Brevet FR2589293A1 — publié le 19870430

I La présente invention se rapporte à un disposi- tif de protection pour un moteur électrique, en particu- lier pour le moteur du compresseur d'une machine frigori- fique. 5.L'invention concerne en particulier un disposi- tif du type qui comprend: un bottier électriquement isolant, de forme sen- siblement cylindrique, possédant des dimensions extérieu- res prédéterminées, et à la paroi de fond duquel sont fixées au moins une première et une deuxième bornes élec- triques qui se prolongent à l'extérieur à travers ladite paroi; lesdites bornes étant destinées à être interca- lées dans un conducteur de la ligne d'alimentation dudit moteur; un organe bimétallique supporte dans le bottier, qui établit une liaison électrique entre les deux bornes dans son état non déformé pour permettre l'alimentation du moteur et interrompt cette liaison dans son état dé- formé; et une résistance à fil, logée dans ledit bottier et dont les extrémités sont connectées entre l'une desdi- tes bornes et une troisième borne qui est de même fixée à ladite paroi de fond du bottier, de manière à former une anse; ladite résistance étant destinée à être par- courue par le courant fourni au moteur et à concourir, conjointement avec l'échauffement spontané de l'organe bimétallique, à provoquer le passage de l'organe bimétal- lique à l'état déformé lorsque ce courant dépasse une va- leur préétablie pour chaque température ambiante. On connatt déjà des dispositifs de protection de ce type, dans lesquels la paroi de fond du bottier est plate et o les bornes de la résistance sont fixées à un même niveau par rapport à ladite paroi de fond. Dans ces dispositifs, le positionnement précis de la ré- sistance au moment de l'assemblage est problématique. Ce- ci peut déterminer des altérations des caractéristiques 2 2589293 de couplage thermique entre la résistance et l'organe bimétallique. Ces caractéristiques sont en outre suscep- tibles de se modifier à la suite de pliages à proximité des points de connexion sur les bornes et à la suite de déformations de caractère permanent consécutives aux sol- licitations mécaniques exercées pendant le fonctionne- ment lorsque la résistance, portée à une température pro- che du rouge, présente une notable ductilité. Un but de l'invention est de résoudre ce problè- me. Ce but est atteint selon l'invention, au moyen d'un dispositif de protection du type spécifié, caracté- risé en ce que les connexions entre les extrémités de la- dite résistance et les bornes correspondantes portées par le bottier sont décalées dans la direction parallèle à l'axe longitudinal du bottier, de telle manière que l'anse formée par ladite résistance présente une allure sensiblement en hélice. En outre, selon une autre caractéristique, la face interne de la paroi de fond du bottier présente une surface descendante, en forme de rampe sensiblement héli- coidale autour de l'axe longitudinal du bottier, les bor- nes auxquelles ladite résistance est connectée étant an- crées à la paroi de fond du bottier, aux extrémités de la surface descendante. Cette surface descendante est de préférence con- formée sensiblement en escalier à vis. Les dispositions précitées permettent en pre- mier lieu de soumettre la résistance à une force qui pos- sède une composante dirigée parallèlement à l'axe du bot- tier, en garantissant de cette façon un positionnement plus stable de cette résistance et en limitant ses possi- bilités de déformation sous l'effet de sollicitations dy- namiques. En outre, grace à la conformation en escalier à vis de la paroi de fond du bottier, la résistance est naturellement maintenue à distance de cette paroi de 3 2589293 fond, en pouvant tout au plus s'appuyer au niveau des arêtes des marches d'escalier ou gradin de ladite surfa- ce. La surchauffe du fond du bottier est donc ainsi limi- tée. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention et, en particulier, certains perfectionnements relatifs aux bornes électriques portées par le bottier et aux contacts portés par l'organe bimétallique, seront mieux compris à la lecture de la description qui va sui- vre, d'un exemple de réalisation de l'invention et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 est une vue en. perspective d'un dis- positif de protection selon l'invention; la figure 2 est une vue en perspective en par- tie en coupe et éclatée du dispositif de la figure 1; la figure 3 est une vue en plan du dispositif de la figure 1; la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3; la figure 5 est une vue en coupe qui montre un détail d'un élément bimétallique qui fait partie du dis- positif selon l'invention; les figures 6 et 7 sont des vues en coupe qui montrent des détails de montage des bornes électriques du dispositif selon l'invention. Comme on peut le voir en se reportant à la figu- re 1, un dispositif de protection 1 selon l'invention comprend un bottier cylindrique 2 en forme de godet, en matière isolante de l'électricité, par exemple en mati- ère plastique. Ce dispositif, connu également sous la désigna- tion de protection de moteur, représente un composant standardisé, en ce qui concerne aussi bien ses dimen- sions extérieures que la disposition extérieure de ses bornes électriques, qui seront décrites dans la suite. 4 2589293 Ainsi qu'il ressort des figures 2 à 4, la face intérieure de la paroi de fond du bottier 2 présente une surface descendante en forme de rampe à allure sensible- ment hélicoidale autour de l'axe longitudinal du bottier 2. Cette rampe est formée de marches ou gradins 2a à 2d, sensiblement en forme de secteurs circulaires, situés à des niveaux de plus en plus bas. Dans une position adja- cente au gradin 2a de la paroi de fond du conteneur 2, est ménagée une fente 4 (voir figure 4) tandis qu'une fente analogue 5 est ménagée dans une position diamétra- lement opposée. A travers ces fentes, passent deux bor- nes électriques, désignées respectivement par 10 et 11. Une borne électrique analogue 12 s'étend à tra- vers une fente 6 (figure 6) ménagée à l'extrémité infé- rieure de la rampe formée par lesdits gradins. Chacune des bornes précitées est formée d'une lamelle métallique d'une seule pièce, possédant un pro- fil sensiblement en S qui présente un double pli. Par exemple, la borne 11 présente un pli supérieur llb, entre une partie plane d'extrémité lla et une partie in- termédiaire llc qui forme un angle aigu avec la partie lla. Un deuxième pli llb est défini entre la partie llc et l'autre partie d'extrémité plane 1le. Dans le mon- tage, cette dernière partie s'enfile à travers la fente 5 et la partie plane lia s'appuie sur un bossage 13 (figures 2 et 4) tandis que la partie intermédiaire llc s'appuie sur un plan incliné 14 (figure 4) ménagé dans la paroi de fond du bottier. La borne 11 est ainsi appuyée en deux zones sur la paroi de fond du bottier 2. De même, la borne 10 possède une partie plane l0a qui s'appuie sur deux bossages 16 et 17 (figure 2) de la pa- roi de fond du bottier et une partie oblique intermédiai- re 10c qui s'appuie sur une surface inclinée 18 ménagée dans la paroi de fond, à côté de la fente 4 (figure 4). Les parties planes lla et O10a des bornes -10 et 11 sont contenues dans un même plan et dirigées l'une vers l'au- 2589293 tre. Les parties planes d'extrémités inférieures 1le et e des deux bornes sont contenues dans des plans paral- lèles entre eux et perpendiculaires au plan contenant les parties d'extrémités lla et O10a. Les parties planes inférieures des bornes 10 et 11 sont avantageusement conformées en broches plates, comme la figure 7 le montre en particulier à propos de la borne 11. Ainsi que ceci ressort de cette figure, la borne 11 présente entre le pli lld et la partie formant broche plate, une partie d'ancrage dans laquelle deux entailles latérales opposées 11f définissent deux lan- guettes supérieures d'ancrage 119 refoulées contre les bords de la fente 5 pour réaliser l'ancrage de la borne 11 sur la paroi de fond du bottier 2. Les bornes 10 et 12 sont de conformation analogue. Pour faciliter l'accès aux languettes d'ancrage à refouler des parties d'extrémités des bornes 10 et 12, on coude ces bornes, après les avoir enfilées dans les fentes correspondantes du bottier, ainsi qu'on l'a repré- senté sur la figure 6 à propos de la borne 12. Sur cette figure, la partie inférieure de la borne 12 est représen- tée en traits interrompus dans l'état coudé, dans lequel elle permet d'appliquer facilement un poinçon de chan- freinage 30 sur les languettes 12a pour les refouler. Lorsque le chanfreinage ou le refoulement a été exécuté, les parties planes inférieures des bornes 10 et 11 peuvent être ramenées à leur configuration initiale, représentée en traits continus sur la figure 6, pour la borne 12. Les bornes décrites ci-dessus et, en particu- lier, les bornes diamétralement opposées 10 et 11 peu- vent être réalisées de façon que leur extrémité en forme de broche plate soit de dimensions standards, d'une lar- geur de 6,3 ou de 4,8 mm et d'une épaisseur de 0,8 mnm, par exemple, en acier inoxydable. Une caractéristique très avantageuse est représentée par le fait que ces bor- nes sont chacune d'une seule pièce tandis que, dans les dispositifs de protection de moteurs selon la technique antérieure, elles étaient typiquement réalisées en deux pièces soudées l'une à l'autre. Ces soudures créaient des problèmes dans la phase de fabrication et de montage ainsi que des problèmes de fiabilité. Sur les faces supérieures des parties planes lla et 10a des bornes 10 et 11 sont soudés des contacts électriques 26 et 27 respectivement. Le profil à double pli des bornes 10 et 11 dé- crit ci-dessus permet de réaliser ces bornes avec une tô- le de plus forte épaisseur que dans les dispositifs de la technique antérieure, à égalité de dimension du bot- tier 2 (dimensions "obligatoires" du fait qu'elles sont désormais standardisées pour tous les constructeurs) et en ce qui concerne la distance minimale entre les con- tacts 26 et 27 et les autres organes métalliques du dis- positif, qui est imposée par les normes de sécurité. En 20, on a indiqué un élément bimétallique en forme de disque présentant deux pattes diamétralement op- posées 20a et 20b auxquelles sont fixés des contacts électriques correspondants 23, 24, dirigés vers les bor- nes 11 et 12. Ces contacts 23, 24 sont disposes à une distance mutuelle égale à la distance qui sépare les con- tacts 26 et 27 portés par les bornes 11 et 10. En 21, on a indiqué une tige filetée reliée par une extrémité à la partie centrale de l'organe bimétalli- que 20 et vissée dans un trou 22 possédant un filetage correspondant, ménagé au centre de la paroi de fond du bottier 2. Selon des techniques bien connues pour ce type de dispositif, la tige 21 est utilisée pour l'étalonnage de la température de déclenchement de l'organe bimétalli- que. Ainsi qu'il ressort de la figure 5, les con- tacts 23 et 24 sont en forme de rivet et présentent une tige 23a, 24a respectivement, qui s'étend à travers une ouverture ménagée dans l'organe bimétallique 20 et à tra- vers un ressort en coupelle 29, 30. Ainsi que ceci res- sort de la figure 5, qui est relative au seul contact 23, les extrémités des contacts 23 et 24 qui s'étendent au-delà des ressorts en coupelle 29 et 30 sont refoulées contre ces ressorts. Ces ressorts ont un diamètre de pas- sage légèrement inférieur au diamètre des trous corres- pondants ménagés dans l'élément bimétallique 20 afin d'éviter de transmettre au bimétal 20 des contraintes mé- caniques qui en altéreraient les caractéristiques de dé- formation. Les ressorts en coupelle 29 et 30 peuvent être pris dans les chutes de découpage de l'élément bimétalli- que 20. L'ancrage des contacts 23 et 24 sur le bimétal réalisé de la façon décrite ci-dessus permet de sup- primer le risque de séparation des contacts par rapport à l'élément bimétallique, qui se produit typiquement lorsque ces contacts sont soudés. L'interposition des ressorts en coupelle assure la reprise des éventuels jeux provenant du rivetage. En l'absence de ces ressorts, en raison du mouvement du bi- métal, les contacts pourraient se relâcher et ceci modi- fierait fortement la résistance électrique de contact en- tre les contacts et le bimétal. En variante par rapport à la solution décrite ci-dessus, l'ancrage des contacts 23 et 24 sur le bim- tal 20 peut être réalisé par la technique de rivetage ra- dial, par exemple, en utilisant une riveteuse produite par la firme suisse Bracker. Pour cela, les contacts 23 et 24 doivent présenter une tige mince, de diamètre infé- rieur à celui des trous correspondants ménagés dans le bimétal. En outre, ces tiges doivent présenter une lon- Sueur telle que, à la suite du rivetage radial, la par- tie rivée sur le bimétal forme une sorte de ressort en coupelle intégré. Il est en outre essentiel que, après le rivetage, la partie des tiges qui s'étend à travers le trou correspondant du bimétal ne soit pas ajustée à serrage avec ce trou mais présente de toute façon un cer- tain jeu. En 40, on a indiqué une résistance à fil, par exemple en nickel ou en nickel chrome enroulé en hélice, dont les bornes sont soudées à la face inférieure des parties planes l0a et 12a des bornes 10 et 11. La résis- tance 40 donnée à titre d'exemple est enroulée en hélice à la façon d'un ressort et forme une anse. Ainsi qu'on l'a indiqué plus haut, les bornes 10 et 11 sont fixées dans la paroi de fond du bottier 2 aux extrémités oppo- sées de la rampe formée par les gradins 2a à 2d et, de cette façon, les connexions entre les extrémités de la résistance 40 et ces bornes sont déportées dans la direc- tion parallèle à l'axe longitudinal du bottier 2, de sor- te que l'anse formée par cette résistance présente une allure sensiblement en hélice. Ainsi qu'il ressort en détail de la figure 4, à l'état monté, la résistance 40 est située au-dessous de l'élément bimétallique 20. En utilisation, les bornes 11 et 12 du disposi- tif décrit ci-dessus peuvent être intercalées dans un conducteur de la ligne d'alimentation en courant d'un mo- teur électrique, en particulier du moteur du compresseur d'une machine frigorifique. Les contacts 23 et 24 portés par le bimétal 20 sont normalement appuyés sur les con- tacts correspondants 26 et 27 portés par les bornes 10 et 11. L'élément bimétallique 20 permet donc de transmet- tre le courant à ce moteur. Ce courant, en circulant dans la résistance 40 et dans le bimétal 20, en provoque l'échauffement et, après un temps préétabli, la chaleur dégagée par une température ambiante donnée, provoque une déformation de l'organe bimétallique 20, en détermi- nant la séparation entre les contacts 23 et 24 et les 9 2589293 contacts fixes correspondants 26 et 27. La transmission du courant au moteur s'interrompt. Après écoulement -d'un temps suffisant pour son refroidissement, l'organe bimétallique 20 reprend l'état initial et le moteur peut être à nouveau alimenté. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non li- mitatif sans sortir du cadre de l'invention. 2589293 REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Dispositif de protection pour un moteur électrique comprenant: un bottier (2) électriquement isolant, de forme sensiblement cylindrique, possédant des dimensions exté- rieures prédéterminées, et à la paroi de fond duquel sont fixées au moins une première et une deuxième bornes électriques (10, 11) qui se prolongent à l'extérieur à ladite paroi; un organe bimétallique (20) supporté dans le bottier (2), qui établit une liaison électrique entre les deux bornes-10 11) dans son état non déformé pour permettre l'alimentation du moteur et interrompt cette liaison dans son état déformé; et une résistance à fil (40), logée dans ledit bot- tier (2) et dont les extrémités sont connectées entre l'une desdites bornes (10, 11) et une troisième borne (12) qui est de même fixée à ladite paroi de fond du bot- tier (2), de manière à former une anse; ladite résistan- ce (40) étant destinée à être parcourue par le courant fourni au moteur et à concourir, conjointement avec l'échauffement spontané de l'organe bimétallique, à pro- voquer le passage de l'organe bimétallique (20) à l'état déformé lorsque ce courant dépasse une valeur prééta- blie, caractérisé en ce que les connexions entre les extrémités de ladite résistance (40) et les bornes cor- respondantes (10, 12) sont décalées dans la direction pa- rallèle à l'axe longitudinal du bottier (2), de telle ma- nière que l'anse formée par ladite résistance (40) pré- sente une allure sensiblement en hélice. 2 - Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la face interne de la paroi de fond du- dit bottier (2) présente une surface descendante (2a à 2d) en forme de rampe sensiblement hélicoïdale, autour l 2589293 de l'axe longitudinal du bottier (2); les bornes (10, 12) auxquelles ladite résistance (40) est connectée étant ancrées à la paroi de fond du bottier (2) aux ex- trémités de ladite surface descendante (2a à 2d). 3 - Dispositif selon la revendication 2, carac- térisé en ce que ladite surface descendante (2a à 2d) est conformée sensiblement en escalier à vis. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites première et deuxième bornes (10, 11) sont en une seule pièce et présentent un profil sensiblement en S, avec un pli supé- rieur (10b, llb) et un pli inférieur l0d, lld); chacune de ces bornes (10, 11) présentant une première partie d'extrémité plane (10a, lia), une partie intermédiaire (10, llc) qui s'étend entre lesdits plis et forme un an- gle aigu avec ladite partie d'extrémité (10a, lla), une autre partie d'extrémité (10e, l1e) qui s'étend dans un plan perpendiculaire au plan de la première extrémité (10a, lla); lesdites première et deuxième bornes (10, 11) étant fixées à la paroi de fond du bottier (2) dans une position adjacente à sa paroi latérale, avec leurs premières extrémités (10la, lia) sensiblement dans le mê- me plan et dirigées l'une vers l'autre, et les deuxièmes extrémités (10e, l1e) qui s'étendent à travers les ouver- tures correspondantes (4, 5) de ladite paroi de fond du bottier (2). - Dispositif selon la revendication 4, carac- térisé en ce que les parties intermédiaires (10c, llc) desdites bornes (10, 11) s'appuient contre les surfaces d'arrêt inclinées (18, 14) ménagées dans le bottier (2). 6 - Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que lesdites deuxièmes extrémi- tés (10e, lle) desdites bornes (10, 11) présentent des languettes venues de matière (10g, 11S) qui s'étendent à l'extérieur du bottier (2), audelà de sa paroi- de fond, et qui peuvent être déformées plastiquement pour assurer l'ancrage desdites bornes (10, 11) au bottier (2). 7 - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 4 à 6, caractérisé en ce que ladite troisième borne (12) présente elle aussi un double pli (12b, 12d) de la même façon que lesdites première et deuxième bor- nes (10, 11). 8 - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 4 à 7, caractérisé en ce que les parties dista- les desdites deuxièmes extrémités (10e, lle, 12e) desdi- tes bornes (10 à 12) présentent la forme de broches pla- tes. 9 - Dispositif selon la revendication 8, carac- térisé en ce que lesdites deuxièmes parties d'extrémités (10e, lle, 12e) desdites bornes (10 à 12) dans la zone comprise entre leur pli inférieur et la partie en forme de broche plate présentent une partie d'ancrage corres- pondante dans laquelle deux entailles latérales (10f, 11f, 12f) définissent lesdites languettes d'ancrage (102, 11, 122), ladite partie d'ancrage étant suscepti- ble d'être coudée au cours du montage, pour permettre de rapprocher un outil de chanfreinage (30) desdites lan- guettes (10q, 11q, 122), et d'être ramenée à la configu- ration initiale après le chanfreinage (figure 6). 10 - Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'audit organe bi- métallique (20) sont fixés des contacts électriques (23, 24) destinés à coopérer avec lesdites première et deuxi- ème bornes (10, 11) portées par le bottier (2), caracté- risé en ce que lesdits contacts (23, 24) sont assembles à l'organe bimétallique (20) par rivetage, avec interpo- sition de ressorts en coupelle respectifs (29, 30). 11 - Dispositif selon la revendication 10, ca- ractérisé en ce que chacun desdits contacts (23, 24) pos- sède la forme d'un rivet et présente une tige (23a, 24a) qui s'étend à travers une ouverture ménagée dans l'orga- ne bimétallique (20) et à travers l'ouverture de son res- sort en coupelle respectif (29, 30); ladite tige (23a, 24a) étant rivetée sur le ressort en coupelle correspon- dant. 12 - Dispositif selon' la revendication 11, ca- ractérisé en ce que l'ouverture de chacun desdits res- sorts en coupelle (29, 30) possède un diamètre inférieur à celui de l'ouverture correspondante ménagée dans l'or- gane bimétallique (20). 13 - Dispositif selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que lesdits ressorts en cou- pelle (29, 30) sont pris dans les chutes de découpage du- dit organe bimétallique (20). 14 - Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 9, dans lequel des contacts électriques (23, 24) destinés à coopérer avec lesdites première et deuxième bornes (10, 11) portées par le bottier (2) sont assemblées audit organe bimétallique (20), caractérisé en ce que lesdits contacts (23, 24) sont reliés à l'orga- ne bimétallique (20) par rivetage radial. - Dispositif selon la revendication 14, ca- ractérisé en ce que lesdits contacts (23, 24) présentent chacun une tige qui s'étend avec jeu à travers un trou de l'organe bimétallique (20); ladite tige présentant une longueur telle que, après l'exécution du rivetage, sa partie rivetée forme une sorte de ressort coupelle in- tégré.