur plan selon l'une des
revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chacun des
intervalles d'air ( 6) est, à distance du côté extérieur constituant la surface de contact ( 8) des balais, élargi par degrés vis-à-vis des éléments ( 2) de support de segments, par décalage des segments de carbone ( 1), de préférence à une valeur supérieure à la distance
entre les éléments ( 2) de support de segments.
8 Commutateur plan selon l'une des
revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les
éléments ( 2; 102; 202) de support de segments font saillie en direction radiale au delà du bord extérieur des segments de carbone ( 1; 101; 201) et comportent ici une partie à partir de laquelle s'étendent, dans la direction du plan défini par la surface de contact ( 108) des balais, un bord ( 111) constituant une surface d'appui pour la surface d'extrémité extérieure du segment de carbone ( 101) et/ou, dans la direction opposée, un élément ( 9 '; 109 '; 209 ') de base de crochet d'un crochet de raccordement ( 9; 109; 209) servant
d'élément de raccordement.
9 Commutateur plan selon l'une des
revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les
éléments ( 2; 102; 202) de support de segments sont en surplomb radialement vers l'intérieur au-dessus des segments de carbones ( 1; 101; 201) et présentent dans cette zone en surplomb, un élément de matière en surplomb par rapport au plan défini par la surface de contact ( 102, 108) des balais, de préférence en forme de languette ( 217) sur laquelle s'appuie la surface d'extrémité intérieure du segment de carbone ( 202), de
préférence en interposant une couche de brasure ( 203).
10 Commutateur plan selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément de matière pénètre dans
une rainure ( 208) du segment de carbone ( 201).
11 Commutateur plan selon l'une des
revendications 6 à 9, caractérisé en ce que chacun des
éléments de matière ( 217) constituant une surface d'appui pour la surface d'extrémité intérieure des segments de carbone ( 201) et/ou la surface d'appui de la surface d'extrémité extérieure des segments de carbone ( 201) comportent des cannelures ou des dents ou des intervalles entre dents s'étendant dans la direction axiale et/ou dans la direction de course du commutateur et qui sont en contact avec des cannelures ou des dents ou des intervalles entre dents
correspondants des segments de carbone.
12 Commutateur plan selon l'une des
revendications 1 à 11, caractérisé en ce que chaque
élément ( 202) de support de segments et le segment de carbone ( 201) porté par lui présentent, sur leurs côtés tournés l'un vers l'autre, des éléments de liaison qui s'interpénètrent en engagement positif dans la direction de course du commutateur, de préférence sous forme d'une saillie ( 220) et d'un évidement ( 219) qui
la reçoit.
13 Commutateur plan selon l'une des
revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les
segments de carbone ( 1; 101;201) sont reliés en engagement positif avec le corps de moyeu ( 4; 104; 204) et/ou les éléments ( 2; 102; 202) de support de segments à l'aide de la pièce moulée par compression du corps de
moyeu ( 4; 104; 204).
14 Commutateur plan selon la revendication 13, caractérisé en ce que la surface d'extrémité extérieure et/ou intérieure des segments de carbone ( 201) est pourvue de cannelures ou de rainures s'étendant dans la
direction périphérique et/ou la direction axiale.
15 Commutateur plan selon l'une des
revendications 1 à 14, caractérisé en ce que chaque
segment de carbone ( 201) présente, sur son côté constituant la surface de contact ( 208) des balais, dans la zone de son bord intérieur et/ou extérieur, un degré en forme de rainures dans lequel fait saillie un élément de matière du corps de moyeu ( 204) qui revêt
par l'arrière le segment de carbone ( 201).
16 Commutateur plan selon l'une des
revendications 8 à 15, caractérisé en ce que le fond
( 9 ', 109 '; 209 ') de crochet, s'étendant en direction axiale, de chaque crochet de raccordement ( 9; 109; 209) est réalisé, au moins sur une partie de sa longueur axiale dans la direction périphérique du commutateur, plus large que l'extrémité libre de crochet ( 9 "; 109 ";
209 ") qui se raccorde.
17 Commutateur plan selon l'une des
revendications 8 à 16, caractérisé en ce que chaque
élément de fond ( 9 '; 109 '; 209 ') de crochet est encastré dans le corps de moyeu ( 4; 104; 204) et constitue avec celui-ci une surface d'enveloppe
extérieure cylindrique.
18 Commutateur plan selon l'une des
revendications 1 à 17, caractérisé en ce que les
éléments d'ancrage ( 5; 105; 205) sont constitués par des éléments de matière des éléments ( 2; 102; 202) de support de segments qui sont coupés en saillie libre et recourbés vers l'extérieur et qui sont de préférence élargis dans la direction périphérique en direction de
leur extrémité libre.
19 Commutateur plan selon l'une des
revendications 1 à 18, caractérisé en ce que la couche
de brasure ( 3; 103; 203) consiste en une brasure à l'argent à faible température de fusion ou en une
brasure tendre.
Procédé de fabrication d'un commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que a) un disque annulaire en carbone est brasé sur un corps métallique découpé par estampage qui constitue les éléments de support de segments dans leur position mutuelle correcte, maintenus assemblés par des entretoises de liaison prévues sur le bord extérieur et/ou intérieur, b) des entretoises de liaison sont ensuite enlevées, c) le corps de moyeu est ensuite formé et l'ensemble constitué par le disque annulaire et les éléments de support de segments est conformé et d) finalement, le disque annulaire est divisé par des fentes de séparation pour former les segments de carbone en ménageant les intervalles d'air à prévoir
entre eux.
21 Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'enlèvement des entretoises de liaison est réalisé immédiatement après la prise de la brasure sur les éléments de support de segments encore chauds. 22 Procédé selon la revendication 20 ou 21, caractérisé en ce que les platines prévues pour la formation des éléments de support de segments sont pourvues, avant l'estampage, de poinçons comportant une
surface circulaire centrale située en profondeur.
23 Procédé selon l'une des revendications 20 à
22, caractérisé en ce que les talons disposés d'abord radialement après le processus d'estampage, servant à la formation des crochets de raccordement, sont repliés à angle droit dans une position axiale, avant le brasage des éléments de support de segments sur le disque annulaire en carbone, de telle manière que la surface cylindrique définie par leur côté extérieur est un peu plus grande qu'elle ne le sera sur le commutateur fini et en ce que le diamètre extérieur de cette surface cylindrique est ensuite réduit à la valeur finale par un processus d'étirage en formant une
arête au raccord avec l'élément de support de segments.
24 Procédé selon l'une des revendications 20 à
23, caractérisé en ce que des talons, en surplomb radialement vers l'intérieur après le processus d'estampage, servant à la réalisation de languettes de tracé axial, sont repliés en direction radiale, avec une réduction de leur épaisseur, avant le brasage des éléments de support de segments sur le disque annulaire
en carbone.
Procédé selon l'une des revendications 20 à
24, caractérisé en ce que, lorsque le corps de moyeu est conformé, les parties des talons de tracé radial, servant à former les éléments de fond de crochets, sont encastrées dans la pièce moulée par compression.
26 Procédé selon l'une des revendications 20 à
, caractérisé en ce que les crochets de raccordement sont pliés dans leur position finale après fabrication
du corps de moyeu.
27 Procédé selon l'une des revendications 1 à
26, caractérisé en ce que, après la mise en place du commutateur sur un arbre de moteur et la liaison des extrémités d'enroulement avec les crochets de raccordement, il est appliqué un habillage en matière plastique protégeant totalement ces derniers et les
extrémités d'enroulement qui leur sont reliées vis-à-
vis de l'extérieur, et comportant une surface d'enveloppe extérieure concentrique à l'axe
longitudinal du commutateur.
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