WO2001010003A1 - Flasque pour machine electrique tournante - Google Patents
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- H02K5/1672—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using sliding-contact or spherical cap bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
Definitions
- the present invention relates to a rotating electrical machine.
- the invention relates more particularly to an electric motor, in particular of reduced dimensions.
- the invention thus relates to a rotary electric machine of the type comprising an axial end flange in the general form of a metal plate which extends in a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor of the machine which carries one of its axial ends a manifold which extends through a central opening of the flange, and of the type in which the flange carries different electrical elements and components, in particular at least two brushes which extend in the radial direction to cooperate with the manifold.
- the invention provides a rotary electrical machine of the type mentioned above, characterized in that it comprises at least one conductive metallic circuit element which is embedded in a plastic part insulator which extends at least partly axially through the attachment holes of the flange and which is produced by molding around the said circuit element and through the attachment holes, and in that said plastic part molded includes brush guide housings.
- Each guide housing of a brush is formed inside a box-shaped part which comprises hooking elements which extend axially through a cutout in the metal flange and which are produced from material by molding through the cut;
- - Said housing-shaped part comprises an adjacent finger, of axial orientation, produced integrally by molding forming a support for a brush spring;
- - Said molded plastic part includes supports for an electrical component associated with the brush;
- said electrical component associated with the brush is a coil comprising a cylindrical core whose axis is parallel to the general plane of the flange, and said supports are forks which extend in parallel planes perpendicular to the general plane of the flange and which are open axially to allow the establishment of the core by axial introduction, in particular of its two opposite ends;
- said molded plastic part comprises a series of centering and guiding studs for the flange in a stator and / or abutment jacket for ferrites of the stator cylinder head of the machine, which are distributed angularly in the vicinity of the outer radial periphery of the flange and which extend axially from an internal transverse face of the flange;
- the axial length of said studs is known to be greater than the axial height of all the other elements and components arranged on said internal transverse face of the flange;
- the central part of said molded plastic part defines a cylindrical cavity which receives a mounting and retaining element for a spherical ball for guiding an axial end of the rotor shaft;
- Said mounting and retaining elements of the guide ball joint comprises a metal cup comprising an annular cylindrical peripheral skirt which is received in said cavity in which it is mounted axially to trap the ball joint axially;
- the metal plate of the flange comprises, in line with the radially inner end of each brush, an axial through hole allowing the introduction, in the radial direction, of a temporary locking finger of the corresponding brush, all of the temporary locking fingers belonging to a removable temporary locking piece;
- the guide ball has a cylindrical opening bore, and the temporary blocking piece comprises a central lug for angular positioning of the ball which, when the temporary blocking piece is mounted on the flange, is received in said bore of the ball guiding;
- molded plastic part comprises a portion molded around a peripheral recess of the plate of the flange which receives a complementary part belonging to electrical connection means.
- FIG. 1 is a perspective view which shows an axial end flange of a rotary electric machine produced in accordance with the teachings of the invention, which is shown with its internal transverse face oriented upwards when considering the figure;
- - Figure 2 is a perspective view from below of the flange of the fig 1;
- Figure 3 is a perspective view similar to that of Figure 1 su r which is shown only the metal plate constituting the body of the flange and the conductive elements of electrical circuits which are shown exploded above the plate ;
- Figure 4 is a detail view on a larger scale of Figure 1 that i illustrates in particular a brush with its associated choke shown exploded;
- FIG. 5 is a detail view on a larger scale of the central part of the flange of Figure 1, in partial section through a vertical axial plane passing through the sliding plane of two opposite brushes, with the temporary blocking part of the brushes in mounted locking position under the flange;
- FIG. 6 is a perspective view of the temporary blocking piece of the brushes
- Figure 7 is a simplified view similar to that of Figure 6;
- FIG. 8 is a perspective view of the metal cup for mounting and retaining the ball joint for guiding the rotor shaft;
- - Figure 9 is a detail view on a larger scale of a portion of the flange shown in Figure 2 and on which there is also shown the additional electrical connection means of the machine, in particular for its power supply, these means being shown in exploded position relative to the flange;
- - Figure 1 0 is a view similar to that of Figure 9 on which the electrical connection means are shown in the connected position; and
- - Figures 1 1 and 12 are two schematic views in axial section illustrating two modes of guidance and electrical connection of the brushes.
- flange 1 0 of known general design in the general form of a plate which is intended to constitute the cover or axial closing bearing of an electric motor of which the other components, and in particular the carcass or liner stator and armature rotor, are not shown completely in the figures.
- the main body of the flange 10 is a metal plate 12 in the general shape of a disc having a circular central opening of axis A perpendicular to the general plane of the plate
- the plate 12 is delimited on the outside by a circular edge 1 6, which is folded axially towards the inside of the engine, that is to say upwards when considering FIG. 1, on the one hand to rigidify and the plate 12 and, on the other hand, to constitute means for guiding and centering the flange 10 on the carcass of the engine.
- the plate 12 has three fixing lugs 18 which extend radially outwards, which are angularly distributed evenly around the axis A, and which each has holes 20 fixing. According to a variant not shown, it is possible to overmold in or autou r the holes 20 of the spacers or damping elements.
- the metal plate 12 is thus delimited by a flat and smooth external face 22 and by an internal face 24 from which extends axially inwards, that is to say upwards when considering FIG. 3, a flange central reinforcement 26 internally delimiting the opening, or seat, 14 which is produced integrally by deformation with the metal plate 12 and its folded edge 16.
- the central part of the metal plate 12 of the flange 10 has four rectangular cutouts 28 which are angularly distributed at right angles in a regular manner around the axis A and which are arranged centrally at near the circular opening 14.
- an assembly constituting a molded plastic part
- the part 30 is produced by molding on the metal plate 12 according to the injection molding technique in "offset", that is to say that the part 30 with its different functional parts and for attachment and fixing is produced in a single injection molding operation of insulating plastic material by placing the metal plate 12 in an injection mold.
- the plastic molded part 30 delimits four housings 32 each of which receives a brush 34.
- the part 30 comprises four parts 36 angularly distributed in a regular manner, each of which is formed by molding in line with a cutout 28 of the plate 12.
- Each part 36 constitutes a box of generally rectangular parallelepiped shape which extends vertically above the internal face 24 of the plate 12.
- Each housing 32 has a shape complementary to that of the brush 34 which it receives and it opens out radially to its two opposite radial ends, inner and outer relative to the axis A.
- the plastic material for molding the part 30, and in particular the housings 36 extends vertically through the cutouts 28 to constitute, as can be seen in FIG. 2, elements or parts 38 for hooking, each of which is produced here. in the form of a horizontal plate of rectangular outline and of dimensions greater than those of the corresponding cutout 28 so as to extend opposite the parts facing the external face 22 of the plate 12.
- the plates 38 therefore constitute, in the embodiment illustrated in the figures, the essential hooking and fixing elements of the plastic molded part 30, these elements being produced at the level of the housings 36 for guiding the brushes 34 which are subjected to efforts.
- each box 36 comprises, in the vicinity of its inner radial end face 40 through which the brush 34 projects radially inward, two reinforcing wings 44 which s 'extend transversely on both sides and which take support i vertically against the internal face opposite 24 of the plate 12.
- Each brush 34 is, in known manner, permanently resiliently urged radially inwards, by a brush spring 46 whose helical body 48, see FIG. 4, is mounted threaded axially on a mounting finger 50 which is read i also produced integrally by plastic molding with the part 30.
- the flange 10 thus comprises four fingers 50 which are angularly distributed in a regular manner and each of which carries a brush spring 46, 48 of which a branch 52 biases the face of outer radial end of the corresponding brush 34 and the other branch 54 of which is in fixed support in being received in a complementary notch 58 of an adjacent reinforcement wing 44, see FIG. 4.
- each brush 34 is of course electrically connected by a conductor 60 to an element 62 of the electrical circuit of the flange.
- the conductive elements 62 of electrical circu it are here produced in the form of two cut metal strips which are initially connected together, this is that is to say before the molding operation of the plastic part 30, by connection zones 64 which are subsequently cut out.
- the conductive elements 62 are partially embedded over their longest lengths in parts 66 of shape complementary to those of the strips 62 for isolating the latter, in particular with respect to the metal plate 12.
- Each brush 32 is also associated with a choke 68 constituted, in a known manner, by a central cylindrical core 70 and by a peripheral winding 72.
- 70 constitutes a mounting end, in the same way as the wound body, each of which is received in a bearing fork 76 while the body with its winding 72 is received in two other mounting forks 78.
- the two pairs of forks associated with each choke 68 are also produced integrally by molding with the part 30.
- the forks 76 and 78 thus make it possible to maintain the inductors 68 during their mounting on the brush holder plate, before carrying out the electric welding operations, and this without complicating the mounting process.
- the design of the forks is such that they are flexible enough to allow the mounting of each self by elastic deformation of the forks with a slight tightening, and sufficiently rigid to avoid any subsequent vibrations during engine operation.
- the plastic molded part 30 also comprises a series of four studs 80 produced integrally by molding and each of which is shaped as an arc of a cylinder for constituting means for guiding and centering the flange 10 to the 'interior of the stator frame, not shown, of the electric motor and / or means for positioning certain parts of the stator, in particular acting as stops for the ferrites of the cylinder head which are generally held in place by clips which, during shocks, can move out of the staples.
- the presence of the pads makes it possible to limit these displacements and to guarantee their maintenance by the staples.
- the four studs 80 are distributed angularly in a regular manner, and their axial length, that is to say their height, considering FIG. 1, is such that it is known above the height of all the other components. and elements of the flange arranged on the internal face 24 of the plate 12.
- each housing 36 comprises, at the right of the corresponding cutout 28, a hole or bore 90 of axial orientation which i opens vertically downwards, considering FIG. 5, outside the flange, and vertically upwards inside the housing 36.
- Each hole 90 can be produced integrally by molding with the part 30, 36 and it is capable of temporarily receiving an additional blocking finger 94 which, in the mounted blocking position, extends axially upward, considering the figure. 5, through the hole 90 projecting vertically upwards inside the housing 36 to extend opposite the inner radial face 35 of the corresponding brush 34 and thus to retain the brush 34 which i is elastically stressed by its brush spring 46.
- the four locking fingers 94 belong to a temporary locking piece 96 comprising a lower body r in the form of a disc 98 and which is for example a molded plastic part.
- 96 comprises a cylindrical central pin 1 00 which is designed to be received axially in a cylindrical opening bore 102 formed inside a ball 104 constituting a bearing for guiding in rotation the end 86 of the shaft 88.
- the pin 1 00 angularly orientates the spherical ball joint 104 in a position such that its bore 102 is oriented axially substantially along the axis A so as to pre-position the ball joint 1 04 relative to the flange 1 00 to facilitate assembly operations, and in particular the axial introduction of the end 86 of the shaft 88 into the bore 102, an operation which is carried out blind.
- the part 96 when it is in position on the flange 10, provides a double function of temporary retention of the brushes 34 and of orientation of the bearing ball 104.
- These means consist essentially of two metal cups 106 and 108.
- the first metal cup 106 is a fixed cup forming a seat and the central part of which is shaped to cooperate with the external surface of the ball 104.
- This first cup 106 is said to be fixed insofar as it belongs to the flange 10, that is to say that it is permanently fitted in its central part, for example being produced in the form of the central part of the plate 1 2 with its central opening 14.
- a fixed cup forming a seat 1 06 could be produced in the form of a metal insert embedded in the plastic part 30.
- the latter in its central part, delimits a cylindrical annular recess or cavity 1 10, constituted by the inside of an annular cylindrical plastic collar, which i is open axially upwards and which allows the mounting, axially downwards, of the holding and fixing cup 1 08.
- the cup 1 08 is a metal part which i comprises at its lower part a peripheral annular cylindrical skirt 1 12 of shape and dimensions complementary to those of the housing 1 10 , and which is extended centrally by petals 1 14 which pinch elastically the ball 104 in abutment against its lower seat 106, while allowing a relative movement of orientation of the sphere 1 04 around its center.
- the petals 1 14 are connected to the skirt 1 12 by u a flat annular flange 1 16 that i, when the movable fixing cup 108 is mounted in place in the housing 1 10, see Figure 7, is in axial support i towards low against a part opposite the lower seat r 106.
- Maintaining the cup 108 in the mounted position can be ensured for example by the effect of a force fitting of the skirt 1 12 in the housing 1 10.
- the fixing can also be completed by other means, for example by gluing, and / or by elastic tabs, not shown, made integrally with the housing 1 10 in the vicinity of the upper axial edge of the latter, and which come to lock axially iller the skirt 1 12 in position in the housing 1 10, by elastic deformation in the manner of clips.
- the metal plate 12 has a notch or rectangular window 120 which opens in its circular edge 16.
- the notch 120 is su rmoulée with plastic material for constituting an electrical connection zone 122 comprising a plate or bottom 124 substantially coplanar with the plate 12 and in which projecting axially outward from the flange 10 of the tabs 126 for electrical connection of the circuits of the flange.
- connection area 122 is in the form of a housing or of a generally closed cavity in the internal axial direction of the motor, a portion of which has been represented diagrammatically. 128 of the stator carcass.
- the plastic material molded around the notch 120 for delimiting the cavity 122 extends along the peripheral portions of the external face 22 in the form of a hooking plate 130 which joins the plates 38 of the adjacent housings 36 .
- the cavity 1 22 is designed to receive a complementary electrical connection element 1 32 which is generally in the form of a connector comprising in particular two tabs 135 designed to be welded to the tabs 126.
- connection element, or electrical connector, 132 comprises a body of insulating material 1 34 and a first cheek, or plate 1 36, fixed with a generally axial orientation, which is intended to obturate a complementary cut 140 formed in the carcass 128, and a second cheek, or plate 142, of generally horizontal orientation, that is to say perpendicular to the axis A, which is mounted articulated on the body 1 34 to occupy an open position illustrated in Figure 9 and a closed position illustrated in Figure 1 0.
- the articulated cheek 142 releases access to the connection lugs 134 for the welding operation and it is kept open, in the position shown in FIG. 9, by lugs or clips 144 which are hooked in complementary notches 146.
- the connector 134 After electrical connection and welding, the connector 134 is in its position illustrated in FIG. 10 and the horizontal cheek 142 is closed to close the cavity. 122, while being held in the closed position by a clip 148 which cooperates with the edge facing the cheek 142 forming a cover, the articulation of the cheek 142 relative to the body of the connector 1 34 being provided by a thinned part forming film or hinge 1 50 produced integrally by molding with the body 134 of the connector 132 and with the cheek 142.
- FIG. 1 1 a brush 34 of the type described and shown above, that is to say a brush whose body is slidably mounted directly in the complementary housing 32 formed in the housing 36 of plastic material.
- the plastic material may be insufficient to resist overheating which results from the cooperation of the brush 34 with the collector.
- the assembly shown diagrammatically in FIG. 12 in which the molded plastic part 36 serves as a support for a metal insert 160, around which is molded the plastic material, and which constitutes a guide member of the brush 34 which is slidably mounted on the metal insert 160 which is more resistant to heating than the plastic material mentioned above.
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Abstract
L'invention propose une machine électrique tournante, du type comportant un flasque (10) d'extrémité axiale en forme générale de plaque métallique (12) qui s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe (A) de rotation du rotor de la machine qui porte à l'une de ses extrémités axiales un collecteur qui s'étend à travers une ouverture centrale (14) du flasque, et du type dans laquelle le flasque (10) porte différents éléments et composants électriques, notamment au moins deux balais (34) qui s'étendent selon la direction radiale pour coopérer avec le collecteur, et qui comporte au moins un élément de circuit métallique conducteur qui est noyé dans une pièce en matière plastique isolante (30) qui s'étend au moins en partie axialement à travers des trous d'accrochage du flasque et qui est réalisée par moulage autour dudit élément de circuit et à travers les trous d'accrochage, caractérisée en ce que ladite pièce en matière plastique moulée (30) comporte des logements (36) de guidage des balais (34).
Description
FLASQUE POUR MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE
La présente invention concerne une machine électrique tou rnante. L'invention concerne plus particulièrement un moteur électrique, notamment de dimensions réduites.
L'invention concerne ainsi une machine électrique tournante du type comportant un flasque d'extrémité axiale en forme générale de plaque métallique qui s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor de la machine qui porte à l'une de ses extrémités axiales un collecteur qui s'étend à travers une ouverture centrale du flasque, et du type dans laquelle le flasque porte d ifférents éléments et composants électriques, notamment au moins deux balais qui s'étendent selon la direction rad iale pour coopérer avec le collecteur.
Un exemple de réalisation d'une telle machine électrique tournante faisant fonction de moteur d'essuie-glace est notamment décrit et représenté dans le document US-A- 5.309.053 dans lequel le flasque d'extrémité porte un composant en matière plastique qui est u ne pièce moulée par injection , sensiblement à l'extérieur du flasque, et dans laquelle au moins une bande de métal conducteur de l'électricité, découpée à partir d'u n flan métallique et d isposée à l'extérieur, est partiellement noyée dans la matière plastique de surmoulage pou r constituer des moyens de raccordement électrique comportant des zones ou parties non recouvertes de la bande conductrice pou r constituer des plots ou bornes de raccordement électrique. De manière connue , les balais qui coopèrent avec le collecteu r doivent être gu idés radialement dans une partie en matériau isolant, chaque balai étant relié électriquement à un circuit électrique du moteur.
Il est ainsi sou haitable de pouvoir réaliser de manière industrielle, en permettant notamment la fabrication en grande série et à coût réduit, des moyens formant logement de guidage des balais en matériau isolant, notamment en matière plastique, tout en assurant le montage et la fixation de ces gu ides de balais su r le flasque d'extrémité axiale de manière que celui-ci constitue une plaque porte-balais, aussi appelée plaque porte-contacts, sous la forme d'u n élément unitaire.
Il a déjà ainsi été proposé de réaliser l'ensemble du corps du flasque en forme de plaque par moulage en matière plastique, en une ou plusieurs parties, et de fixer sur ce flasque en matière plastique d'autres éléments et composants électriques, ainsi que des éléments conducteurs de l'électricité pour réaliser différents circuits électriques de raccordement. Une telle conception est satisfaisante du point de vue de la réalisation de la plaque porte-balais proprement dite, mais elle a pour inconvénient de réduire la capacité de dissipation thermique du flasque.
I l est bien entendu possible de faire appel à une matière plastique présentant des capacités améliorées pour dissiper la chaleur, mais un tel matériau est coûteux et plus difficile à mouler.
Par ailleurs, d'une manière générale, il est souhaitable de réduire les coûts de fabrication, de montage et d'assemblage, notamment en simplifiant les opérations de montage et d'assemblage, d'améliorer la fiabilité et la qualité du montage, notamment du point de vue de sa résistance ultérieure aux vibrations, et il est aussi souhaitable de proposer une conception permettant de s'adapter au passage de courants forts.
Dans ce but, l'invention propose une machine électrique tournante du type mentionné précédemment, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins u n élément de circuit métallique conducteu r qui est noyé dans une pièce en matière plastique
isolante qui s'étend au moins en partie axialement à travers des trous d'accrochage du flasque et qui est réalisée par moulage autour du d it élément de circuit et à travers les trous d'accrochage, et en ce que ladite pièce en matière plastique moulée comporte des logements de guidage des balais. Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- chaque logement de guidage d'u n balai est formé à l'intérieur d'une partie en forme de boîtier qui comporte des éléments d'accrochage qu i s'étendent axialement à travers une découpe du flasque métallique et qui sont réalisés venus de matière par moulage à travers la décou pe ;
- ladite partie en forme de boîtier comporte un doigt adjacent, d'orientation axiale, réalisé venu de matière par moulage formant support pour un ressort de balai ; - ladite pièce en matière plastique moulée comporte des supports pour un composant électrique associé au balai ;
- ledit composant électrique associé au balai est une bobine comportant un noyau cylindrique dont l'axe est parallèle au plan général du flasque, et lesdits supports sont des fourchettes qui s'étendent dans des plans parallèles perpendiculaires au plan général du flasque et qui sont ouvertes axialement pour permettre la mise en place du noyau par introduction axiale, notamment de ses deux extrémités opposées ; - ladite pièce en matière plastique moulée comporte une série de plots de centrage et de gu idage du flasque dans une chemise de stator et/ou de butée pour des ferrites de la culasse statorique de la machine, qui sont répartis angulaire- ment au voisinage de la périphérie radiale extérieure du flasque et qui s'étendent axialement depuis une face transversale interne du flasque ;
- la longueur axiale desdits plots est su périeure à la hauteur axiale de tous les autres éléments et composants agencés sur ladite face transversale interne du flasque ;
- la partie centrale de ladite pièce en matière plastique moulée délimite u ne cavité cylindrique qui reçoit u n élément de montage et de retenue d'une rotule sphérique de guidage d'une extrémité axiale de l'arbre du rotor ; - lesdits éléments de montage et de retenue de la rotule de guidage comporte une coupelle métallique comportant une jupe périphérique cylindrique annulaire qui est reçue dans ladite cavité dans laquelle elle est montée axialement pour emprisonner axialement la rotule ; - la plaque métallique du flasque comporte, au droit de l'extrémité rad ialement intérieure de chaque balai, un perçage axial débouchant permettant l'introduction , selon la direction radiale, d'un doigt de blocage temporaire du balai correspondant, l'ensemble des doigts de blocage temporaire appartenant à une pièce amovible de blocage temporaire ;
- la rotule de guidage comporte u n alésage cylindrique débouchant, et la pièce de blocage temporaire comporte un ergot central de positionnement angulaire de la rotule qui, lorsque la pièce de blocage temporaire est montée su r le flasque, est reçu dans ledit alésage de la rotule de guidage ;
- ladite pièce en matière plastique moulée comporte une portion moulée autour d'une échancru re périphérique de la plaque du flasque qui reçoit une partie complémentaire appartenant à des moyens de raccordement électrique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective qui représente u n flasque d'extrémité axiale d'une machine électrique tournante réalisé conformément aux enseignements de l'invention , qui est représenté avec sa face transversale interne orientée vers le haut en considérant la figure ;
- la figure 2 est une vue en perspective de dessous du flasque de la figu re 1 ;
- la figure 3 est une vue en perspective similaire à celle de la figure 1 su r laquelle on a représenté seulement la plaque métallique constituant le corps du flasque ainsi que les éléments conducteurs de circuits électriques qui sont représentés de manière éclatée au-dessus de la plaque ;
- la figure 4 est une vue de détail à plus grande échelle de la figure 1 qu i illustre notamment un balai avec sa self associée représentée de manière éclatée ;
- la figure 5 est une vue de détail à plus grande échelle de la partie centrale du flasque de la figure 1 , en coupe partielle par un plan axial vertical passant par le plan de coulissement de deux balais opposés, avec la pièce de blocage temporaire des balais en position montée de blocage sous le flasque ;
- la figure 6 est une vue en perspective de la pièce de blocage temporaire des balais ;
- la figure 7 est une vue simplifiée similaire à celle de la figure 6 ;
- la figure 8 est une vue en perspective de la coupelle métallique de montage et de retenue de la rotule de guidage de l'arbre du rotor ;
- la figure 9 est une vue de détail à plus grande échelle d'une partie du flasque représenté à la figure 2 et sur laquelle on a aussi représenté les moyens complémentaires de raccordement électrique de la machine, notamment en vue de son alimentation électrique, ces moyens étant représentés en position éclatée par rapport au flasque ; - la figu re 1 0 est u ne vue similaire à celle d e la figu re 9 sur laquelle les moyens de raccordement électrique sont représentés en position connectée ; et
- les figures 1 1 et 12 sont deux vues schématiques en section axiale illustrant deux modes de guidage et de raccordement électrique des balais.
Dans la description qui va suivre, des composants identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence.
On utilisera à titre non limitatif, afin de faciliter la compréhension de la description , les termes horizontal , vertical , inférieur, supérieur, bas, haut, etc. notamment en référence à la figure 1 .
On a représenté su r les figu res un flasque 1 0 de conception générale connue en forme générale de plaque qui est destinée à constituer le capot ou palier de fermetu re axiale d'un moteur électrique dont les autres composants, et notamment la carcasse ou chemise statorique et le rotor d'induit, ne sont pas représentés complètement sur les figures.
Conformément aux enseignements de l'invention , le corps principal du flasque 10 est une plaque métallique 12 en forme générale de disque comportant une ouverture centrale circulaire d'axe A perpendiculaire au plan général de la plaque
12.
La plaque 12 est délimitée extérieurement par un bord circulaire 1 6, qui est rabattu axialement vers l'intérieur du moteur, c'est-à-dire vers le haut en considérant la figure 1 , d'une part pour rigid ifier et la plaque 12 et, d'autre part, pour constituer des moyens de guidage et de centrage du flasque 10 su r la carcasse du moteur.
Dans le mode de réalisation représenté aux figures, la plaque 12 comporte trois oreilles 18 de fixation qui s'étendent rad ialement vers l'extérieur, qui sont réparties angulairement de manière régulière autou r de l'axe A, et qui comporte chacune des trous 20 de fixation .
Selon une variante non représentée, il est possible de surmouler dans ou autou r les trous 20 des entretoises ou des éléments amortisseurs.
La plaque métallique 12 est ainsi délimitée par une face externe 22 plane et lisse et par une face interne 24 depuis laquelle s'étend axialement vers l'intérieur, c'est-à-dire vers le haut en considérant la figure 3, une collerette centrale de renfort 26 délimitant intérieurement l'ouverture, ou siège, 14 qui est réalisée venue de matière par déformation avec la plaque métallique 12 et son bord rabattu 16.
Comme on peut le voir à la figure 3, la partie centrale de la plaque métallique 12 du flasque 10 comporte quatre découpes rectangulaires 28 qui sont réparties angulairement à angle d roit de manière régu lière autour de l'axe A et qui sont agencées centralement à proximité de l'ouverture circulaire 14.
Conformément aux enseignements de l'invention, un ensemble constituant une pièce en matière plastique moulée
30 est réalisé par moulage su r la plaque métallique 12 selon la technique de moulage par injection en "outset", c'est-à-dire que la pièce 30 avec ses différentes parties fonctionnelles et d'accrochage et de fixation est réalisée en une seule opération de moulage par injection de matière plastique isolante en plaçant la plaque métallique 12 dans un moule d'injection.
Conformément à un aspect de l'invention , la pièce moulée en matière plastique 30 délimite quatre logements 32 dont chacun reçoit un balai 34.
A cet effet, la pièce 30 comporte quatre parties 36 réparties angulairement de manière régulière, dont chacune est formée par moulage au droit d'une découpe 28 de la plaque 12. Chaque partie 36 constitue un boîtier de forme générale parallélépipédique rectangle qui s'étend verticalement au-dessus de la face interne 24 de la plaque 12.
Chaque logement 32 est de forme complémentaire de celle du balai 34 qu'il reçoit et il est débouchant radialement à
ses deux extrémités radiale opposées, intérieure et extérieure par rapport à l'axe A.
La matière plastique de moulage de la pièce 30, et notamment des boîtiers 36 s'étend verticalement à travers les découpes 28 pour constituer, comme on peut le voir à la figure 2, des éléments ou parties 38 d'accrochage dont chacun est ici réalisé sous la forme d'une plaque horizontale de contour rectangulaire et de dimensions supérieures à celles de la découpe correspondante 28 pour s'étendre en regard des parties en vis-à-vis de la face externe 22 de la plaque 12.
Les plaques 38 constituent donc, dans le mode de réalisation illustré aux figures, les éléments essentiels d'accrochage et de fixation de la pièce moulée en matière plastique 30 , ces éléments étant réalisés au niveau des boîtiers 36 de guidage des balais 34 qu i sont soumis à des efforts.
Afin de renforcer la tenue des boîtiers 36 et de les rigidifier, chaque boîtier 36 comporte, au voisinage de sa face radiale intérieure d'extrémité 40 à travers laquelle le balai 34 fait saillie radialement vers l'intérieur, deux ailes de renfort 44 qui s'étendent transversalement de part et d'autre et qui prennent appu i verticalement contre la face interne en vis-à-vis 24 de la plaque 12.
Chaque balai 34 est, de manière connue, sollicité elastiquement en permanence radialement vers l'intérieur, par un ressort de balai 46 dont le corps hélicoïdal 48, voir figure 4, est monté enfilé axialement su r un doigt de montage 50 qui est lu i aussi réalisé venu de matière par moulage en matière plastique avec la pièce 30. Le flasque 10 comporte ainsi quatre doigts 50 qui sont répartis angulairement de manière régulière et dont chacun porte un ressort 46 , 48 de balai dont une branche 52 sollicite la face d'extrémité radiale extérieure du balai 34 correspondant et dont l'autre branche 54 est en appui fixe en
étant reçue dans une encoche complémentaire 58 d'une aile adjacente de renfort 44 , voir figure 4.
De manière connue, chaque balai 34 est bien entendu relié électriquement par un conducteu r 60 à un élément 62 de circuit électrique du flasque.
Selon u ne caractéristique de l'invention , et comme on peut le voir notamment à la figure 3, les éléments conducteurs 62 de circu it électrique sont ici réalisés sous la forme de deux bandes métalliques découpées qui sont initialement reliées entre elles , c'est-à-d ire avant l'opération de surmoulage de la pièce en matière plastique 30, par des zones de liaison 64 qu i sont ultérieurement découpées.
Lors de l'opération de moulage de la pièce en matière plastique 30, les éléments conducteurs 62 sont partiellement noyés sur leurs plus grandes longueurs dans des parties 66 de forme complémentaire de celles des bandes 62 pou r isoler celle-ci, notamment par rapport à la plaque métallique 12.
Chaque balai 32 est aussi associé à une self 68 constituée , de manière connue, par un noyau cylindrique centrale 70 et par un enroulement périphérique 72.
Chacune des extrémités axiales opposées 74 du noyau
70 constitue u ne extrémité de montage, au même titre que le corps bobiné, dont chacu ne est reçue dans u ne fourche formant palier 76 tandis que le corps avec son bobinage 72 est reçu dans deux autres fourches de montage 78.
Comme on peut le voir plus en détail à la figure 4, les deux paires de fourches associées à chaque self 68 sont aussi réalisées venues de matière par moulage avec la pièce 30.
Les fourches 76 et 78 permettent ainsi de maintenir les selfs 68 lors de leur montage sur la plaque porte-balais, avant de réaliser les opération de soudage électrique, et ceci sans compliquer le processus de montage.
La conception des fourches est telle qu'elles sont suffisamment souples pou r permettre le montage de chaque
self par déformation élastique des fourches avec un léger serrage, et suffisamment rigides pou r éviter toutes vibrations ultérieures lors du fonctionnement du moteur.
À sa périphérie, la pièce moulée en matière plastique 30 comporte aussi une série de quatre plots 80 réalisés venus de matière par moulage et dont chacun est conformé en arc de cylind re pou r constituer des moyens de guidage et de centrage du flasque 10 à l'intérieu r de la carcasse statorique, non représentée, du moteur électrique et/ou des moyens de positionnement de certaines parties du stator, en faisant notamment fonction de butées pour les ferrites de la culasse qui sont généralement maintenues par des agrafes qui, lors des chocs, peuvent se déplacer et sortir des agrafes . La présence des plots permet de limiter ces déplacements et de garantir leur maintien par les agrafes.
Les quatre plots 80 sont répartis angulairement de manière régulière, et leu r longueur axiale, c'est-à-dire leur hauteu r en considérant la figure 1 , est telle qu'elle est su périeure à la hauteu r de tous les autres composants et éléments du flasque aménagés sur la face interne 24 de la plaque 12.
Ainsi, dans le cycle de fabrication et de stockage, il est possible d'empiler verticalement plusieurs flasques 10 les uns au-dessus des autres avec la face externe 22 de chaque flasque qui repose verticalement sur les extrémités libres 82 des plots 80 du flasque adjacent, et ceci sans risque d'endommager les autres éléments et composants.
De manière générale connue, il est nécessaire de retenir rad ialement les balais 34 dans u ne position rétractée rad ialement vers l'extérieur tant que le flasque 10 n'est pas monté sur le moteur.
En effet, comme cela est représenté schématiquement à la figure 5, il faut que le collecteur 84 porté par l'extrémité axiale 86 de l'arbre 88 du rotor, non représenté, de la machine
électrique tournante puisse être introduit axialement entre les balais 34, c'est-à-dire notamment en pénétrant entre les quatre faces d'extrémité 40 des boîtiers 36, sans interférer avec les balais 34 qui doivent ensuite être relâchés pour venir coopérer radialement vers l'intérieur en contact avec la surface cylindrique convexe externe 85 du collecteu r 84.
A cet effet, chaque boîtier 36 comporte, au d roit de la découpe correspondante 28, un trou ou perçage 90 d'orientation axiale qu i débouche verticalement vers le bas, en considérant la figure 5, à l'extérieur du flasque, et verticalement vers le haut à l'intérieu r du boîtier 36.
Chaque trou 90 peut être réalisé venu de matière par moulage avec la pièce 30, 36 et il est susceptible de recevoir temporairement u n doigt complémentaire de blocage 94 qui , en position montée de blocage, s'étend axialement vers le haut, en considérant la figure 5, à travers le trou 90 en faisant saillie verticalement vers le haut à l'intérieur du boîtier 36 pour s'étendre en regard de la face radiale intérieure 35 du balai 34 correspondant et pour retenir ainsi le balai 34 qu i est sollicité elastiquement par son ressort de balai 46.
Avantageusement, les quatre doigts de blocage 94 appartiennent à une pièce de blocage temporaire 96 comportant un corps inférieu r en forme de disque 98 et qui est par exemple une pièce moulée en matière plastique. Après l'assemblage du moteur, c'est-à-dire notamment lorsque le collecteur 84 est en position axiale par rapport aux boîtiers 36 et aux balais 34, il suffit de retirer la pièce de blocage temporaire 96 , axialement vers le bas en considérant la figure 5, pou r extraire simultanément les quatre doigts de blocage 94 en dehors des trous 90, et donc pour libérer simultanément les quatre balais 34 qu i , sous l'action des ressorts 46, viennent coopérer avec la surface 85 du collecteur 84.
Dans sa partie centrale, la pièce de blocage temporaire
96 comporte un ergot central cylindrique 1 00 qui est prévu pour être reçu axialement dans un alésage cylind rique débouchant 102 formé à l'intérieur d'une rotule 104 constituant un palier de guidage en rotation de l'extrémité 86 de l'arbre 88.
Ainsi , comme on peut le voir à la figu re 5, l'ergot 1 00 oriente angulairement la rotule sphérique 104 dans une position telle que son alésage 102 est orienté axialement sensiblement selon l'axe A de manière à pré-positionner la rotule 1 04 par rapport au flasque 1 00 pour faciliter les opérations de montage, et notamment l'introduction axiale de l'extrémité 86 de l'arbre 88 dans l'alésage 102, opération qui s'effectue en aveugle.
Ainsi, la pièce 96, lorsqu'elle est en position sur le flasque 10, assure u ne double fonction de retenue temporaire des balais 34 et d'orientation de la rotule de palier 104.
On décrira maintenant les moyens de montage et de retenue de la rotule 1 04 à l'intérieur du flasque 1 0.
Ces moyens sont constitués pour l'essentiel par deux coupelles métalliques 106 et 108.
La première coupelle métallique 106 est une coupelle fixe formant siège et dont la partie centrale est conformée pour coopérer avec la surface externe de la rotule 104.
Cette première coupelle 106 est dite fixe dans la mesure où elle appartient au flasque 10, c'est-à-dire qu'elle est aménagée à demeure dans sa partie centrale en étant par exemple réalisée sous la forme de la partie centrale de la plaque 1 2 avec son ouverture centrale 14.
À titre de variante, non représentée, coupelle fixe formant siège 1 06 pourrait être réalisée sous la forme d'un insert métallique noyé dans la pièce en matière plastique 30. Cette dernière, dans sa partie centrale, délimite un logement ou cavité annulaire cylindrique 1 10 , constitué par l'intérieur d'une collerette cylindrique annulaire en matière plastique, qu i
est ouvert axialement vers le haut et qui permet ainsi le montage, axialement vers le bas, de la coupelle de maintien et de fixation 1 08.
Comme on peut le voir notamment aux figures 7 et 8, la coupelle 1 08 est u ne pièce métallique qu i comporte à sa partie inférieure u ne jupe cylind rique an nulaire périphérique 1 12 de forme et de dimensions complémentaires de celles du logement 1 10, et qui se prolonge centralement par des pétales 1 14 qui pincent elastiquement la rotule 104 en appui contre son siège inférieur 106, tout en permettant un mouvement relatif d'orientation de la sphère 1 04 autou r de son centre.
Les pétales 1 14 sont reliés à la jupe 1 12 par u ne collerette annulaire plane 1 16 qu i , lorsque la coupelle mobile de fixation 108 est montée en place dans le logement 1 10, voir figure 7, est en appu i axial vers le bas contre une partie en vis-à-vis du siège inférieu r 106.
Le maintien en position montée de la coupelle 108 peut être assuré par exemple par l'effet d'u n emmanchement à force de la jupe 1 12 dans le logement 1 10. La fixation peut aussi être complétée par d'autres moyens, par exemple par collage, et/ou par des pattes élastiques, non représentées, réalisées venues de matière avec le logement 1 10 au voisinage du bord axial supérieur de ce dernier, et qui vien nent verrou iller axialement la jupe 1 12 en position dans le logement 1 10, par déformation élastique à la manière de clips.
Comme on peut le voir à la figure 3, la plaque métallique 12 comporte une échancrure ou fenêtre rectangulaire 120 qui débouche dans son bord circulaire 16. Après l'opération de moulage de la pièce en matière plastique 30, l'échancrure 120 est su rmoulée avec de la matière plastique pou r constituer une zone de raccordement électrique 122 comportant u ne plaque ou fond 124 sensiblement coplanaire à la plaque 12 et dans laquelle font
saillie axialement vers l'extérieur du flasque 10 des pattes 126 de raccordement électrique des circuits du flasque.
Plus précisément, comme on peut le voir à la figure 9, la zone 122 de raccordement se présente sous la forme d'un logement ou d'u ne cavité globalement fermée selon la direction axiale interne du moteu r dont on a représenté schématiquement une portion 128 de la carcasse statorique.
La matière plastique moulée autour de l'échancrure 120 pou r délimiter la cavité 122 s'étend le long des portions périphériques de la face externe 22 sous la forme d'u ne plaque d'accrochage 130 qui rejoint les plaques 38 des boîtiers 36 adjacents.
La cavité 1 22 est prévue pour recevoir un élément complémentaire de connexion électrique 1 32 qu i se présente globalement sous la forme d'un connecteur comportant notamment deux pattes 135 prévues pour être soudées aux pattes 126.
L'élément de raccordement, ou connecteur électrique, 132 comporte un corps en matériau isolant 1 34 et u ne première joue, ou plaque 1 36, fixe d'orientation globalement axiale, qu i est destinée à obtu rer une découpe complémentaire 140 formée dans la carcasse 128, et u ne deuxième joue, ou plaque 142 , d'orientation globalement horizontale, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe A, qui est montée articulé su r le corps 1 34 pour occuper une position ouverte illustrée à la figure 9 et une position fermée illustrée à la figure 1 0.
En position ouverte, la joue articulée 142 dégage l'accès aux pattes de raccordement 134 pou r l'opération de soudage et elle est maintenue ouverte, dans la position représentée à la figure 9 , par des pattes ou clips 144 qui sont accrochés dans des crans complémentaires 146.
Après raccordement électrique et soudage, le connecteur 134 est dans sa position illustrée à la figure 1 0 et la joue horizontale 142 est refermée pour obtu rer la cavité
122, en étant maintenue dans la position fermée par u n clips 148 qui coopère avec le bord en vis-à-vis de la joue 142 formant couvercle, l'articulation de la joue 142 par rapport au corps du connecteur 1 34 étant assurée par une partie amincie formant film ou charnière 1 50 réalisée venue de matière par moulage avec le corps 134 du connecteur 132 et avec la joue 142.
On a représenté schématiquement à la figure 1 1 un balai 34 du type décrit et représenté précédemment, c'est-à- dire u n balai dont le corps est monté coulissant directement dans le logement complémentaire 32 formé dans le boîtier 36 en matériau plastique.
Dans le cas des fortes puissances, le matériau plastique peut être insuffisant pou r résister à échauffement qui résulte de la coopération du balai 34 avec le collecteur.
Dans ce cas, sans sortir du cadre de l'invention , il est possible de faire appel au montage représenté schématiquement à la figure 12 dans lequel la partie moulée en matière plastique 36 sert de support à u n insert métallique 160, autour duquel est surmoulée la matière plastique, et qui constitue un organe de guidage du balai 34 qui est monté coulissant sur l'insert métallique 160 qui est plus résistant à échauffement que la matière plastique évoquée précédemment.
Claims
1 . Machine électrique tournante, du type comportant un flasque ( 1 0) d'extrémité axiale en forme générale de plaque métallique (12) qui s'étend dans un plan perpend iculaire à l'axe (A) de rotation du rotor de la machine qui porte à l'une de ses extrémités axiales un collecteur qui s'étend à travers u ne ouverture centrale ( 14) du flasque, et du type dans laquelle le flasque (10) porte différents éléments et composants électriques, notamment au moins deux balais (34) qu i s'étendent selon la direction radiale pou r coopérer avec le collecteur, caractérisé en ce qu'elle comporte au moins un élément de circuit métallique conducteu r qu i est noyé dans une pièce en matière plastique isolante (30) qui s'étend au moins en partie axialement à travers des trous d'accrochage du flasque et qui est réalisée par moulage autou r dudit élément de circuit et à travers les trous d'accrochage, et en ce que ladite pièce en matière plastique moulée (30) comporte des logements (36) de gu idage des balais (34).
2. Machine électrique tournante selon la revendication précédente, caractérisée en ce que chaque logement de guidage d'un balai (34) est formé à l'intérieur d'une partie en forme de boîtier (36) qui comporte des éléments d'accrochage (38) qui s'étendent axialement à travers une découpe (28) du flasque métallique ( 1 0, 12) et qui sont réalisé venus de matière par moulage à travers la découpe.
3. Machine électrique tournante selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ladite partie en forme de boîtier (36) comporte un doigt adjacent (50), d'orientation axiale, réalisé venu de matière par moulage, formant support pou r un ressort (46) de balai (34).
4. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite pièce en matière plastique moulée (30) comporte des supports pou r u n composant électrique associé au balai.
5. Machine électrique tou rnante selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit composant électrique associé au balai est une bobine (68) comportant un noyau cylind rique (70) dont l'axe est parallèle au plan général du flasque, et en ce que lesdits supports sont des fourchettes (76, 78) qu i s'étendent dans des plans parallèles perpendiculaires au plan général du flasque ( 1 0) et qui sont ouvertes axialement pou r permettre la mise en place du noyau (70) par introduction axiale de ses deux extrémités opposées (74).
6. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lad ite pièce en matière plastique moulée (30) comporte une série de plots (80) de centrage et de gu idage du flasque dans une chemise de stator et/ou de butée pour des ferrites de la culasse statorique de la machine, qui sont répartis angulairement au voisinage de la périphérie radiale extérieure ( 1 6) du flasque ( 1 0) et qu i s'étendent axialement depuis une face transversale interne (24) du flasque.
7. Machine électrique tournante selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la longueur axiale desdits plots (80) est supérieure à la hauteur axiale de tous les autres éléments et composants agencés sur ladite face transversale interne du flasque.
8. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la partie centrale de ladite pièce en matière plastique moulée délimite une cavité cylindrique (1 0) qu i reçoit un élément 1 08 de montage et de retenue d'une rotule sphérique ( 104) de guidage d'une extrémité axiale (86) de l'arbre (88) du rotor.
9. Machine électrique tournante selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit élément de montage et de retenue de la rotule de guidage (104) comporte une coupelle métallique (108) comportant une jupe périphérique cylindrique annulaire ( 1 12) qui est reçue dans ladite cavité (1 10) dans laquelle elle est montée axialement pour emprisonner axialement la rotule (104).
1 0. Machine électrique tou rnante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la plaque métallique ( 12) du flasque comporte, au droit de l'extrémité radialement intérieure de chaque balai (34), un perçage axial débouchant (90) permettant l'introduction , selon la direction radiale, d'un doigt (94) de blocage temporaire du balai correspondant, l'ensemble des doigts de blocage temporaire (94) appartenant à une pièce amovible (96) de blocage temporaire.
1 1 . Machine électrique tournante selon la revendication précédente prise en combinaison avec l'u ne des revendications 8 ou 9 , caractérisée en ce que la rotule ( 1 04) de guidage comporte un alésage cylindrique débouchant (102), et en ce que la pièce de blocage temporaire (96) comporte un ergot central ( 100) de positionnement angulaire de la rotule qui , lorsque la pièce de blocage temporaire est montée sur le flasque, est reçu dans led it alésage de la rotule de guidage.
12. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lad ite pièce en matière plastique moulée comporte une portion moulée ( 122, 124) autour d'une échancrure périphérique ( 120) de la plaque ( 12) du flasque ( 10) qui reçoit une partie complémentaire appartenant à des moyens de raccordement électrique ( 132).
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