FR3143835A1 - Contacteur électrique compact à faible résistance de contact - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un contacteur motorisé comprenant un contact fixe (600) et un contact mobile (500) mobilisé par un chariot (400), ainsi qu’un moteur électrique (100) commandant le déplacement dudit contact mobile (500) de manière réversible entre une position P2 de rapprochement maximum où elle établit le contact mécanique et électrique avec ledit contact fixe (600), et une position d’ouverture P1 où lesdits contacts (500, 600) sont écartés au maximum, avec une course présentant une zone de déplacement (1) où les contacts mobile et fixe (500, 600) sont écartés, et une zone de contact (2) où une surface conductrice du contact mobile (500) est appliquée contre une surface conductrice du contact fixe (600) caractérisé en ce que ledit moteur électrique (100) entraine un mécanisme à coefficient de réduction variant en fonction de la position, avec un coefficient de réduction CI à l’interface entre une zone déplacement (1) et une zone de contact (2) desdits contacts (500, 600), ledit coefficient de réduction CI étant inférieur aux coefficients de réduction Cl1et Cl2 aux extrémités de la zone de déplacement (1) et de la zone de contact (2). Figure de l’abrégé : fig. 1
Description
La présente invention concerne un coupe-circuit constitué par un dispositif de commande de la fermeture et de l'ouverture du circuit d’une alimentation électrique haute-tension, notamment d'une batterie électrique,
Les véhicules automobiles à motorisation électrique nécessitent des batteries ayant une tension relativement importante, typiquement 400 Volts voire 800 Volts. Il est donc indispensable, pour des questions de sécurité, que certains éléments du véhicule soient automatiquement mis hors tension, par exemple en cas d’accident, d’arrêt prolongé ou lorsqu'on ouvre le capot, afin d'éviter les risques d'accidents pour les utilisateurs.
Généralement, pour réaliser de telles coupures, on utilise des relais à solénoïdes qui sont des organes chers et relativement pesants.
On a aussi proposé des coupe-circuits électriques s’apparentant à des disjoncteurs, où une barrette de contact est déplacée par un actionneur électromécanique entre une position de fermeture où elle assure une continuité électrique entre deux plots de contact et une position d’ouverture où ces deux plots sont isolés électriquement.
De tels coupe-circuits électriques doivent assurer un contact avec une très faible résistance électrique, mais aussi présenter une bonne résilience aux arcs électriques pouvant se former lorsque le contact n’est pas encore parfaitement établi. On a proposé dans l’art antérieur différentes solutions pour éteindre les arcs ou pour empêcher leur formation.
On connaît dans l’état de la technique le brevet US9859078B2 décrivant un relais électromagnétique comprenant une plaque de contact formée par une seule pièce métallique continue qui a une première partie ayant une première épaisseur et une seconde partie ayant une seconde épaisseur plus fine que la première épaisseur. Ce relais prévoit d’éteindre l’arc formé lors d’une décharge en appliquant un champ magnétique aux points de contact fixes et aux points de contact mobiles b latéralement à la fois directions latérales pour générer la force de Lorenz. Cette solution n’est pas très satisfaisante car elle implique de prévoir des composants électromagnétiques additionnels, commandés de manière complexe pour assurer la fonction d’évitement de la formation d’arcs de décharge.
Une solution similaire utilisant les forces de Lorentz est proposée par le brevet US8514037 ou le brevet US9336965.
Le brevet US10777374 propose un dispositif de commutation comprenant un premier mécanisme de disjoncteur dans un chemin de sortie de courant à partir d'une alimentation en courant continu et un deuxième mécanisme de disjoncteur en parallèle avec le premier mécanisme de disjoncteur dans le trajet de sortie de courant de l'alimentation en courant continu, et est connecté avant le premier mécanisme de disjoncteur lorsque le courant de sortie de l'alimentation en courant continu est fourni, et est déconnecté après le premier mécanisme de disjoncteur lorsque la sortie de courant de l'alimentation en courant continu est interrompue. Pour éviter la formation d’arc, cette solution propose d’inclure un condensateur entre l'alimentation en courant continu et le deuxième mécanisme de disjoncteur et une unité de décharge connectée en parallèle avec le condensateur pour décharger une charge stockée dans le condensateur lorsque le courant de sortie de l'alimentation en courant continu est interrompu. Cette solution implique aussi l’ajout de composant additionnels encombrants pour réduire la formation d’arcs électriques.
La demande de brevet internationale WO2006024718 propose un dispositif de commande de la fermeture et de l'ouverture du circuit d'une batterie électrique, comprenant une première cosse destinée à être reliée à la batterie, une seconde cosse destinée à être reliée à des circuits électriques à alimenter, chaque cosse comportant un plot de contact, une barrette de contact destinée, d'une part, à coopérer avec les plots pour assurer la fermeture du circuit et, d'autre part, à être écartée de ceux-ci pour réaliser l'ouverture. Cette barrette de contact est portée par un piston mobile contre l'action d'un ressort et guidé dans un logement d'une carcasse et commandé par un disque solidaire d'une roue dentée entraînée par une vis sans fin calée sur l'arbre de sortie d'un moteur électrique avec un réducteur. Le disque comporte des cames disposées sur un rayon de celui-ci, l'une des cames étant disposée au voisinage de la périphérie du disque tandis que la seconde est située au voisinage de l'axe de rotation de ce dernier.
Le brevet US9548174 décrit un contacteur formé par des contacts de transport de courant et un élément de couplage. L'élément de couplage comporte des pastilles conductrices destinées à venir en prise avec les contacts de transport de courant et un cavalier de contact qui s'étend entre les pastilles conductrices. Un ensemble actionneur déplace l'élément de couplage entre une position fermée, dans laquelle les pastilles conductrices de l'élément de couplage viennent en prise avec les contacts de transport de courant, et une position ouverte, dans laquelle les pastilles conductrices de l'élément de couplage ne sont plus en prise avec les contacts de transport de courant. Des forces électromagnétiques sont générées entre le cavalier de contact et les pastilles conductrices afin de résister aux forces de répulsion électromagnétiques générées entre les contacts de transport de courant et les pastilles conductrices lorsque l'ensemble actionneur s'approche de la position fermée ou s'y trouve.
Le brevet européen EP1680793B1 décrit une autre solution de commande de la coupure et de la fermeture du circuit d’une batterie électrique, caractérisé en ce qu'il comprend des cosses reliées à des plots, une barrette de contact portée par un piston mobile contre l’action d’une ressort, un moteur électrique avec un réducteur relié par une liaison cinématique au piston, des moyens pour commander le moteur dans un sens de rotation et dans le sens opposé, la rotation dans un sens commandant le contact de la barrette contre les plots et la rotation dans le sens opposé l'écartement de la barrette desdits plots.
La demande de brevet WO2006024718 décrit une autre solution pour un dispositif de coupure et de fermeture du circuit d'une batterie électrique où un motoréducteur commande le déplacement d’un piston terminé par une barrette de contact, appliquée par un ressort sur un épaulement du piston. Ce ressort tend à maintenir la barrette de contact écartée de deux plots destinés à coopérer pour assurer la fermeture du circuit. Cette solution ne résout toutefois pas le problème de la formation d’arc voire l’augmente car ils peuvent se former aux deux extrémités de la barrette.
La plupart des solutions de l’art antérieur ne permettent pas d'associer une bonne dynamique en phase d'approche du contact et une grande force de contact sans faire intervenir des mécanismes complexes et lourds.
Les solutions mettant en œuvre un double contact ne sont pas totalement satisfaisantes car en réalité, le contact est rarement de type surface congruente, en raison des tolérances de fabrication, et de déformations locales résultant de l’usure, qui font que la surface de contact est souvent inférieure à celle prévue, et donne lieu à une résistance électrique plus élevée que prévue.
L'utilisation d'un actionneur de type solénoïde, comme on peut le voir très couramment dans l'art antérieur, génère une force limitée au niveau du contact ce qui ne permet pas de d'atteindre une résistance de contact très faible lorsque l'encombrement et la masse constituent un enjeu prédominant.
L'utilisation d'un actionneur de type solénoïde, comme on peut le voir très couramment dans l'art antérieur, génère une force limitée au niveau du contact ce qui ne permet pas de d'atteindre une résistance de contact très faible lorsque l'encombrement et la masse constituent un enjeu prédominant.
A titre d’exemple, un contacteur électrique avec double contact et associé à un actionneur solénoïde se traduit par une une résistance de contact relativement élevée qui limite donc la capacité du contacteur à transporter des courants élevés (une résistance de contact usuelle de 300μΩ représente une perte de 18.75W à 250A).
La présente invention vise à palier aux inconvénients de l'art antérieur et propose dans son acceptation la plus générale un contacteur motorisé comprenant un contact fixe et un contact mobile mobilisé par un chariot, ainsi qu’un moteur électrique commandant le déplacement dudit contact mobile de manière réversible entre une position P2de rapprochement maximum où elle établit le contact mécanique et électrique avec ledit contact fixe, et une position d’ouverture P1où lesdits contacts sont écartés au maximum, avec une course présentant une zone de déplacement où les contacts mobile et fixe sont écartés, et une zone de contact où une surface conductrice du contact mobile est appliquée contre une surface conductrice du contact fixe caractérisé en ce que ledit moteur électrique entraine un mécanisme à coefficient de réduction variant en fonction de la position, avec un coefficient de réduction CIà l’interface entre une zone déplacement (1) et une zone de contact desdits contacts, ledit coefficient de réduction CIétant inférieur aux coefficients de réduction Cl1et Cl2aux extrémités de la zone de déplacement (1) et de la zone de contact.
Selon des variantes, le contacteur présente en outre les caractéristiques suivantes, seules ou en combinaison :
- le moteur électrique est relié audit chariot supportant ledit contact mobile par un moyen d’entraînement direct, en poussée et en traction.
- le contact mobile est constitué par l'extrémité d'une barre omnibus flexible électriquement conductrice
- le contact mobile est déplacé par l’intermédiaire d’un chariot à déplacement rotatif, ledit chariot étant lié à une extrémité au contact mobile et étant articulé par rapport à un pivot situé à son autre extrémité, ladite barre omnibus flexible présentant une seconde extrémité fixée au boîtier du contacteur, pour former une borne électrique de connexion, et en ce que ledit mécanisme à coefficient de réduction variant en fonction de la position est accouplé audit chariot mobile
- le contact mobile est déplacé par l’intermédiaire d’un chariot à déplacement linéaire
- le contacteur motorisé comporte un ressort de poussé interposé entre ledit chariot et ledit contact mobile
- le contact mobile supporte une pastille conductrice coopérant avec une pastille conductrice supportée par le contact fixe
- le contact mobile est muni de deux langues supportant respectivement une pastille conductrice et une pastille sacrificielle
- le contacteur comprend un circuit électronique pour le pilotage du moteur électrique
- les zones de déplacement est prolongée par une zone de parking
- les zones de contact inclus par zone de parking.
Description d’exemple non limitatifs de réalisation
La présente invention sera décrite de manière plus détaillée en référence à des exemples non limitatifs de réalisation précisant les avantages et considérations susmentionnées. Une description plus particulière de l'invention brièvement décrite ci-dessus :
Le contacteur décrit en référence aux figures 1 à 10 annexées est constitué par un boîtier (700) en une matière électriquement isolante. Ce boîtier (700) présente à sa surface intérieure des zones de réception (701, 702) de l’axe (111) du rotor (110) du moteur électrique (100) ainsi que l’axe (201) d’un étage de réduction du réducteur (200). Une autre zone de réception (703) est destinée à recevoir un palier de guidage de l’axe (410) de pivotement du chariot (400) supportant la pièce de contact mobile (500). Ce boîtier (700) avec ses zones de réception (701, 702, 703) est avantageusement réalisé par moulage d’une matière plastique.
Le boîtier (700) est fermé par un couvercle (750) présentant sur sa surface intérieure des zones de réception (751, 752, 753) des axes ainsi que des butées limitant la course de la came (222). Avantageusement, les butées sont réalisées par appui de la came (222) sur un même plan fixe (760) du couvercle (750), pour permettre une course de 180° entre ces deux butées.
Une borne de raccordement (601) est surmoulée sur l’une des faces du boîtier (700). Dans l’exemple de réalisation décrit, la pièce de contact fixe (600) est constituée par une pastille (602) en alliage d’argent, ou plus généralement en un matériau bon conducteur électrique, brasée sur la surface intérieure de la bonne de raccordement (601). Un câble électrique de connexion peut être branché de façon connue sur cette borne de raccordement (601).
Le boîtier (700) présente par ailleurs une fenêtre (710) pour le passage d’une borne électrique (501) reliée au contact mobile supporté par le chariot mobile (400). Cette deuxième borne électrique (501) est également destinée au branchement d’un câble électrique.
Comme visible en et 3, le moteur (100) comprend un stator (120) formé par un paquet de tôles découpées pour présenter trois dents bobinées (121, 122, 123) et des dents non bobinées (124) s’étendant radialement depuis une culasse périphérique (125). Ce stator (120) incluant les bobines (130) est maintenu dans le fond du boîtier (700) par un surmoulage (720).
Le stator (120) est, dans l’exemple décrit, de type asymétrique, ce qui permet de le positionner dans un angle du boîtier (700) et de libérer de l’espace pour le positionnement du réducteur (200).
Ce réducteur (200), plus particulièrement visible en , comprend deux étages de réduction réalisés par l’association du rotor et de deux mobiles (210, 220) : le premier étage est entraîné par le pignon (112) lié au rotor (110), ce dernier étant libre en rotation par rapport à l’axe fixe (111).
Ce pignon (112) entraine une roue dentée (211) pour former le premier étage de réduction. La roue dentée (211) est liée à un pignon (212) pour former un premier mobile (210) entrainant une deuxième roue dentée (221) liée à une protubérance excentrique formant une came (222). L’association entre la deuxième roue dentée (221) et la came (222) forme un second mobile (220) guidée par l’axe du rotor (111) décalé par rapport au centre de la came (222).
Typiquement, le rapport de réduction entre le rotor et la came est de 12:1, et de préférence entre 4 :1 et 30 :1.
Dans la variante présentée en , le boîtier (700) et son couvercle (750) sont munis de pattes de fixation (705, 755) pour solidariser le contacteur à son application, en complément des bornes de raccordement (501, 601) assurant à la fois la liaison électrique et mécanique à l'application. Néanmoins, compte tenu du faible poids de l'actionneur, l'homme de métier pourrait envisager supprimer les fixations (705, 755) pour laisser les bornes de raccordement (501, 601) supporter l'intégralité des contraintes mécaniques.
Le moteur électrique (100) est un moteur à aimants permanents piloté par un circuit électronique (800) intégré dans le boîtier (100). Ce circuit électronique (800) comporte une piste conductrice relié à la broche de masse du connecteur du boitier (700) d'une part et d'autre part venant en contact avec l’extrémité d’un ressort (810), visible en , traversant un perçage pratiqué dans la culasse statorique du moteur. Lorsque le circuit électronique est appliqué contre ce ressort (810), il comprime ce ressort dont les spires se déforment latéralement et viennent en contact avec la surface intérieure du perçage, permettant à la culasse statorique de se retrouver au même potentiel électrique que la broche de masse du connecteur.
Entrainement direct du chariot (400) portant la pièce de contact mobile (500)
Le rôle de ce motoréducteur est de commander le déplacement du chariot (400) portant la pièce de contact mobile (500) entre une position où cette pièce de contact mobile (500) est écartée de la pièce de contact fixe (600), et une position où cette pièce de contact mobile (500) est appliquée contre la pièce de contact fixe (600), avec un premier déplacement rapide et avec un faible couple dans une zone dite de rapprochement se prolongeant par un déplacement avec une faible vitesse et un fort couple dans une zone dite de contact.
Le but est d’assurer un temps de réaction faible lors de l’activation du contacteur et surtout de réduire le temps pendant lequel les pièces de contact sont suffisamment proches pour déclencher un arc électrique.
Ce but est atteint, dans l’exemple décrit par un moyen d’entraînement direct, en poussée et en traction illustré par les figures 6 à 8 respectivement en extrémité de la zone de déplacement, à l’interface de la zone de déplacement et de la zone de contact, et en extrémité de la zone de contact.
Ce moyen d’entraînement direct (300) présente une lumière oblongue (310) définissant un chemin de came à l’intérieur de laquelle la came (222) est engagé, pour commander un déplacement contraint, transformant le mouvement rotatif de la came (222) en un mouvement selon une trajectoire arquée du chariot (400), qui est lié au boîtier (700) par une liaison pivot, par guidage à l'aide d'un axe (410) inséré dans une zone de réception (703, 753) du boîtier (700) et du couvercle (750). L’ensemble forme une came disque à profil intérieur.
La lumière oblongue (310) présente par exemple une forme déterminée par deux segments rectilignes reliés par des arcs de cercles, de type rectangulaire à coins arrondis, les côtés latéraux étant typiquement des demi-cercles, la largeur de la fenêtre étant légèrement supérieure au diamètre de la came (222). Lorsque la came (222) parcourt le bord de la lumière oblongue (310), elle commande un déplacement avec un rapport de transmission variable continûment en fonction de la position relative de la came (222) par rapport à la lumière oblongue (310).
Dans les réalisations du contacteur basées sur un entraînement direct du chariot par le moyen d’entraînement, on entend par « entraînement direct », le fait que la position du chariot est directement et uniquement liée à la position angulaire du moyen d’entraînement (dans l’exemple décrit, la came), dans toutes les positions, aux tolérances de fabrication près. Dans aucune position, le chariot ne dispose d’une liberté de mouvement par rapport au moyen d’entraînement direct (300), hormis le jeu résultant des tolérances de fabrication. Cette définition est à opposer à un entraînement pour lequel le chariot présenterait des phases de déplacement pour lesquelles il serait meut par un moyen additionnel au chariot, par exemple un ressort.
Le mouvement du chariot (400) est une rotation sur un secteur angulaire, commandant à l’extrémité supportant le contact mobile (500) une trajectoire arquée entre une position extrême où le contact mobile (500) est le plus éloigné du contact fixe (600), et une zone angulaire où la surface du contact mobile (500) est appliquée contre la surface du contact fixe (600).
A noter que le guidage en rotation du chariot mobile (400) peut se faire à l'aide d'un axe (410) monté fixé par rapport au chariot et guidé en rotation par la zone de réception (703), mais d'autres solutions sont envisageables par l'homme de métier. Par exemple, le guidage pourrait se faire par des protubérance plastiques du chariot mobile (400), directement insérées dans les zones de réception (703, 753) du boîtier (700) et du couvercle (750).
Le contact mobile (500), notamment visible en vue éclatée en , est supporté par le chariot mobile (400) par l’intermédiaire de ressorts de poussée (450, 451) disposés entre la surface arrière du contact mobile (500) et le logement du chariot (400) dans lequel est positionné le contact mobile (500).
Le chariot (400) est constitué par une pièce de guidage présentant à sa partie arrière un guidage sur un axe (410) de pivotement inséré dans une zone de réception du boîtier (700). Il est formé par un corps isolant rigide pour permettre d’exercer une pression importante sur l’extrémité avant comportant le contact électrique (500). Sa partie avant, opposée à l’axe (410), est prolongée par une patte (420) dans laquelle est découpée la lumière oblongue (310), l'extrémité ajourée le cette patte (420) forme le moyen d’entraînement direct (300).
Dans une variante de réalisation, le contact mobile (500) est constitué par une barre omnibus flexible (510).
Cette barre omnibus flexible (510) peut être formée par un empilement de feuilles de cuivre soudées entre elles seulement à leurs extrémités, ou encore par une ou plusieurs nappes tressées de fils de cuivre ou d’un conducteur électrique similaire ou encore par toute autre réalisation d’une liaison conductrice déformable de manière réversible.
Cette barre omnibus flexible (510) est fixée au boîtier (700) pour traverser la fenêtre (710) à l’aplomb de l’arrière du chariot (400), pour permettre au chariot (400) de pivoter sans entraîner cette partie arrière de la barre omnibus flexible (510). La borne de raccordement (501) arrière de la barre omnibus flexible (510) présente un perçage (521) pour loger un insert fileté destiné à la fixation d’un câble de branchement établissant le contact électrique avec la partie supérieure de la borne de raccordement (501) à l’arrière de la barre omnibus flexible (510).
La barre omnibus flexible (510) présente une alternance de courbure (511, 512, 513) configurée pour permettre une déformation de la barre, avec une répartition des contraintes entre les feuilles supérieures et inférieures soient sensiblement identiques.
Le contact mobile (500) peut être réalisé autrement que par une barre omnibus flexible (510), par exemple par deux pièces conductrices reliées entre elles par une liaison souple.
La zone de contact avant (530) du contact mobile (500) présente une surface supérieure en regard de la surface inférieure du contact fixe (600), de telle sorte que lorsque le chariot (400) est en position de contact, cette zone de contact (530), pourvue de préférence d’une pastille conductrice (531) est appliquée de manière congruente contre la surface inférieure du contact fixe (600) pourvue également de préférence d’une pastille conductrice (602). La surface opposée vient s’appuyer contre la surface du chariot (400) soit directement soit par l’intermédiaire d’un ou plusieurs ressorts de poussée (450). Typiquement la course de ce ressort (450) est de quelques millimètres, typiquement 1 à 4 mm, après précharge.
Un cavalier métallique (460) présentant une tôle pliée pour former deux pattes latérales (461) reliant une face supérieure (463) est clipsé sur les faces latérales de l’extrémité avant du chariot (400). Il referme le logement de la zone de contact avant (530) du contact mobile (500) par une face supérieure (463) dans laquelle est découpée une fenêtre (464) pour le passage de la pastille (531). Ce cavalier (460) maintient le contact avant (530) dans l’extrémité avant du chariot (400), sous contrainte du ressort (450) qui la repousse contre la face supérieure (463).
Le fond de l’extrémité avant du chariot (400) présente une ou plusieurs cavité(s) (405) dans laquelle est engagée l’extrémité arrière du ou des ressorts (450).
Lorsque le contacteur est en position « ouverte », coupant le passage du courant entre les deux câbles raccordés sur les bornes (501, 601), le chariot (400) est dans la position où son extrémité avant est la plus éloignée du contact fixe (600), avec une lame d’air entre la pastille (531) du contact mobile (500) et la pastille (602) du contact fixe (600).
A l’inverse, lorsque le contacteur est en position « fermée » le chariot (400) est dans la position où son extrémité avant applique la pastille (531) du contact mobile (500) contre la pastille (602) du contact fixe (600).
La illustre la cinématique du contacteur et plus particulièrement
- la courbe (50) représente l’évolution de la position angulaire du chariot mobile (400) en fonction de la position angulaire de la came (222),
- la courbe (51) représente l’évolution de la vitesse angulaire du chariot mobile (400) en fonction de la position angulaire de la came (222)
- la courbe (52) représente l’évolution de la force appliquée par le contact mobile (500) sur le contact fixe (600) en fonction de la position angulaire de la came (222).
Le pivotement du chariot mobile (400) balaye d’abord une zone de déplacement puis une zone de contact.
Dans la zone de déplacement, la came (522) entraîne le pivotement du chariot mobile (400) dans un déplacement s’accélérant, avec un faible couple, en raison d’un rapport de réduction faible afin d’atteindre une vitesse maximale à l’approche de la zone de contact.
La zone de déplacement (1) désigne la course pendant laquelle le chariot mobile (400) assure le rapprochement du contact mobile (500) avec le contact fixe (600), ou leur écartement, mais où les deux contact mobile (500) et fixe (600) ne sont pas encore en contact.
Cette zone de déplacement (1) peut être précédée par une zone de parking (3) où les forces exercées sur le chariot mobile (400) l’entraîne contre sa butée arrière de manière irréversible en l’absence d’alimentation du moteur électrique (100).
La zone de contact (2) correspond à la partie de la course du chariot mobile (400) parcourue après que la surface de contact (530), et le cas échéant la surface supérieure de la pastille conductrice (531) est appliquée contre la surface inférieure du contact fixe (600). Dans cette zone de contact (2), la came (522) continue à entraîner le pivotement du chariot mobile (400) dans un déplacement ralentissant, avec un couple plus élevé que dans la zone d’approche afin de compresser le ou les ressorts (450) et atteindre une vitesse nulle en fin de zone de contact (2).
La zone de contact (2) peut inclure une deuxième zone de parking (4).
Pour fermer le contact, on commande la rotation moteur électrique (100), qui entraîne le réducteur (200) et le moyen d’entraînement (300), ce qui entraîne le pivotement du chariot mobile (400) d’abord pour sortir d’une première la zone de parking (3), entre une position P0où le chariot (400) est en butée « ouverte », et un point de non-retour P1, puis dans la zone de déplacement (1), jusqu’à un point P2où la surface supérieure de la pastille conductrice (531) est appliquée contre la surface inférieure du contact fixe (600), établissant un contact électrique et mécanique.
Ensuite, le chariot (400) continue à pivoter dans la zone de contact (2), d’abord entre le point P2et le point P3où la force de contact est maximale, et enfin dans une seconde zone de parking (4) jusqu’à la mise en butée de la came (222) au point P4. Le point P3est également un point de non-retour.
Les zones de parking (3, 4) sont des zones où la came (222) est immobilisée contre des butées respectives en l’absence d’alimentation du moteur électrique (100).
Selon une variante, représentée en , le contacteur peut commander de manière simultanée ou légèrement décalée l’ouverture et la fermeture de deux (ou plusieurs) contact de puissance.
Dans ce cas, le boîtier est équipé d’un contact fixe unique avec deux pastilles de contact brasées sur un conducteur commun à deux contacts mobiles, ou de deux contacts fixes (600). Le chariot mobile (400) comporte deux contacts mobiles (500) disposés en parallèle.
A cet effet, l’un des contacts assure une bonne endurance par rapport aux arcs électriques, mais une conductivité électrique moindre, et comporte une pastille sacrificielle.
L’autre contact assure de bonnes performances de conductivité électrique, mais une endurance moindre par rapport aux arcs électriques et comporte une pastille en un matériau bon conducteur électrique.
Le premier contact assurant l’endurance aux arcs électriques se referme en premier et s’ouvre en dernier.
Pour cela, un des modes de réalisation illustré par la consiste à prévoir une barre omnibus (510) fendue à son extrémité au niveau du contact avant (530) avant pour former deux langues parallèles (534, 533) supportant l’une une pastille sacrificielle (532) et l’autre une pastille bonne conductrice (531).
La langue (534) supportant la pastille sacrificielle (532) est préchargée par un ressort (451) moins raide que le ressort (450) prévu pour l’autre langue (533), de telle sorte que la pastille sacrificielle (532) soit plus proche de la pastille sacrificielle (603) de la surface du contact fixe (600) que la pastille bonne conductrice (531) de la pastille bonne conductrice (602) de la surface du contact fixe (600), de façon à assurer la fermeture du circuit électrique avant que les pastilles bonnes conductrices (531, 602) n’entrent dans la zone de formation d’arcs électrique dans la zone de déplacement (1).
Selon une autre variante, le chariot mobile (500) comporte un prolongement interagissant avec un interrupteur prévu à l’intérieur du boîtier (700), de préférence sur le circuit électronique (800), pour signaler que le chariot mobile (500) est dans la zone de parking (3) précédent la zone de déplacement (1). L’état de cet interrupteur détermine l’état du contacteur. Par exemple, si le contacteur commande l’alimentation haute-tension d’un équipement, cette fonction permet de signaler que l’équipement est hors tension (ou sous-tension), et le cas échéant autoriser ou interdire une intervention sur l’équipement.
Dans l’exemple décrit ci-dessus, le moyen d’entraînement direct est assuré par une came. Bien entendu, ce moyen peut être assuré par un moyen équivalent, par exemple une bielle, un secteur cranté, ou un levier.
Le déplacement du chariot mobile est décrit dans l’exemple ci-dessous avec un déplacement pivotant. Bien entendu, le déplacement pourrait aussi être de type linéaire.
Claims (11)
- - Contacteur motorisé comprenant un contact fixe (600) et un contact mobile (500) mobilisé par un chariot (400), ainsi qu’un moteur électrique (100) commandant le déplacement dudit contact mobile (500) de manière réversible entre une position P2de rapprochement maximum où elle établit le contact mécanique et électrique avec ledit contact fixe (600), et une position d’ouverture P1où lesdits contacts (500, 600) sont écartés au maximum, avec une course présentant une zone de déplacement (1) où les contacts mobile et fixe (500, 600) sont écartés, et une zone de contact (2) où une surface conductrice du contact mobile (500) est appliquée contre une surface conductrice du contact fixe (600)
caractérisé en ce queledit moteur électrique (100) entraine un mécanisme à coefficient de réduction variant en fonction de la position,
avec un coefficient de réduction CIà l’interface entre une zone déplacement (1) et une zone de contact (2) desdits contacts (500, 600), ledit coefficient de réduction CIétant inférieur aux coefficients de réduction Cl1et Cl2aux extrémités de la zone de déplacement (1) et de la zone de contact (2). - - Contacteur motorisé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit moteur électrique (100) est relié audit chariot (400) supportant ledit contact mobile (500) par un moyen d’entraînement direct (300), en poussée et en traction.
- - Contacteur motorisé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit contacts mobile (500) est constitué par l'extrémité d'une barre omnibus flexible (510) électriquement conductrice.
- - Contacteur motorisé selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit contact mobile (500) est déplacé par l’intermédiaire d’un chariot (400) à déplacement rotatif, ledit chariot (400) étant lié à une extrémité au contact mobile (500) et étant articulé par rapport à un pivot (410) situé à son autre extrémité, ladite barre omnibus flexible (510) présentant une seconde extrémité fixée au boîtier (700) du contacteur, pour former une borne électrique (501) de connexion, et en ce que ledit mécanisme à coefficient de réduction variant en fonction de la position est accouplé audit chariot mobile (500).
- - Contacteur motorisé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit contact mobile (500) est déplacé par l’intermédiaire d’un chariot (400) à déplacement linéaire.
- - Contacteur motorisé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’il comporte un ressort de poussé (450) interposé entre ledit chariot (400) et ledit contact mobile (500).
- - Contacteur motorisé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit contact mobile (500) supporte une pastille conductrice (531) coopérant avec une pastille conductrice (602) supportée par le contact fixe (600).
- - Contacteur motorisé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit contact mobile (500) est muni de deux langues (533, 534) supportant respectivement une pastille conductrice (531) et une pastille sacrificielle (532).
- - Contacteur motorisé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un circuit électronique (800) pour le pilotage du moteur électrique (100).
- - Contacteur motorisé selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites zones de déplacement (1) est prolongée par une zone de parking (3).
- - Contacteur motorisé selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites zones de contact (2) inclus par zone de parking (4).
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Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4771142A (en) * | 1984-08-24 | 1988-09-13 | Georg Spinner | Switch drive for a rotary switch |
| WO2006024718A1 (fr) | 2004-07-28 | 2006-03-09 | Valeo Electronique Et Systemes De Liaison | Ensemble de commande, notamment pour un dispositif de coupure et de fermeture du circuit d'une batterie electrique |
| CN2838013Y (zh) * | 2005-09-08 | 2006-11-15 | 马健荣 | 一种自锁式交流接触器 |
| EP1680793B1 (fr) | 2003-11-03 | 2010-11-03 | Valeo Etudes Electroniques | Dispositif de commande de la coupure et de la fermeture du circuit d'une batterie electrique |
| US8514037B2 (en) | 2011-01-14 | 2013-08-20 | GM Global Technology Operations LLC | Dual bipolar magnetic field for rotary high-voltage contactor in automotive lithium-ion battery systems |
| US20130278245A1 (en) * | 2012-04-20 | 2013-10-24 | Elster Solutions, Llc | Motorized Electrical Switch Mechanism |
| US9336965B2 (en) | 2012-03-15 | 2016-05-10 | Omron Corporation | Sealed contact device |
| US9548174B2 (en) | 2015-04-23 | 2017-01-17 | Tyco Electronics Corporation | Contractor assembly which counteracts electromagnetic repulsion of contacts |
| US9859078B2 (en) | 2014-07-03 | 2018-01-02 | Fujitsu Component Limited | Electromagnetic relay |
| EP3624163A1 (fr) * | 2018-09-17 | 2020-03-18 | Microelettrica Scientifica S.p.A. | Interrupteur et commutateur d'enroulement à structure compacte |
| US10777374B2 (en) | 2015-09-04 | 2020-09-15 | Sony Corporation | Switching device, movable body, power supply system and switching method |
| CN112185719A (zh) * | 2019-07-05 | 2021-01-05 | 北京京人电器有限公司 | 一种负荷开关 |
-
2022
- 2022-12-15 FR FR2213478A patent/FR3143835A1/fr active Pending
-
2023
- 2023-12-15 WO PCT/EP2023/086196 patent/WO2024126846A1/fr unknown
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4771142A (en) * | 1984-08-24 | 1988-09-13 | Georg Spinner | Switch drive for a rotary switch |
| EP1680793B1 (fr) | 2003-11-03 | 2010-11-03 | Valeo Etudes Electroniques | Dispositif de commande de la coupure et de la fermeture du circuit d'une batterie electrique |
| WO2006024718A1 (fr) | 2004-07-28 | 2006-03-09 | Valeo Electronique Et Systemes De Liaison | Ensemble de commande, notamment pour un dispositif de coupure et de fermeture du circuit d'une batterie electrique |
| CN2838013Y (zh) * | 2005-09-08 | 2006-11-15 | 马健荣 | 一种自锁式交流接触器 |
| US8514037B2 (en) | 2011-01-14 | 2013-08-20 | GM Global Technology Operations LLC | Dual bipolar magnetic field for rotary high-voltage contactor in automotive lithium-ion battery systems |
| US9336965B2 (en) | 2012-03-15 | 2016-05-10 | Omron Corporation | Sealed contact device |
| US20130278245A1 (en) * | 2012-04-20 | 2013-10-24 | Elster Solutions, Llc | Motorized Electrical Switch Mechanism |
| US9859078B2 (en) | 2014-07-03 | 2018-01-02 | Fujitsu Component Limited | Electromagnetic relay |
| US9548174B2 (en) | 2015-04-23 | 2017-01-17 | Tyco Electronics Corporation | Contractor assembly which counteracts electromagnetic repulsion of contacts |
| US10777374B2 (en) | 2015-09-04 | 2020-09-15 | Sony Corporation | Switching device, movable body, power supply system and switching method |
| EP3624163A1 (fr) * | 2018-09-17 | 2020-03-18 | Microelettrica Scientifica S.p.A. | Interrupteur et commutateur d'enroulement à structure compacte |
| CN112185719A (zh) * | 2019-07-05 | 2021-01-05 | 北京京人电器有限公司 | 一种负荷开关 |
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|---|---|
| WO2024126846A1 (fr) | 2024-06-20 |
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