FR2686463A1

FR2686463A1 - ELECTRIC MACHINE COLLECTOR AND MANUFACTURING METHOD.

Info

Publication number: FR2686463A1
Application number: FR9300649A
Authority: FR
Inventors: Franz Peter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-01-22
Filing date: 1993-01-22
Publication date: 1993-07-23
Anticipated expiration: 2013-01-22
Also published as: ES2083899R; BR9300232A; DE4201593A1; HU209225B; ITMI930070A1; HU9300164D0; HUT63514A; SE9300172D0; SE9300172L; GB2264199A; SK399492A3; ES2083899A2; ITMI930070A0; CZ399492A3; ES2083899B1; FR2686463B1; DE4201593C2; IT1263768B; GB2264199B; CZ281984B6

Abstract

a) Collecteur de machine électrique et procédé de fabrication; b) caractérisé en ce qu'entre les nervures d'espacement, dans au moins une partie axiale de l'isolant (16) entourant les anneaux d'armature et dans la partie, bordant radialement la précédente, de l'encoche (13) de lamelle, des moyens d'arrêt (17, 18) coopérant dans le sens axial par combinaison de forme, empêchant tout glissement axial des anneaux d'armature (14) dans les encoches (13) des lamelles.a) Electrical machine manifold and manufacturing process; b) characterized in that between the spacer ribs, in at least an axial part of the insulation (16) surrounding the reinforcing rings and in the part, radially bordering the previous one, of the notch (13) lamella, stop means (17, 18) cooperating in the axial direction by combination of shape, preventing any axial sliding of the reinforcement rings (14) in the notches (13) of the lamellae.

Description

"Collecteur de machine électrique et procédé de fabrication". Etat de la"Electrical machine commutator and method of manufacture". State of the

technique L'invention a pour objet un collecteur pour machines électriques, comportant une pluralité de lamelles métalliques externes, pré-assemblées sous la forme d'un bloc de lamelles régulièrement espacées, au moyen d'anneaux d'armature et fixées par ancrage à la presse à l'intérieur d'une masse isolante en même temps qu'un moyen de fixation sur un arbre de machine, les lamelles métalliques étant munies pour recevoir les anneaux d'armature, de découpes adjacentes aux nervures d'espacement lesquelles sont en relief par rapport à l'isolant entourant les anneaux d'armature, afin de maintenir l'espacement donné entre les The invention relates to a collector for electrical machines, comprising a plurality of external metal strips, pre-assembled in the form of a block of lamellae regularly spaced, by means of reinforcing rings and fixed by anchoring to the press inside an insulating mass at the same time as a fastening means on a machine shaft, the metal slats being provided to receive the reinforcement rings, cutouts adjacent to the spacing ribs which are in relief relative to the insulation surrounding the reinforcement rings, in order to maintain the given spacing between

lamelles, ainsi qu'un procédé pour sa fabrication. lamellae and a process for its manufacture.

Le document DE-1 155 528 a déjà décrit un tel collecteur et son procédé de fabrication Ce collecteur à ses lamelles montées sur deux anneaux frontaux d'armature, annulairement par rapport à un corps lamellaire, les anneaux d'armature étant introduits dans des encoches frontales correspondant aux lamelles avant que le corps des lamelles monté sur un mandrin soit introduit dans une forme sous pression, le mandrin retiré et le corps des lamelles ancré sur un moyeu concentrique par l'intermédiaire The document DE-1 155 528 has already described such a collector and its manufacturing process. This manifold has its lamellae mounted on two frontal rings of reinforcement, annularly with respect to a lamellar body, the reinforcement rings being introduced into notches. front plates corresponding to the lamellae before the body of the lamellae mounted on a mandrel is introduced into a pressurized form, the mandrel removed and the body of the lamellae anchored to a concentric hub via

d'un moulage à la pression d'une matière isolante. pressure molding of an insulating material.

Pour maintenir entre les lamelles un espacement donné, on prévoit dans la matière isolante enveloppant les anneaux d'armature des nervures d'espacement servant d'appui latéral aux lamelles L'inconvénient d'un tel collecteur est qu'il faut, avant la liaison par moulage du corps des lamelles sur le moyeu, maintenir ces éléments les uns par rapport aux autres et également utiliser des crampons spéciaux pour empêcher les lamelles de sortir axialement des encoches au To maintain between the slats a given spacing, spacing ribs serving as lateral support for the slats are provided in the insulating material enveloping the reinforcing rings. The disadvantage of such a collector is that, before bonding, it is necessary to by molding the body of the slats on the hub, maintain these elements relative to each other and also use special crampons to prevent the slats from axially out of the notches on the hub

cours du moulage à la presse de la masse isolante. during the press molding of the insulating mass.

La présente invention permet d'assurer, avant et pendant le moulage sous pression, par des moyens aussi simples que possible le maintien du corps de lamelles et d'empêcher les anneaux d'armature The present invention makes it possible to ensure, before and during the molding under pressure, by means as simple as possible the maintenance of the body of slats and to prevent the reinforcement rings.

d'être chassés par la masse sous pression. to be driven out by the mass under pressure.

Avantages de l'invention Le collecteur selon l'invention est caractérisé en ce qu'entre les nervures d'espacement dans au moins une partie axiale de l'isolant entourant les anneaux d'armature et dans la partie, bordant radialement la précédente, de l'encoche de lamelle, des moyens d'arrêt coopérant dans le sens axial par combinaison de forme, empêcher tout glissement axial des anneaux d'armature dans les encoches des lamelles et présente l'avantage que les moyens d'arrêt formés le long des anneaux d'armature et des encoches des lamelles, d'une part maintiennent le corps de lamelles avant l'action de la presse et d'autre part empêche, pendant le moulage, les anneaux d'armature de sortir des encoches des lamelles du collecteur La fabrication d'un tel collecteur par le procédé présente l'avantage que le blocage des lamelles sur les anneaux d'armature permet un montage automatique du corps des lamelles, évite tout problème lors du déplacement amenant le corps de lamelles à la presse de moulage et rend possible l'automatisation de l'opération de moulage, sans moyen complémentaire de Advantages of the invention The collector according to the invention is characterized in that between the spacing ribs in at least one axial portion of the insulation surrounding the reinforcing rings and in the portion radially bordering the preceding, of the lamella notch, axially cooperating stop means in combination of shape, to prevent axial sliding of the reinforcement rings in the notches of the lamellae and has the advantage that the stop means formed along the reinforcing rings and notches of the lamellae, on the one hand hold the body of lamellae before the action of the press and on the other hand prevents, during molding, the reinforcement rings from coming out of the notches of the lamellae of the collector The manufacture of such a collector by the method has the advantage that the locking of the slats on the reinforcement rings allows an automatic assembly of the body of the slats, avoids any problem during the displacement bringing the body of slats the molding press and makes possible the automation of the molding operation, without further means

maintien des anneaux d'armature.maintaining the reinforcement rings.

D'autres développements de l'invention sont caractérisés en ce que: entre les nervures d'espacement, sont formés sur l'isolant de l'anneau d'armature, des becs d'arrêt, de direction axiale vers l'extérieur, en prise avec des découpes correspondantes des encoches Other developments of the invention are characterized in that: between the spacing ribs are formed on the insulation of the reinforcing ring, stoppers, of axial direction towards the outside, in taken with corresponding cuts of the notches

portées par les lamelles.borne by the lamellae.

la face de l'anneau d'armature en regard du bec d'arrêt est espacée, par rapport à l'encoche de la lamelle, d'une distance sensiblement égale à la the face of the reinforcement ring facing the stopper is spaced, with respect to the notch of the lamella, by a distance substantially equal to the

hauteur de retenue des becs d'arrêt par les découpes. stopping height of the stoppers by the cuts.

les anneaux d'armature sont en matière the reinforcement rings are made of

plastique renforcée à la fibre de carbone. plastic reinforced with carbon fiber.

les moyens d'arrêt sont disposés sur les parties externes radialement des anneaux d'armature et the stop means are disposed on the radially outer portions of the reinforcing rings and

des encoches des lamelles.notches of the slats.

l'ensemble constitué de lamelles métal- the assembly consisting of metal slats

liques disposées en anneau et maintenues à espacement constant par des anneaux d'armature, ainsi que d'un moyen concentrique sont ancrés dans une masse isolante par moulage à la presse, est caractérisé en ce que les lamelles métalliques sont d'abord montées en série, à l'intérieur d'un dispositif support selon un anneaux de plus grand diamètre, puis les anneaux d'armature sont introduits dans les encoches des lamelles, par dessus le bord à plus petit diamètre de ces encoches, enfin les lamelles métalliques sont poussées radialement vers l'intérieur de sorte que les moyens d'arrêt sur les anneaux et les encoches viennent en prise et réalisent ainsi l'ensemble préformé de lamelles. On obtient une constitution particulièrement favorable des organes d'arrêt en prévoyant, entre les nervures de la masse isolante jouant le rôle d'espaceurs des anneaux d'armature, des becs d'arrêt dirigés vers l'extérieur venant en prise avec des éléments correspondants des encoches des lamelles Il est avantageux également pour le prémontage du corps lamellaire, que la face de l'anneau d'armature en regard du bec d'arrêt présente, par rapport à l'encoche de la lamelle, une distance sensiblement égale à la hauteur du bec de sorte que les anneaux d'armature puissent entrer facilement dans les encoches des lamelles On obtient un maintien complémentaire du corps de lamelles prémonté en disposant les moyens d'arrêt sur la face située radialement à l'extérieur des anneaux d'armature et They are arranged in a ring and held at constant spacing by reinforcement rings, and concentric means are anchored in an insulating mass by press molding, characterized in that the metal strips are first connected in series. inside a support device according to a larger diameter ring, then the reinforcing rings are introduced into the notches of the slats, over the smaller diameter edge of these notches, finally the metal slats are pushed radially inwardly so that the stop means on the rings and notches engage and thus achieve the preformed assembly of lamellae. A particularly favorable constitution of the arresting members is obtained by providing, between the ribs of the insulating mass acting as spacers of the reinforcing rings, outwardly directed stoppers engaging with corresponding elements. It is also advantageous for the pre-assembly of the lamellar body, that the face of the reinforcing ring opposite the stop nose has, relative to the notch of the lamella, a distance substantially equal to the thickness of the lamella. height of the nose so that the reinforcing rings can easily enter the notches of the lamellae Obtains complementary support of the pre-assembled lamella body by arranging the stop means on the face located radially outside the reinforcement rings and

des encoches des lamelles.notches of the slats.

Dessins Les dessins représentent un exemple de réalisation de l'invention, expliqué plus en détail Drawings The drawings represent an exemplary embodiment of the invention, explained in more detail

dans la description qui va suivre.in the following description.

La figure 1 montre le corps de lamelles Figure 1 shows the slats body

préformé.preformed.

La figure 2 montre une lamelle et un Figure 2 shows a slat and a

anneau d'armature avant blocage.reinforcement ring before blocking.

La figure 3 montre un collecteur dont Figure 3 shows a collector

l'isolant a été réalisé par moulage sous pression. the insulation was made by pressure molding.

La figure 4 est une vue agrandie d'une coupe effectuée, dans le collecteur fini, au niveau de FIG. 4 is an enlarged view of a section taken in the finished collector at the level of

l'amarrage d'une lamelle et d'un anneau d'armature. the mooring of a lamella and a reinforcement ring.

Description de l'exemple de réalisation Description of the exemplary embodiment

Pour fabriquer un collecteur 10, tel que représenté par la figure 3 destiné à des machines électriques, on dispose tout d'abord des lamelles de cuivre 11 obtenues par découpage-estampage, autour d'un anneau (figures 1 et 2) les lamelles étant espacées l'une de l'autre d'une valeur donnée Chacune des extrémités frontales 12 des lamelles, ainsi que le montre la figure 2, comporte une encoche 13 dans laquelle est engagée, par la face frontale de la lamelle, un anneau d'armature 14 Dans la zone des encoches 13, les lamelles de cuivre 11 sont au contact de nervures d'espacement 15, formées dans la matière isolante 16 qui entoure les anneaux d'armature sur trois côtés, de sorte que les lamelles de cuivre 11 présentent entre elles un espacement donné, comme on In order to manufacture a collector 10, as represented by FIG. 3 for electrical machines, copper plates 11 obtained by cutting and stamping around a ring (FIGS. 1 and 2) are firstly arranged, the slats being spaced apart from each other by a given value Each of the front ends 12 of the lamellae, as shown in FIG. 2, comprises a notch 13 in which is engaged, by the front face of the lamella, a ring of In the zone of the notches 13, the copper strips 11 are in contact with spacing ribs 15, formed in the insulating material 16 which surrounds the reinforcing rings on three sides, so that the copper strips 11 present between them a given spacing, as we

peut le voir sur la figure 1.can see it in Figure 1.

On voit sur la figure 2 que les anneaux d'armature faits de métal, de préférence en acier, sont, le long de leur face interne radiale 14 a, libres par rapport à l'environnement isolant 16 On voit aussi, qu'entre les nervures d'espacement 15, l'isolant 16 des anneaux d'armature 14 présente des becs d'arrêt 17, de direction axiale vers l'extérieur, formés sur la face radiale externe des anneaux d'armature 14, tandis que des découpes correspondantes sont pratiquées le long du bord radial externe des encoches 13 des lamelles Enfin, on peut voir sur la figure 2, que les encoches 13, en direction radiale, au niveau des becs d'arrêt 17 portés par les anneaux d'armature sont plus larges que l'épaisseur radiale de l'ensemble des anneaux d'armature 14 et de leur It can be seen in FIG. 2 that the reinforcing rings made of metal, preferably of steel, are, along their radial internal face 14 a, free with respect to the insulating environment 16. spacing ribs 15, the insulator 16 of the reinforcing rings 14 has stop lugs 17, of axial direction towards the outside, formed on the outer radial face of the reinforcing rings 14, while corresponding cuts are formed along the outer radial edge of the slots 13 of the slats Finally, it can be seen in Figure 2, that the notches 13 in the radial direction, at the stoppers 17 carried by the reinforcing rings are wider that the radial thickness of all the reinforcing rings 14 and their

entourage isolant 16.insulating surround 16.

Pour obtenir un bloc de lamelles 20 préfabriqué, facile à transporter, tel que représenté par la figure 1, les lamelles de cuivre 11 sont d'abord réparties dans un dispositif de maintien 19 selon un anneau d'un diamètre externe supérieur Puis les anneaux d'armature 14 sont introduits axialement dans les faces frontales, à l'intérieur des encoches 13, au-dessus des côtés 13 a de ces encoches correspondant au plus petit rayon Enfin, les lamelles 11 sont poussées radialement vers l'intérieur, de sorte que l'anneau formé par les lamelles se trouve réduit en diamètre De ce fait, les organes d'arrêt des anneaux d'armature 14 viennent en prise avec les encoches 13 des lamelles de cuivre, c'est-à-dire comme le montre la figure 4, les becs d'arrêts 17 portés par l'isolant 16 des anneaux 14 viennent en prise avec les découpes 18 correspondantes des encoches 13 Dans ce bloc de lamelles 20 ainsi préformé, les anneaux d'armature se trouvent désormais à l'abri de tout To obtain a prefabricated, easy-to-carry lamella block, as shown in FIG. 1, the copper lamellae 11 are first distributed in a holding device 19 according to a ring of greater external diameter. 14 are axially introduced into the end faces, inside the notches 13, above the sides 13a of these notches corresponding to the smallest radius Finally, the lamellae 11 are pushed radially inwards, so that the ring formed by the slats is reduced in diameter Therefore, the stop members of the reinforcing rings 14 engage with the notches 13 of the copper slats, that is to say, as shown in FIG. 4, the stoppers 17 carried by the insulator 16 of the rings 14 engage with the corresponding cutouts 18 of the notches 13 In this block of strips 20 and preformed, the reinforcement rings are now safe of all

déplacement axial.axial displacement.

Le bloc de lamelles 20 est amené ensuite, sans précautions particulières, par exemple au moyen d'une bande transporteuse automatique ou appareil analogue, à un poste de moulage à la presse de l'isolant, o il est mis en place dans un moule non représenté dans lequel également, de manière connue, est introduit un moyeu métallique 21 monté sur un mandrin également non représenté, concentriquement au bloc de lamelles 20 A l'intérieur du moule, tous les volumes creux existant entre les lamelles 11, les anneaux d'armature 14 et le moyeu 21 sont remplis sous pression par une masse de matière isolante fluide à la The block of slats 20 is then fed, without any particular precautions, for example by means of an automatic conveyor belt or similar apparatus, to an insulating press molding station, where it is put in place in a non-molded mold. shown in which also, in known manner, is introduced a metal hub 21 mounted on a mandrel also not shown, concentrically to the slat block 20 Inside the mold, all hollow volumes existing between the slats 11, the rings of 14 and the hub 21 are filled under pressure by a mass of insulating material fluid to the

température considérée, que l'on durcit ensuite. temperature considered, which is then hardened.

Ainsi, les lamelles 11, les anneaux d'armature 14 et le moyeu 21 se trouvent bloqués en position, par Thus, the slats 11, the reinforcing rings 14 and the hub 21 are locked in position by

encrage dans la masse 22.inking in the mass 22.

On voit sur la figure 4 sortant du moule de la presse, un tel collecteur qu'il suffit de passer autour pour réaliser une piste destinée à recevoir les balais en charbon, non représentés, d'une machine électrique Le cas échéant, on peut fraiser des FIG. 4 shows, coming out of the mold of the press, such a collector that it suffices to pass around to make a track intended to receive the carbon brushes, not shown, of an electric machine. If necessary, it is possible to mill of the

rainures plates entre les lamelles de cuivre. flat grooves between the copper lamellae.

Ainsi que le montre la figure 4, dans le bloc de lamelles 20 prémonté puis assemblé à la presse, la face interne 14 a de l'anneau d'armature 14 se trouve, par rapport au bord interne 13 a de l'encoche 13 séparé par un intervalle correspondant sensiblement à -la hauteur de l'engagement du bec d'arrêt 17 dans la découpe de l'encoche 18 Dans l'opération de moulage de l'isolant à la presse, la fente 23 constituant l'entrefer se trouve, comme le montre la figure 4, remplie par la masse isolante 22, de sorte que l'anneau d'armature 14 se trouve également, à sa partie inférieure 14 a, isolé par As shown in FIG. 4, in the pre-assembled lamella block 20 then assembled with the press, the inner face 14a of the reinforcing ring 14 is, with respect to the inner edge 13a of the separate notch 13 by an interval substantially corresponding to the height of the engagement of the stopper 17 in the cutout of the notch 18 In the molding operation of the insulator to the press, the slot 23 constituting the gap is located , as shown in FIG. 4, filled by the insulating mass 22, so that the reinforcing ring 14 is also, at its lower part 14a, isolated by

rapport aux lamelles de cuivre 11.compared to copper lamellae 11.

L'invention n'est pas limitée à l'exemple représenté Ainsi, par exemple, les anneaux d'armature peuvent être constitués de fils d'acier enroulés ou de matière plastique renforcée à la fibre de verre, laquelle constitue par elle-même un isolant par rapport aux lamelles de cuivre En utilisant des anneaux d'armature 14 en matière plastique renforcée à la fibre de carbone, le coefficient négatif de dilatation de ces fibres enroulées en anneau apporte l'avantage d'augmenter la puissance de l'armature lorsque la température s'élève Une charge thermique induit donc, dans les armatures, une tension radiale The invention is not limited to the example shown. Thus, for example, the reinforcing rings may consist of coiled steel wires or fiberglass-reinforced plastics material, which in itself constitutes a insulating with respect to the copper lamellae By using reinforcement rings 14 made of carbon fiber-reinforced plastic, the negative coefficient of expansion of these ring-wound fibers has the advantage of increasing the strength of the reinforcement when the temperature rises A thermal load thus induces, in the armatures, a radial tension

favorable au maintien des lamelles 11. favorable to the maintenance of lamellae 11.

Par ailleurs, le blocage d'arrêt peut s'effectuer aussi sur la face interne des anneaux d'armature 14 et des encoches 13 des lamelles Dans ce cas, le blocage des lamelles du collecteur se ferait par poussée radiale des lamelles vers l'extérieur, dans les anneaux En alternative, on peut aussi, pour immobiliser les lamelles dans les anneaux d'armature, pousser radialement vers l'extérieur seulement les pieds 14 b des lamelles engagés sous l'anneau 14 dans la mesure o l'anneau 14 est suffisamment isolant par rapport aux lamelles Enfin, il est possible également de prévoir les becs d'arrêt sur les lamelles de cuivre 11 et les découpes correspondantes dans l'isolant des anneaux d'armature Indépendamment de la conformation et de la position du système de blocage, cette solution n'est pas limitée à l'utilisation de lamelles de cuivre, d'autres matériaux peuvent être utilisés dans la mesure o ils présentent une résistance mécanique suffisante et une bonne conductibilité Furthermore, the stop blocking can also be performed on the inner face of the reinforcing rings 14 and notches 13 of the lamellae In this case, the blocking of the lamellae of the manifold would be by radial thrust of the lamellae to the outside In the rings Alternatively, to immobilize the slats in the reinforcement rings, it is possible to push radially outwards only the feet 14b of the slats engaged under the ring 14 to the extent that the ring 14 is sufficiently insulating with respect to the lamellae Finally, it is also possible to provide the stoppers on the copper lamellae 11 and the corresponding cutouts in the insulation of the reinforcement rings irrespective of the conformation and the position of the locking system. , this solution is not limited to the use of copper lamellae, other materials can be used insofar as they have sufficient mechanical strength and conductivity

électrique, avec peu de pertes.electric, with few losses.

Claims

R E V E N D I C A T IO N S

1) collector for electrical machines, comprising a plurality of external metal lamellae, pre-assembled in the form of a block of regularly spaced slats, by means of reinforcement rings and fixed by press anchoring inside the an insulating mass at the same time as a fixing means on a machine shaft, the metal lamellae being provided to receive the reinforcing rings, cuts adjacent to the spacing ribs which are in relief relative to the insulator surrounding the reinforcing rings, in order to maintain the spacing given between the lamellae, characterized in that between the spacing ribs (15), in at least one axial portion of the insulation (16) surrounding the rings and in the portion, radially bordering the preceding, of the notch (13) of lamella, stop means (17, 18) cooperating in the axial direction by combination of shape, preventing axial sliding of the rings of armature

(14) in the notches (13) of the slats.

2) Collector according to claim 1, characterized in that between the spacing ribs (15) are formed on the insulator (16) of the reinforcing ring (14), stoppers ( 17), axially outward direction, engaged with corresponding cutouts (18) of the notches (13) carried by the slats.

3) A collector according to claim 2, characterized in that the face of the armature ring (14) facing the stopper (17) is spaced, relative to the notch (13) of the lamella, a distance substantially equal to the height of retention of the beaks

stop (17) by the cutouts (18).

4) A collector according to claim 3, characterized in that the reinforcing rings (14) are

made of plastic reinforced with carbon fiber.

) Collector according to claim 3, characterized in that the stop means (17, 18) are arranged on the radially outer portions of the reinforcing rings (14) and notches (13) of the slats. 6) Method of manufacturing a collector

according to one of claims 1 to 5, wherein a

together consisting of metal slats arranged in a ring and held at constant spacing by reinforcement rings, and a concentric hub are anchored in an insulating mass by press molding, characterized in that the metal slats (11) are first mounted in series, inside a support device (19) according to a ring of larger diameter, then the reinforcing rings (14) are introduced into the notches (13) of the lamellae, over the edge (13 a) to smaller diameter of these notches, finally the metal strips (11) are pushed radially inwardly so that the stop means (17, 18) on the rings (14) and the notches ( 13) come into engagement and thus realize

the preformed assembly of slats (20).