Qu’est-ce qu’une bague collectrice ?
Une bague collectrice est un connecteur rotatif qui peut transmettre de l’énergie ou des signaux électriques depuis l’extérieur du corps rotatif.
L’énergie et les signaux sont transmis par l’intermédiaire d’un anneau métallique placé sur le corps rotatif et de brosses situées du côté fixe. Elles sont utilisées pour mesurer les vibrations, les contraintes et les forces axiales sur le corps rotatif et pour transmettre de minuscules signaux à des fins de contrôle. Elles sont souvent utilisées comme fils conducteurs pour alimenter les corps rotatifs en énergie.
Il existe deux principaux types de montage de bagues collectrices : le montage en bout d’arbre et le montage creux. Le type monté en bout d’arbre est fixé à l’extrémité de l’élément rotatif. Dans le cas du type creux, un bloc de bague est monté dans l’arbre rotatif. Il existe également deux types de montage : celui où la bague et le balai sont intégrés et celui où la bague et le balai sont séparés.
Utilisations des bagues collectrices
Les bagues collectrices sont disponibles pour des vitesses de rotation faibles jusqu’à des vitesses élevées de 20 000 tr/min. Elles sont également disponibles pour des courants importants de 3 000 A ou plus. Elle sont largement utilisées dans des utilisations allant de l’expérimentation et du développement à l’équipement.
Elles sont utilisées pour alimenter les éoliennes, les machines-outils, les centrifugeuses, les agitateurs, les bras de robots, les grues, les caméras de surveillance, les hélicoptères, les plateaux tournants, les réchauffeurs de tambours, les antennes radar et d’autres chauffages et moteurs de corps rotatifs.
Ainsi que dans un large éventail d’utilisations dans les équipements de fabrication de semi-conducteurs, les équipements médicaux tels que les tomodensitogrammes, les essais non destructifs et les équipements acoustiques. Elles servent aussi à mesurer la température, la déformation et le couple des corps rotatifs.
Principe des bagues collectrices
Une partie d’électrode en forme d’anneau est fixée à un arbre rotatif, tel qu’un plateau tournant d’un corps en rotation. Une électrode en forme de brosse entre en contact avec la périphérie et les côtés de l’unité annulaire, et le point de contact est utilisé comme point de contact pour transmettre l’énergie et les signaux.
Même si l’unité annulaire tourne, elle est toujours en contact avec les brosses. Cela permet une alimentation stable en énergie et la transmission de signaux. L’unité annulaire est dotée de roulements pour soutenir le côté des brosses.
Des métaux précieux tels que le cuivre et l’argent sont utilisés pour les points de contact entre la bague et le balai dans les bagues collectrices afin de stabiliser la résistance de contact sans risque de fuite. Le bronze, l’argent et l’or sont utilisés pour la bague, tandis que le carbone, le cuivre et les alliages d’argent sont utilisés pour la partie brosse.
Les bagues collectrices sont inévitablement plus grandes lorsqu’il y a beaucoup de fils d’alimentation et de signaux. Elles sont également sujettes à une certaine usure et nécessitent un entretien régulier.
Autres informations sur les bagues collectrices
1. Le rôle des brosses dans une bague collectrice
Les bagues collectrices transmettent et reçoivent de l’équipement électrique sur le corps tournant vers le côté stationnaire au moyen de balais agissant comme des contacts. Comme les brosses sont toujours en contact avec le corps tournant, la transmission et la réception peuvent avoir lieu dans n’importe quelle position de 360° du corps tournant sans que les fils ne se tordent ou ne s’emmêlent dans l’arbre.
Le nombre de brosses, ou contacts, varie en fonction du nombre de signaux qui doivent être transmis et reçus entre le corps rotatif et le côté fixe. Par conséquent, plus il y a de dispositifs de communication, plus il faut de brosses, ce qui fait que l’ensemble des bagues collectrices devient énorme.
Dans ce cas, le nombre de balais peut être réduit en utilisant la communication en série ou la communication CAN utilisée dans les voitures.
2. Inconvénients des bagues collectrices
L’un des inconvénients des bagues collectrices est la possibilité de défaillances de contact dues à l’usure des balais. Comme les balais sont en contact physique avec les pièces en rotation, des ruptures de contact peuvent se produire avec le temps.
En particulier dans les équipements utilisés à l’extérieur, les balais peuvent être endommagés prématurément par le sable, la poussière ou la pénétration d’eau s’ils ne sont pas protégés par un boîtier étanche. Il est donc courant de prolonger la durée de vie des brosses en les nettoyant et en les lubrifiant tous les deux ou trois ans.
Le lubrifiant utilisé à cette occasion doit être conducteur. En effet, s’il n’est pas conducteur, le courant risque de mal circuler dans la section des balais. Cela entraînerait une mauvaise communication entre le côté rotor et le côté stationnaire.
La durée de vie de la section des balais est généralement comprise entre 10 et 100 millions de tours, et peut aller jusqu’à environ 500 millions de tours selon le fabricant. Lorsqu’elle est utilisée dans un équipement à longue durée de vie, la section des balais doit être entretenue régulièrement.