Brevet FR2896617A1 — publié le 20070727

Dispositif d'actionnement pour contrôler la vitesse de course des contacts mobiles dans un contacteur La présente invention se rapporte à un dispositif d'actionnement pour contacteur électromécanique. Le dispositif d'actionnement présente la particularité de permettre le contrôle de la vitesse de la course d'ouverture et de la course de fermeture des contacts mobiles dans le contacteur. Un contacteur électromécanique possède typiquement, sur chaque pôle de puissance, des contacts mobiles séparables de contacts fixes, actionnés en mouvement à l'aide d'un électroaimant pour commuter une charge électrique à commander. Cet électroaimant comporte généralement une culasse fixe et une armature qui est mobile par rapport à la culasse fixe, formant ainsi un circuit magnétique présentant un entrefer variable. L'électroaimant possède également une bobine d'excitation électromagnétique dans laquelle peut circuler un courant d'excitation qui crée alors un champ magnétique entraînant un déplacement de l'armature mobile. Afin d'augmenter la durée de vie du contacteur il est connu d'effectuer un contrôle de la vitesse de la course d'ouverture et/ou de la course de fermeture des contacts mobiles. Ce contrôle permet par exemple, en réduisant la vitesse des contacts mobiles à l'approche des contacts fixes, de limiter les rebonds des contacts mobiles contre les contacts fixes et donc d'éviter la naissance d'arcs électriques entre les contacts et de réduire leur usure. Il est connu dans l'art antérieur des dispositifs pour contrôler la vitesse de la course d'ouverture ou de fermeture des contacts mobiles dans un contacteur. La demande de brevet DE10332595 décrit un tel dispositif comportant des moyens électroniques de détermination de la course parcourue par les contacts mobiles et des moyens électroniques de réglage de la vitesse et de l'accélération de ces contacts mobiles en fonction de la course parcourue. La demande de brevet WO01/41174 décrit pour sa part un dispositif du même type comportant un microprocesseur et un détecteur de champ magnétique. Ce détecteur de champ magnétique est utilisé pour évaluer le temps de parcours des contacts mobiles dans le contacteur. A partir de cette donnée, le microprocesseur détermine la vitesse réelle des contacts mobiles et commande l'alimentation en courant de la bobine pour réguler cette vitesse. Ces dispositifs de l'art antérieur nécessitent des circuits électroniques de mesure et de détermination de petite taille et robustes pour pouvoir être employés dans des environnements industriels. Ils sont donc particulièrement coûteux. En outre, ils sont réglés préalablement par le fabricant ce qui empêche toute adaptation par l'utilisateur en fonction de son application. Enfin, ils nécessitent très souvent une alimentation en courant importante pour à la fois contrer l'effort de rappel exercé par le ressort sur le porte contacts mobiles et pour écraser les contacts mobiles contre les contacts fixes. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif d'actionnement utilisé dans un contacteur électromécanique qui soit d'un fonctionnement simple, sans composant électronique, d'un coût modeste et qui peut éventuellement être réglé par son utilisateur en fonction de son application. Le dispositif d'actionnement selon l'invention peut également être configuré de manière à présenter une consommation réduite de courant lorsque les contacts sont fermés. Ce but est atteint par un dispositif d'actionnement pour contacteur électromécanique, qui comporte un organe mobile portant un ou plusieurs contacts mobiles, actionnable en mouvement par rapport à une partie fixe portant un ou plusieurs contacts fixes entre une position ouverte et une position fermée pour commuter une charge électrique, caractérisé en ce que le dispositif comporte un élément rotatif actionnable en rotation autour d'un axe pour commander l'organe mobile en mouvement, l'élément rotatif et l'organe mobile coopèrent entre eux par un mécanisme de came et de suiveur de came. Selon une particularité, la came présente un profil spécifique adapté à un fonctionnement particulier du contacteur et permettant de contrôler la vitesse de course de l'organe mobile. Le profil spécifique permet par exemple le contrôle de la vitesse de course de fermeture et/ou d'ouverture. Selon une autre particularité, l'élément rotatif est monté sur ressort. Selon une autre particularité, l'élément rotatif porte à sa périphérie un plot jouant le rôle de suiveur de came. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'organe mobile est un levier monté sur un axe de rotation parallèle à l'axe de rotation de l'élément rotatif. Selon une particularité de ce premier mode de réalisation, d'un côté par rapport à son axe de rotation, le levier présente un contact mobile et de l'autre côté par rapport à son axe de rotation, le levier présente une ouverture définissant la came. Selon un second mode de réalisation de l'invention, l'organe mobile est un pont à contacts mobiles actionnable en translation suivant une direction perpendiculaire à l'axe de rotation de l'élément rotatif. Selon une particularité de ce second mode de réalisation, le pont à contacts mobiles présente une surface jouant le rôle de came. Selon une particularité de l'invention, l'élément rotatif est actionnable en rotation par un électroaimant de commande. Le dispositif d'actionnement présentant les caractéristiques définies ci-dessus est particulièrement adapté pour être utilisé dans un contacteur électromécanique. D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés sur lesquels : Les figures 1A et 1B représentent un dispositif d'actionnement selon l'invention mis en oeuvre pour un pôle à rupture simple d'un contacteur. La figure 2 représente une variante de réalisation d'un levier du dispositif d'actionnement selon l'invention. Les figures 3A et 3B représentent un dispositif d'actionnement selon l'invention mis en oeuvre pour un pôle à rupture double d'un contacteur. La figure 4 représente une variante de réalisation d'un pont mobile du dispositif d'actionnement selon l'invention. De manière connue, un contacteur électromécanique comporte un ou plusieurs pôles de puissance, par exemple trois pôles de puissance. Dans la suite de la description, par contacteur électromécanique on entend également contacteur-disjoncteur ou starter. Un contacteur comporte des lignes de courant amont (lignes de source), qui établissent la continuité électrique entre le réseau d'alimentation électrique et les pôles de puissance, et des lignes de courant aval (lignes de charge) qui établissent la continuité électrique entre les pôles du contacteur et une charge électrique, généralement un moteur électrique que l'on souhaite commander. Les lignes de courant amont sont connectées ou déconnectées des lignes de courant aval par des contacts de pôles. Les pôles peuvent être à rupture simple ou à rupture double. Sur chaque pôle un organe mobile porte un ou plusieurs contacts mobiles séparables de contacts fixes. Sur les figures 1A et 1B, le pôle est à rupture simple et comporte un contact mobile 3 porté par un levier 2 rotatif et un contact fixe (non représenté). Sur les figures 3A et 3B, le pôle est à rupture double et comporte des contacts mobiles 30, 31 disposés sur un pont mobile 20 et des contacts fixes 40, 41. Dans ces deux situations l'organe mobile constitué dans un cas du levier 2 rotatif et dans l'autre cas du pont mobile 20 est actionné en mouvement par un actionneur à commande électrique (non représenté). Un actionneur à commande électrique peut être par exemple : de type électromagnétique tel que par exemple un électroaimant de commande. L'électroaimant de commande comporte typiquement une culasse fixe, une armature mobile, un ressort de rappel et une bobine de commande. Le mouvement de fermeture de l'armature mobile est généré par le passage d'un courant d'excitation dans la bobine de commande. de type piézoélectrique. de type magnétostrictif. Soumis à un champ magnétique, un matériau magnétostrictif subit une déformation mécanique induite. Selon l'invention, le dispositif d'actionnement pour pôle à simple ou double coupure comporte un élément rotatif 1 monté sur un axe 10 de rotation et inséré entre 30 l'actionneur électrique et l'organe mobile 2, 20 pour transmettre le mouvement de l'actionneur à commande électrique à l'organe mobile 2, 20. Cet élément rotatif 1 est par exemple un disque monté sur son axe 10 de rotation, comportant un plot 5 formé à sa périphérie. Ce plot 5 se dresse sur le disque parallèlement à l'axe 10 de rotation de l'élément rotatif 1. L'élément rotatif 1 présente des moyens de rappel R, R' s'opposant au mouvement imprimé par l'actionneur électrique sur l'élément rotatif 1 pour ramener l'élément rotatif 1 en position initiale. Ces moyens de rappel sont par exemple un ressort hélicoïdal de compression R (figures 1A et 1B) présentant une extrémité fixe et une extrémité fixée à la périphérie de l'élément rotatif 1 ou un ressort de torsion R' (figures 3A et 3B) monté autour de l'axe 10 de rotation de l'élément rotatif 1. Ces deux types de ressort peuvent être montés sur l'élément rotatif 1 indifféremment dans le dispositif d'actionnement pour pôle à simple coupure ou pour pôle à double coupure. En référence aux figures 1A et 1 B, l'organe mobile est un levier 2 monté par exemple en son centre sur un axe de rotation 9 parallèle à l'axe de rotation 10 de l'élément rotatif 1. Ce levier 2 porte à une première extrémité un contact mobile 3 et présente, à l'opposée de cette extrémité, une ouverture 6 dans laquelle vient s'insérer le plot 5 de l'élément rotatif 1. Cette ouverture 6 joue le rôle de came alors que le plot 5 joue le rôle de suiveur de came lors de la rotation de l'élément rotatif 1 sur son axe. Un déplacement du plot 5 dans l'ouverture, créé par rotation de l'élément rotatif 1, entraîne la rotation du levier 2 sur son axe 9. Cette ouverture peut être de forme oblongue (figures 1A et 1B) et présenter ainsi un profil 8 neutre pour le suiveur de came. L'ouverture 6' peut également être formée de manière à présenter un profil 8' spécifique de forme particulière (figure 2) suivi par le plot 5 lors de la rotation de l'élément rotatif 1. Ce profil 8' spécifique de forme particulière peut être adapté à un fonctionnement particulier pour contrôler la vitesse de course de rotation du levier 2 lors de l'ouverture et/ou de la fermeture des contacts. Selon l'invention, l'ouverture 6' définit par exemple une première portion 8'a de profil prévue pour contrôler la vitesse d'ouverture et une seconde portion 8'b de profil prévue pour contrôler la vitesse de fermeture. Le suiveur de came vient donc appuyer sur la portion 8'a du profil 8' lors de l'ouverture des contacts et vient appuyer sur la seconde portion 8'b du profil 8' lors de la fermeture des contacts. En référence aux figures 3A et 3B, l'organe mobile est un pont mobile 20 à double coupure. Ce pont mobile 20 porte deux contacts mobiles 30, 31 séparables de contacts fixes 40, 41. Il est mobile en translation en direction des contacts fixes 40, 41 suivant un axe (A) perpendiculaire à l'axe de rotation 10 de l'élément rotatif 1 et situé dans un même plan vertical que celui-ci. Cet axe de translation (A) est également un axe de symétrie du dispositif d'actionnement pour pôle à double coupure. Le pont mobile (20) est sollicité en translation vers une position normalement ouverte par un ressort de compression 7. Ce pont mobile 2 présente par exemple une surface 60 d'appui contre laquelle s'appuie le plot 5 de l'élément rotatif 1. Le plot 5 effectue un demi-tour pour voyager d'une position haute dans laquelle les contacts sont ouverts (figure 3A) à une position basse dans laquelle les contacts sont fermés (figure 3B). Dans ces deux positions, le plot 5 est sensiblement aligné sur l'axe de translation (A) du pont mobile 20. La surface 60 d'appui peut être plane suivant un plan perpendiculaire à l'axe de translation (A) du pont mobile 20 (figures 3A et 3B). Dans ce cas, lors du demi-tour effectué par l'élément rotatif 1, le plot 5 vient appuyer seulement sur la portion de la surface 60 située d'un côté de l'axe de translation (A). Selon une variante de réalisation représentée en figure 4, la surface 60' d'appui réservée au plot 5 peut également présenter un profil 80' de forme particulière suivi par le plot 5 lors de la rotation de l'élément rotatif 1 pour influer sur la vitesse de la course de translation du pont mobile 20 lors de l'ouverture et/ou de la fermeture des contacts. Dans le cas où la surface présente un profil de forme particulière, ce profil est formé uniquement d'un côté par rapport à l'axe de translation (A), l'autre côté pouvant être plan (figure 4). Ce profil 80' est donc suivi par le plot 5 dans un sens lors de la course d'ouverture et dans le sens inverse lors de la course de fermeture. Dans une autre configuration (non représentée), de part et d'autre de l'axe de translation (A), la surface peut présenter un profil spécifique. L'une des portions située d'un côté de l'axe (A) est suivie par le suiveur de came pour la course de fermeture des contacts et l'autre portion située de l'autre côté de l'axe (A) est suivie par le suiveur de came pour la course d'ouverture des contacts. Dans cette configuration, l'élément rotatif 1 n'est pas monté sur un ressort. Dans les cas à la fois du pôle à rupture simple et du pôle à rupture double, le profil 8', 80' réalisé d'une part par la forme de l'ouverture 6' (figure 2) et d'autre part par la surface 60' (figure 4) est adapté à un fonctionnement particulier du contacteur et permet ainsi de contrôler la vitesse de la course d'ouverture et/ou de fermeture de l'organe mobile 2, 20. Sur les figures 2 et 4, les profils 8', 80' ne sont pas représentatifs d'un fonctionnement particulier. Différents types de profil peuvent être envisagés selon par exemple l'application du contacteur ou son lieu d'implantation. Ce profil peut par exemple présenter une forme pentue permettant de favoriser une force à l'impact élevée du ou des contacts mobiles contre les contacts fixes ou une forme permettant d'engendrer une force à l'impact réduite pour diminuer les rebonds des contacts mobiles et améliorer le pouvoir de fermeture du contacteur. De même, le profil peut être adapté au lieu d'implantation du contacteur. Par exemple, le profil peut permettre de générer un effort important pour maintenir l'organe mobile en position ouverte ou fermée. Cela peut s'avérer primordial dans des lieux ou le contacteur est soumis à de fortes vibrations ou à des détonations susceptibles d'enclencher les contacts mobiles contre les contacts fixes lorsque les contacts sont ouverts ou de décoller les contacts mobiles des contacts fixes lorsque les contacts sont fermés. Selon l'invention, on peut envisager de fournir un contacteur présentant un dispositif d'actionnement selon l'invention accompagné d'un jeu de cames distinctes adaptées par exemple à des fonctionnements particuliers et/ou à des applications particulières. L'actionnement du contacteur avec pôle à simple coupure est le suivant : Sur les figures 1A et 1B, le profil 8 de la came est neutre, l'ouverture 6 est donc de forme oblongue. Sur la figure 1A, le levier 2 est en position ouverte. Le ressort de compression R n'est pas sollicité et le plot 5, en début de course dans l'ouverture 6, est dans un plan sensiblement horizontal. Lorsque l'actionneur à commande électrique est enclenché, il transmet un mouvement de rotation à l'élément rotatif 1. Ce dernier entame un mouvement de rotation sur son axe 10 et sollicite ainsi le ressort R. Le mouvement rotatif du plot 5 suivant la came définie par l'ouverture 6 permet d'entraîner le levier 2 en rotation sur son axe de rotation 9. La rotation de l'élément rotatif 1 est poursuivie jusqu'à écrasement du contact mobile porté par le levier 2 contre le contact fixe. L'élément rotatif 1 suit donc une course d'approche CA dans laquelle le levier 2 est entraîné en rotation par le plot 5 et une course d'écrasement CE dans laquelle la poursuite de la rotation de l'élément rotatif 1 permet l'écrasement du contact mobile 3 contre le contact fixe. La vitesse est élevée lors de la course d'approche CA car l'effort mécanique à fournir pour la rotation du levier 2 est faible. Pendant la course d'écrasement CE, la vitesse se réduit car l'effort à fournir pour la rotation du levier 2 est plus important. En position fermée, l'effort mécanique appliqué au contact mobile 3, résultant de l'effort nécessaire à l'écrasement du contact 3 et de l'effort venant de la répulsion s'exerçant entre les contacts, est supporté par le plot 5. L'effort de maintien du levier 2 en position fermée est donc limité à contrer l'effort de rappel de l'élément rotatif 1 ce qui permet de réduire la consommation de courant. L'ouverture des contacts est réalisée par simple effet mécanique grâce au ressort R qui sollicite l'élément rotatif 1 vers sa position initiale. Le plot 5 suit une course inverse dans l'ouverture 6 lors de l'ouverture des contacts. L'utilisation d'une came présentant un profil 8' adapté à un fonctionnement particulier (figure 2) permet d'influer sur la vitesse et sur l'effort transmis au levier 2 lors de la course. Ce profil 8' particulier peut par exemple permettre d'influer sur la vitesse du levier 2 lors de la course d'approche ou d'améliorer le maintien du levier 2 en position fermée. Le profil 8' peut également présenter une portion 8'b prévue pour le contrôle de la vitesse de la course d'ouverture. L'actionnement du contacteur avec pôle à double coupure selon l'invention est le suivant : Sur les figures 3A et 3B, la came présente par exemple un profil plan horizontal. En position ouverte, le pont mobile 20 est en position haute, repoussé par son ressort 7. L'élément rotatif 1 est dans une position de repos dans laquelle le plot 5 est en position haute suivant l'axe de translation (A) du pont mobile 20. Lors de la rotation de l'élément rotatif 1, le plot 5 appuie sur la surface 60 du pont mobile 20 ce qui entraîne le pont mobile 20 en translation suivant l'axe (A). La vitesse de translation du pont mobile 20 lors de la course d'approche CA, correspondant sensiblement aux deux tiers du demi-tour, est élevée, l'effort mécanique à fournir pour la translation étant réduit. Lors de la course d'écrasement CE correspondant sensiblement au dernier tiers du demi-tour, la vitesse de translation du pont mobile 20 se réduit, l'effort mécanique à fournir pour la translation du pont mobile 20 étant plus important. En position fermée, l'effort mécanique appliqué aux contacts mobiles 30, 31, résultant de l'effort nécessaire à l'écrasement des contacts et de l'effort venant de la répulsion exercée par les contacts mobiles et fixes entre eux, est supporté par le plot 5. L'effort de maintien du pont mobile 20 en position fermée est donc limité à contrer l'effort de rappel de l'élément rotatif 1 ce qui permet de réduire la consommation de courant. L'ouverture des contacts est réalisée par simple effet mécanique grâce à l'action du ressort R sur l'élément rotatif 1 et par celle du ressort 7 sur le pont mobile 20. Lors de l'ouverture, le plot 5 suit la surface 60 en sens inverse. L'utilisation d'une came présentant un profil 80' (figure 4) adapté à un fonctionnement particulier peut également permettre d'influer sur la vitesse et sur l'effort transmis au pont mobile 20 lors de la course. Ce profil 80' particulier peut par exemple permettre d'influer sur la vitesse du pont mobile 20 lors de la course d'approche et/ou d'améliorer le maintien du pont mobile 20 en position fermée. Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer d'autres variantes et perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'actionnement pour contacteur électromécanique, qui comporte un organe mobile (2, 20) portant un ou plusieurs contacts mobiles (3, 30, 31), actionnable en mouvement par rapport à une partie fixe portant un ou plusieurs contacts fixes (40, 41) entre une position ouverte et une position fermée pour commuter une charge électrique, caractérisé en ce que le dispositif comporte un élément rotatif (1) actionnable en rotation autour d'un axe (10) pour commander l'organe mobile (2, 20) en mouvement, - l'élément rotatif (1) et l'organe mobile (2, 20) coopèrent entre eux par un mécanisme de came (8, 8', 60, 80') et de suiveur de came (5). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la came présente un profil spécifique (8', 80') adapté à un fonctionnement particulier du contacteur et permettant de contrôler la vitesse de course de l'organe mobile (2, 20). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le profil spécifique (8', 80') permet le contrôle de la vitesse de course de fermeture et/ou d'ouverture. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément rotatif (1) est monté sur ressort (R, R'). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément rotatif (1) porte à sa périphérie un plot (5) jouant le rôle de suiveur de came. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'organe mobile est un levier (2) monté sur un axe de rotation (9) parallèle à l'axe de rotation (10) de l'élément rotatif (1). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que d'un côté par rapport à son axe de rotation (9), le levier (2) présente un contact mobile (3) et del'autre côté par rapport à son axe de rotation (9), il présente une ouverture (6, 6') définissant la came. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'organe mobile est un pont (20) à contacts mobiles (30, 31) actionnable en translation suivant une direction (A) perpendiculaire à l'axe de rotation (10) de l'élément rotatif (1). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le pont (20) à contacts mobiles (30, 31) présente une surface (60, 60') jouant le rôle de came. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que 10 l'élément rotatif (1) est actionnable en rotation par un électroaimant de commande. 11. Contacteur électromécanique comportant un dispositif d'actionnement selon l'une des revendications précédentes. 15