L'invention concerne un dispositif de détection d'usure des balais de moteur a courant continu ou redressé.The invention relates to a wear detection device for DC or rectified motor brushes.
La recherche de la fiabilité des équipements électromécaniques conduit les fabricants a chercher a connattre notamment l'état des pièces d'usure sans avoir a faire intervenir du personnel spécialise7 pour en effectuer le contrtle; êe lorsque le controle visuel direct est possible7 un utilisateur n'a pas forcément la compétence pour juger de lwétat d'usure de la pièce. Les moteurs a courant continu ou redressé7 comportent sur lwinduit un collecteur formé de lames de cuivre isolées entre elles7 disposées sur une surface cylindrique de manière a ce que leur direction soit parallèle aux génératrices du cylindre; elles sont alimentées en courant électrique par des balais comprenant une première partie massive conductrice dont la forme est généralement cylindrique allongée7 et de section de forme convexe variée7 par exemple, carrée7 ou rectangulaire7 ou circulaire et dont lvextrémité en contact avec le collecteur en épouse la forme; l'autre extrémité est reliée a une tresse de cuivre autour de laquelle est enfilé un ressort fonctionnant en compression prenant appui dVune part sur la partie cylindrique massive du balai et d'autre part sur une butée7 sur laquelle est fixée la tresser qui comporte aussi un dispositif permettant d'assurer un bon contact électrique entre la balai et le circuit d'alimentation en électricité de l'induit. Le balai est placé dans un conduit de section7 de forme sensiblement identique a celle de la partie cylindrique massive du balai7 ajustée pour permettre d'une part un bon coulissement de la partie cylindrique massive tout en évitant un jeu excessif qui provoquerait des vibrations; le profil est prévu pour permettre aussi le guidage du ressort dans ce conduit; le ressort est préalablement comprimé lorsqu'on met en place le balai dans son logement et il se détend au fur et a mesure de l'usure de la partie cylindrique massive du balai et maintient en contact cette dernière avec le collecteur.The search for the reliability of electromechanical equipment leads manufacturers to seek to know in particular the state of wear parts without having to involve specialized personnel7 to perform the control; When direct visual control is possible, a user does not necessarily have the competence to judge the state of wear of the part. DC or rectified motors 7 comprise on the armature a collector formed of insulated copper plates 7 arranged on a cylindrical surface so that their direction is parallel to the generatrices of the cylinder; they are supplied with electric current by brushes comprising a first conductive solid portion whose shape is generally cylindrical elongate7 and of convex cross-section varied7, for example, square7 or rectangular7 or circular and whose end in contact with the collector marries the shape; the other end is connected to a copper braid around which is threaded a spring operating in compression bearing on one hand on the massive cylindrical part of the brush and on the other hand on a stop7 on which is fixed the braiding which also comprises a device for ensuring good electrical contact between the brush and the power supply circuit of the armature. The broom is placed in a section7 conduit of substantially identical shape to that of the solid cylindrical portion of the brush 7 adjusted to allow on the one hand a good sliding of the solid cylindrical portion while avoiding excessive play that would cause vibrations; the profile is provided to also allow the guidance of the spring in this conduit; the spring is compressed beforehand when the brush is placed in its housing and it relaxes as and when the wear of the solid cylindrical portion of the blade and keeps in contact with the latter.
Lorsque la partie cylindrique massive du balai est usée, la longueur de guidage devient insuffisante, et elle se met a vibrer; il peut se produire alors des étincelles qui détériorent le collecteur; Les balais sont généralement a base carbone et de cuivre en proportion variable de manière a assurer un glissement lubrifié sur le collecteur et éviter ainsi l'usure; mais lorsque le balai est usé, l'extrémité de la tresse, ancrée dans la partie cylindrique massive balai, peut venir en contact avec le collecteur et le détériorer; la détérioration peut provoquer un changement des conditions de fonctionnement pouvant entratner, notamment lorsqu'il s'agit par exemple d'appareillage de laboratoire, une dérive non contrtlée des mesures effectuées. Les moteurs a démarrage rotorique comportent aussi des balais qui s'appuient sur des bagues annulaires continues et qui peuvent aussi relever de la présente invention; tout ce que nous décrirons ci-dessous peut s'appliquer au cas du moteur a démarrage rotorique dans la mesure où il utilise des balais; la présente invention peut aussi s' appliquer a tout système où il y a passage par contact d'électricité d'un ensemble fixe vers un ensemble tournant; nous décrirons le cas du moteur a courant continu, étant entendu que les autres applications font partie du cadre de l'invention, dans la description nousconsidérerons que la partie massive cylindrique du balai est de forme parallèlépipédique en carbone, mais toutes les explications peuvent s'appliquer indifféremment aux autres formes et composition utilisées. L'objet de l'invention est d'apporter une solution au problème du contre de l'usure des balais, afin d'obtenir, notamment dans le domaine de l'appareillage électrique de laboratoire, une connaissance précise des conditio-ns de fonctionnement des appareils afin de pouvoir garantir la fiabilité des résultats expérimentaux obtenus. When the massive cylindrical portion of the blade is worn, the guide length becomes insufficient, and it begins to vibrate; then sparks can occur which deteriorate the collector; The brushes are generally based on carbon and copper in variable proportion so as to ensure lubricated sliding on the manifold and thus prevent wear; but when the broom is worn, the end of the braid, anchored in the cylindrical bulk broom part, can come into contact with the collector and damage it; the deterioration may cause a change in the operating conditions that may result, especially when it comes for example laboratory equipment, uncontrolled drift measurements performed. Rotor-start motors also include brushes which rely on continuous annular rings and which may also fall within the scope of the present invention; all that we will describe below can be applied to the case of the rotor-start motor in that it uses brushes; the present invention can also be applied to any system where there is passage through electrical contact of a fixed assembly to a rotating assembly; we will describe the case of the DC motor, it being understood that the other applications are part of the scope of the invention, in the description we will consider that the cylindrical solid part of the brush is parallelepiped carbon shape, but all the explanations can be apply indifferently to the other forms and composition used. The object of the invention is to provide a solution to the problem of wear against the brushes, in order to obtain, in particular in the field of laboratory electrical equipment, a precise knowledge of the operating conditio-ns. devices in order to guarantee the reliability of the experimental results obtained.
La Fig.1 représente le dispositif de détection d'usure de balai selon l'invention en vue perspective éclatée.Fig.1 shows the brush wear detection device according to the invention in exploded perspective view.
La Fig.2 représente un balai muni d'un élément selon une version préférée de l'invention permettant la détection d'usure.Fig.2 shows a brush provided with an element according to a preferred version of the invention for the detection of wear.
La Fig.3 représente un détail du me balai muni d'un élément permettant la détexction selon une variante de l'invention.Fig.3 shows a detail of me broom provided with an element for the detexction according to a variant of the invention.
La Fig.4 représente en vue éclatée une variante du dispositif de détection d'usure du balai selon l'invention. Fig.4 shows in exploded view a variant of the wear detection device of the brush according to the invention.
L'invention consiste a associer au balai Fig.1 un élément (1), présentant des caractéristiques ferromagnétiques, ayant une position sensiblement constante par rapport a la partie parallèlépipédique en carbone (e) du balai et un détecteur de proximité (3), convenablement placé, capable de déclencher un signal a l'approche de l'élément (1) a caractéristiques ferromagnétiques; le détecteur de proximité (3) est placé a proximité du dispositif de guidage (4) de la partie parallèlépipédique en carbone (E); lorsque la partie parallèlépipédique en carbone (2) du balai s'use, le balai coulisse dans le dispositif de guidage (4 > , dans la direction de la flèche (5), de manière a ce que lorsque le niveau d'usure toléré est atteint, l'élément (1) a caractéristiques ferromagnétiques se soit suffisamment rapproché de l'extrémité du détecteur de proximité (3 > pour le faire réagir. Une alarme est alors déclenchée et prévient l'utilisateur que, par exemple, il lui reste 25 heures de fonctionnement avant le début de la détérioration du collecteur (6). Dans une variante de l'invention, l'élément a caractéristiques ferromagnétiques (8) Fig.3 peut etre encastré dans la partie parallèlépipédique en carbone (7) mais c' est une solution relativement difficile a mettre en oeuvre et qui comporte des risques si le balai n'est pas monté en tenant compte de la position de l'élément a caractéristiques ferromagnétiques (8). Le détecteur de proximité (3) Fig.1 est de préférence situé dans une cavité (9) débouchant dans le dispositif de guidage (4 > ; l'optimisation de sa position par rapport au collecteur (6) est réalisée expérimentalement; lorsque le détecteur de proximité (3) est constitué, par exemple, d'une bobine, sensible a la variation de la perméabilité magnétique, la tette du ressort (10) peut parfois constituer une masse suffisante susceptible d'entre détectée par le détecteur de proximité (3); dans une version préférée de l'invention7 on glisse entre l'extrémité C11) Fig.2 du ressort (10) et la partie parallèlépipédique en carbone (2 > , une bague (12) ayant, par exemple, une forme cylindrique de révolution, constituant l'élément a caractéristiques ferromagnétiques7 comportant une fente (13 > mettant en communication la partie extérieure (17) et la partie intérieure (19) de la bague (12) pour permettre a la tresse (14) de pénétrer a l'intérieur de la bague (12 > ; le diamètre extérieur (15) de la bague (12) est sensiblement égal au diamètre extérieur (16) du ressort (10) dans la partie extérieure (17) en contact avec la partie parallèlépipédique en carbone (2) tandis que la partie (18) en contact avec le ressort (10) est d'un diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur du ressort (10) pour permettre a la bague (12) d'y pénétrera de manière a ce que la tete (11) ressort (10) vienne en appui contre la partie (17) de la bague (12 > ; le ressort C10) applique la bague (1Z) sur la partie parallèlépipédique en carbone (2), de manière a la verrouiller dans sa position; l'axe de la bague (12) et celui du ressort (10) sont sensiblement alignés pour faciliter le glissement de l'ensemble dans le dispositif de guidage (4) Fig.1 de la partie parallèlépipédique en carbone (2); l'avantage d'une telle bague (12) Fig.2 est de s'adapter directement sur des balais standards; la forme que nous venons de décrire, a titre d'exemple, permettant d'associer au balai, un élément a caractéristiques ferromagnétiques n'est pas la seule possible et ne constitue pas un élément limitatif de l'invention; l'élément a caractéristiques ferromagnétiques (1 > fig.1 est de préférence en fer doux, dans le cas où le détecteur de proximité (3) est sensible a la variation de la perméabilité magnétique, mais l'expérience montre que d'autres matériaux conviennent tels que l'aluminium; il suffit de faire un essai préalable. Dans une autre version de l'invention le détecteur de proximité peut etre constitué d'une ampoule (21) Fig.4 contenant un contact (2Z) qui se ferme sous l'action d'un champ magnétique; l'élément a caractéristiques ferromagnétiques est constitué d'une ferrite aimantée (23) qui est soit encastrée dans la partie parallèlépipédique en carbone Fig.3 soit placée, comme nous l'avons précédemment décrit, en tête de ressort C24) Fig.4; dans ce cas on peut préférer placer l'ampoule (21 > , contenant le contact électrique (22), dans un logement (25 > parallèle a l'axe du dispositif de guidage (26) sans qu'il y ait de communication directe; cela suppose évidemment que le bloc (27) dans lequel sont réalisés le logement (25) et le dispositif de guidage (26) n'a pas de caractéristiques ferromagnétiques notables7 et que les champs magnétiques parasites restent faibles. Dans une variante de l'invention l'ampoule peut etre replacée par un capteur a effet "Hall". The invention consists in associating with the blade Fig. 1 an element (1), having ferromagnetic characteristics, having a substantially constant position with respect to the carbon parallelepipedal part (e) of the blade and a proximity sensor (3), suitably placed, capable of triggering a signal on approach of the element (1) has ferromagnetic characteristics; the proximity sensor (3) is placed close to the guide device (4) of the carbon parallelepipedal part (E); when the carbon parallelepipedic part (2) of the blade wears, the blade slides in the guide device (4>, in the direction of the arrow (5), so that when the level of wear is If the element (1) has ferromagnetic characteristics, it is sufficiently close to the end of the proximity sensor (3) to make it react, an alarm is then triggered and warns the user that, for example, he has 25 operating hours before the beginning of the deterioration of the collector (6) In a variant of the invention, the element with ferromagnetic characteristics (8) can be embedded in the carbon parallelepiped part (7) but is a solution which is relatively difficult to implement and which entails risks if the blade is not mounted taking into account the position of the element with ferromagnetic characteristics (8) The proximity switch (3) FIG. prefered located in a cavity (9) opening into the guiding device (4>; the optimization of its position relative to the collector (6) is performed experimentally; when the proximity sensor (3) is constituted, for example, by a coil, sensitive to the variation of the magnetic permeability, the spring head (10) can sometimes constitute a sufficient mass capable of being detected by the detector of proximity (3); in a preferred version of the invention7 is slid between the end C11) Fig.2 of the spring (10) and the parallelepiped carbon part (2>, a ring (12) having, for example, a cylindrical shape of revolution, constituting the element with ferromagnetic characteristics7 having a slot (13> communicating the outer part (17) and the inner part (19) of the ring (12) to allow the braid (14) to penetrate inside the the ring (12>, the outer diameter (15) of the ring (12) is substantially equal to the outer diameter (16) of the spring (10) in the outer part (17) in contact with the carbon parallelepiped part (2) while the portion (18) in contact with the spring (10) is of a diameter slightly smaller than the inner diameter of the spring (10) to allow the ring (12) to penetrate therein so that the head (10) 11) spring (10) bears against the portion (17) of the ring (12> the spring C10) applies the ring (1Z) to the carbon parallelepipedal part (2), so as to lock it in its position; the axis of the ring (12) and that of the spring (10) are substantially aligned to facilitate sliding of the assembly in the guiding device (4) Fig.1 of the carbon parallelepipedal portion (2); the advantage of such a ring (12) Fig.2 is to adapt directly to standard brushes; the form that we have described, by way of example, for associating with the brush, an element with ferromagnetic characteristics is not the only possible and does not constitute a limiting element of the invention; the element with ferromagnetic characteristics (1> fig.1 is preferably soft iron, in the case where the proximity sensor (3) is sensitive to the variation of the magnetic permeability, but experience shows that other materials such as aluminum, it is sufficient to make a preliminary test.In another version of the invention the proximity sensor may consist of a bulb (21) Fig.4 containing a contact (2Z) which closes under the action of a magnetic field, the element with ferromagnetic characteristics consists of a magnetized ferrite (23) which is either embedded in the parallelepiped carbon part Fig.3 is placed, as we have previously described, in spring head C24) Fig.4; in this case it may be preferable to place the bulb (21), containing the electrical contact (22), in a housing (25> parallel to the axis of the guide device (26) without there being any direct communication; this obviously assumes that the block (27) in which the housing (25) and the guiding device (26) are made has no notable ferromagnetic characteristics7 and that the parasitic magnetic fields remain weak. the bulb can be replaced by a "Hall" effect sensor.
Le logement de l'élément de détection peut etre usiné a postériori dans le bloc (20) Fig.1 ou (27) Fig.3 comportant le dispositif de guidage (4) ou (26) de la partie parallèlépipédique en carbone (2) sur des moteurs a courant continu ou redressé en provenant du commerce. Il est bien évident que le détecteur de proximité (3) suivant les caractéristiques des matériaux employés doit éventuellement etre placé dans une gaine (28) Fig.1 isolée électriquement du bloc (20) comportant le dispositif de guidage (4). Pour contrer l'usure des balais d'un moteur il suffit généralement de contrer l'usure d'un des deux balais lorsque le moteur est utilisé dans un seul sens de rotation, parce qu'il est connu qu'un des balais s'use plus vite que l'autre; le contrôle est a effectuer sur le balai qui s'use le plus vite; si les deux sens de rotation sont indifféremment utilisés les différences d'usure se compensent et un seul contrtle est nécessaire; cette fanon de procéder implique bien sûr que l'on change la totalité des balais dès qu'un de ceux-ci atteint un niveau d'usure nécessitant son changement. Le meme dispositif, objet de l'invention, peut entre appliqué a d'autres installations chaque fois que l'emploi des balais s'avère nécessaire pour transmettre de l'énergie entre une partie tournante et une partie fixe. The housing of the detection element can be machined a posteriori in the block (20) Fig.1 or (27) Fig.3 comprising the guiding device (4) or (26) of the parallelepiped carbon part (2) on DC or rectified motors from commercial sources. It is obvious that the proximity sensor (3) according to the characteristics of the materials used must possibly be placed in a sheath (28) Fig.1 electrically isolated from the block (20) having the guide device (4). To counter the wear of the brushes of an engine it is generally sufficient to counter the wear of one of the two brushes when the motor is used in a single direction of rotation, because it is known that one of the brushes use faster than the other; the control is to be carried out on the broom which wears the fastest; if the two directions of rotation are indifferently used, the differences in wear compensate for each other and only one check is necessary; this dewax to proceed implies of course that one changes the totality of the brushes as soon as one of these reaches a level of wear requiring its change. The same device object of the invention can be applied to other installations whenever the use of the brushes is necessary to transmit energy between a rotating part and a fixed part.