Brevet FR2983647A1 — publié le 20130607

CONDUCTEURS DE COURANT POUR INVERSEUR DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne la grille conductrice reliant les bornes dans un dispositif inverseur de courant. En particulier, l'invention se rapporte à une conception de l'ensemble des conducteurs du dispositif de commutation de façon à optimiser les coûts de mise en oeuvre. ETAT DE LA TECHNIQUE Un appareil de type commutateur-inverseur assure généralement la commutation entre deux bornes, et notamment l'inversion de source ou la permutation en charge de deux circuits de puissance ; ces appareils sont notamment utilisés pour la distribution électrique à basse tension, monophasée, triphasée ou tétraphasée, dont l'intensité peut aller de quelques ampères à quelques dizaines, voire plusieurs centaines d'ampères. En règle générale, l'appareil comprend au moins une première et une deuxième bornes d'entrée et une première et une deuxième bornes de sortie qui peuvent être reliées de façon différente, l'ensemble conducteur entre ces quatre bornes comprenant deux options de chemin, avec un système interrupteur/commutateur permettant de relier les premières bornes entre elles ou une première et une deuxième bornes suivant sa position. De nombreuses configurations des composants d'un inverseur sont connues. En ce qui concerne la grille conductrice, et tel qu'illustré dans le document FR 2 586 325, pour permettre le croisement entre les plages d'entrée et de sortie, classiquement, des éléments conducteurs sont assemblés, notamment par sertissage, pour former l'ensemble des chemins. Cette réalisation est cependant coûteuse, tant en temps qu'en matériel, et de plus génère des points de liaison pouvant devenir zones d'échauffement. Une alternative est l'utilisation de barres rapportées. Il est certes connu de former les grilles de chemins conducteurs pour les appareils électromécaniques directement par emboutissage et/ou estampage de tôles planes : voir 2881 LPu FR 2 789 219. Cependant, la découpe et le pliage n'ont été utilisés que dans des configurations particulières, et notamment en l'absence de croisement de phase dont le problème de réalisation n'a pas été résolu. EXPOSE DE L'INVENTION Parmi autres avantages, l'invention vise à pallier des inconvénients des ensembles conducteurs existants, notamment pour une utilisation dans les inverseurs, en proposant une conception permettant le croisement de phase, l'ensemble pouvant être formé à partir 10 d'une tôle plane découpée et pliée. Afin de permettre un croisement entre les chemins conducteurs tout en réalisant la grille conductrice à partir d'une simple tôle découpée et pliée, selon l'invention, la configuration usuelle des chemins conducteurs est modifiée en ce qu'une des plages terminales de 15 l'ensemble n'est plus isolée, mais prolongée sur deux côtés par deux lames de conducteur. La grille est conçue pour que les distances d'isolement entre les conducteurs soient respectées, et pour permettre une intégration facile dans un boîtier moulé d'appareil électrique, notamment de bloc de puissance d'un contacteur inverseur basse tension. 20 Plus généralement, l'invention se rapporte à un ensemble comprenant deux conducteurs plans formés à partir d'une tôle découpée et isolés l'un de l'autre, comprenant chacun une plage de borne et deux plages de contact séparées l'une de l'autre par des lames conductrices. Avantageusement, l'ensemble comprend un troisième conducteur comprenant une plage de borne et au moins une plage de contact. De préférence, les trois 25 conducteurs sont issus de la même tôle et le profil est conçu pour minimiser les pertes lors de la découpe. Les plages, avantageusement rectangulaires, de bornes d'un ensemble selon l'invention sont coplanaires ; les plages de contact sont alignées et leurs plans sont parallèles entre eux. 30 Notamment, dans le mode « plié », les plages de contact sont orthogonales aux plages de borne. Pour permettre le croisement de phase, un premier des conducteurs de l'ensemble comprend deux extrémités formées par les plages de contact et sa plage de borne est située 2881 LPu entre elles, de préférence solidarisée au niveau de deux côtés opposés à des lames la reliant aux plages de contact ; un deuxième conducteur comprend une première extrémité formée par sa plage de borne et une deuxième extrémité formée par une plage de contact, l'autre plage de contact fixe étant située entre les deux extrémités. Les deux plages de contact fixe 5 formant extrémités du premier conducteur encadrent les deux plages de contact du deuxième conducteur. Dans un mode de réalisation préféré, le deuxième conducteur comprend trois pliages principaux pour former un U orthogonal au plan de la plage de borne au niveau des plages de contact, et le premier conducteur comprend quatre pliages principaux, un des pliages étant localisé à la jonction entre la plage de borne et une lame de 10 séparation. Sous un autre aspect, l'invention se rapporte à une grille conductrice comprenant un premier ensemble tel que précédemment décrit, et un deuxième ensemble complémentaire. Le deuxième ensemble comprend notamment un quatrième et un cinquième conducteurs, 15 avec chacun deux plages planes de contact aux extrémités et une plage plane de borne entre les plages de contact ; un sixième conducteur symétrique du troisième conducteur du premier ensemble peut être prévu. La grille est de préférence issue d'une même tôle découpée. 20 Les plages de bornes du deuxième ensemble sont également coplanaires, de préférence avec celles du premier ensemble pour former un rectangle ; les plages de contact du deuxième ensemble sont également alignées, localisées sur des plans parallèles entre eux, et de préférence localisées face aux plages de contact du premier ensemble de façon que des droites parallèles les relient deux à deux. 25 L'invention se rapporte enfin à un bloc de puissance d'un appareil électrique dans lequel la grille conductrice est associée à des ponts de contact pouvant relier les plages de contact entre elles en permettant l'interruption du passage du courant et deux chemins différents entre les plages de borne du premier ensemble et du deuxième ensemble. Le bloc de 30 puissance comprend un boîtier logeant la grille de contact, ainsi que les moyens interrupteurs associés. 2881 LPu L'invention concerne également un dispositif inverseur de courant comprenant un tel bloc un arbre porte contacts muni d'une pluralité de ponts de contacts mobiles dans lequel deux ponts de contact peuvent prendre une première position dans laquelle ils relient entre elles les plages de borne du premier et du troisième, respectivement du deuxième et du quatrième, conducteur, et une deuxième position dans laquelle ils relient entre elles les plages de borne du premier et du quatrième, respectivement du deuxième et du troisième, conducteur, par l'intermédiaire de leurs plages de contact. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et nullement limitatifs, représentés dans les figures annexées. La figure 1 illustre schématiquement le principe du croisement de phases. La figure 2 représente un dispositif d'inversion selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Les figures 3A et 3B montrent une grille de contact en versions avant et après pliage pour montage dans le boîtier d'un inverseur selon un mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION PREFERE L'invention sera décrite en relation avec un inverseur triphasé adapté pour le passage d'un courant électrique de quelques ampères, mais aussi d'intensité plus importante, notamment supérieure à 10 A, dans lequel deux phases A et B peuvent être inversées, le raccordement entre les phases C restant inchangé quelle que soit la position du commutateur, comme schématisé en figure 1. Un inverseur de ce type est propre à être connecté entre un moteur électrique et un système d'alimentation du moteur afin de permettre le croisement de deux phases d'un courant triphasé d'alimentation du moteur électrique, pour inverser le sens de rotation du moteur électrique. 2881 LPu L'inverseur comprend des bornes d'entrée et de sortie aptes à être reliées à une phase d'un courant triphasé ; à cette fin, classiquement, des bornes à vis ou étrier permettant le serrage des conducteurs d'alimentation sont associées à des plages conductrices percées, fixées dans l'appareil de commutation et reliées entre elles par des chemins conducteurs pour assurer la connexion entre les bornes. Les termes « entrée » et « sortie » sont utilisés uniquement à titre indicatif, et ne relèvent en rien de caractéristiques limitatives de branchement. De fait, tel qu'illustré également en figure 2, l'inverseur 10 comprend une première 12A, une deuxième 12B et une troisième 12C plages de borne d'entrée, ainsi qu'une première 14A, une deuxième 14B et une troisième 14C plages de borne de sortie. Les plages d'entrée et de sortie 12, 14 sont reliées entre elles par des chemins conducteurs 18. Afin de pouvoir commuter le passage du courant électrique entre une première configuration dans laquelle les première A, deuxième B et troisième C plages de borne sont reliées entre elles et une deuxième configuration dans laquelle une première borne 12A (respectivement 14A) est reliée à une deuxième borne 14B (respectivement 12B), la troisième borne d'entrée 12C restant reliée à la troisième borne de sortie 14C, les chemins conducteurs 18 sont munis de moyens interrupteurs 20. Dans le cadre de l'invention, les moyens interrupteurs 20 sont des ponts de deux contacts mobiles 22 solidarisés entre eux par l'intermédiaire d'un porte-contact isolant 24 qui les déplace par des moyens adaptés 26 en translation, pour venir en contact avec deux plages de contact fixes 32, 34 reliées respectivement aux plages de bornes 12, 14. Cette configuration permet d'obtenir un appareil compact, simple et facile d'exploitation ; notamment, un seul porte-contact 24 permet d'assurer le croisement entre deux phases et l'inversion, sans nécessiter de condamnation mécanique entre deux auxiliaires. Les contacts mobiles 22 présentent une section transversale d'aire variable en fonction de la puissance électrique du courant propre à circuler à travers l'interrupteur électrique et sont de préférence en cuivre ; les contacts mobiles 22 peuvent se présenter sous la forme de 2881 LPu ponts dédoublés (voir figures 1 et 2) ou sous toute autre alternative, comme notamment des lamelles symétriques. Pour permettre le croisement de deux phases A, B (voir aussi figures 3), les plages d'entrée 12 et de sortie 14 de ces deux phases sont reliées chacune avec deux plages de contact 32A1, 32A2, 34A1, 34A2, 32B1, 32B2, 34B1, 34B2, et deux ponts de contact 22A, 22B sont solidaires du porte-contact mobile 24. Ainsi, l'ordonnancement des conducteurs est conçu pour que dans une première position, les ponts de contact 22A, 22B relient entre elles les premières et deuxièmes plages de contact 32A1, 34A1 et 32B1, 34B1 ; dans une position de repos, les ponts de contacts sont séparés de toutes les plages de contact et le courant ne circule pas entre les bornes ; dans une deuxième position, les ponts de contact 22A, 22B croisent les bornes. Différents modes de réalisation sont possibles pour l'actionneur 26 du porte contact 24 ; en particulier, bien que toutes les autres options soient envisageables, l'invention est de préférence utilisée avec la demande de brevet intitulée : « Dispositif électrique d'entraînement en translation d'une pièce, appareil de commutation électrique comportant un tel dispositif et inverseur triphasé comprenant un tel appareil » et déposée ce jour par la Demanderesse. L'invention porte plus particulièrement sur la grille formant les chemins conducteurs 18. Tel qu'illustré plus précisément en figures 3, la grille conductrice comprend un premier ensemble 100 au niveau des plages de bornes d'entrée 12, et un deuxième ensemble 200 au niveau des plages bornes de sortie 14. Pour des raisons de simplicité de raccordement et de compacité, les plages de bornes 12, 14 sont coplanaires et identiques entre elles, communément rectangulaires. Les plages de bornes d'entrée 12, respectivement de sortie 14, sont reliées aux plages de contact 32, respectivement 34, par des lames conductrices 36, respectivement 38, formant un ensemble conducteur unitaire pour chaque phase A, B, C. Les plages de contact 32 du premier ensemble sont localisées face aux plages de contact 34 du deuxième ensemble, afin de permettre un mouvement de translation simple, parallèle au plan des bornes, entre les deux positions du porte contact mobile 24. De plus, le 2881 LPu déplacement du porte contact 24 étant une translation parallèle aux alignements de bornes, les plages de contact 32, 34 sont, dans leur configuration d'utilisation de la figure 3B, dans un plan orthogonal au plan des plages de bornes 12, 14. Les plages de contact 32, 34 peuvent être formées directement par la lame conductrice, mais avantageusement, une pastille de contact est définie, faisant saillie du plan de la lame 36, 38 pour définir la zone de contact avec l'interrupteur 22 ; la pastille peut être en cuivre rapporté ou de préférence en alliage, comme un alliage d'argent. Pour le premier ensemble 100, les deux plages 32A1, 32A2 de contact du premier conducteur encadrent les deux plages de contact 32B1, 32B2 du deuxième conducteur ; pour l'autre ensemble 200, les plages de contact du premier conducteur 34A1, 34A2 succèdent aux plages de contact du deuxième conducteur 34B1, 34B2. Ainsi, le pont de contact 22A schématisé en pointillés peut selon sa position relier les premières plages d'entrée 12A et de sortie 14A via les premières plages de contact 32A1, 34A1, ou une première à une deuxième borne. Pour la phase invariante C, l'option illustrée pour le mode de réalisation préféré est un seul contact fixe 32C, 34C qui peut être accessible depuis deux faces opposées, avec un double pont de contact 22C pouvant les raccorder dans un sens ou dans l'autre ; d'autres options sont possibles, par exemple une configuration proche de celle des conducteurs 38 de sortie, en T, et un seul pont de contact mobile. La grille conductrice 100, 200 est de préférence formée à partir de la découpe d'une seule tôle métallique, notamment en cuivre, de sorte que les conducteurs sont unitaires ; les 25 alternatives sont possibles, avec notamment une découpe de chaque conducteur individuellement, ou de préférence de chaque ensemble, à partir d'une tôle. Pour le deuxième ensemble dans lequel il n'y a pas de croisement entre les conducteurs, la lame 38 des deux conducteurs de phase A, B forme un T, avec la barre du T se terminant 30 au niveau des plages de contact 341, 342, et la branche centrale menant à la plage de borne 34 qui est isolée du reste du conducteur. Avantageusement, pour notamment diminuer le nombre de chutes de la tôle initiale et réduire l'encombrement final, les découpes sont 2881 LPu optimisées et des pliages additionnels peuvent être prévus, tel qu'illustré en figure 3A où l'on constate que la barre transversale du deuxième conducteur 38B est de fait coudée pour s'insérer dans l'espace résiduel formé par la barre du premier conducteur 38A. L'ensemble 100 de la grille comprenant un croisement, dans lequel les deux premières plages enserrent les deux deuxièmes plages, ne peut être fabriqué de la même manière. Selon l'invention, il a été choisi de déroger à l'habituelle configuration en T, et à l'isolation des plages de borne par rapport aux chemins conducteurs : la plage de borne 12A du premier conducteur est raccordée à deux lames conductrices 36A1, 36A2 menant chacune directement à une plage de contact 32A1, 32A2 distincte. Pour permettre le montage dans un boîtier moulé 40 de type usuel, l'une des lames 36A2 prolongeant la plage de contact 12A est pliée directement à son niveau, pour que la lame 36A1 y soit dans un plan orthogonal à ladite plage 12A et au plan général de la grille 100 ; l'orientation orthogonale est conservée le long de la plage 12B du deuxième conducteur qu'elle vient encadrer à distance suffisante pour garantir l'isolement des chemins conducteurs. Pour optimiser ledit isolement et diminuer le nombre de pliages, il est préféré que les deux lames 36A prolongent la plage de borne 12A sur deux cotés opposés. La découpe particulière des lignes de courant (formant chemins conducteurs) est conçue pour gérer l'isolement des croisements de phase, en interne du produit final. Grâce à cette configuration, aucun câblage et/ou couplage n'est nécessaire, et l'ensemble des conducteurs nécessaires pour former le circuit fixe de l'appareil peut être réalisé par estampage et/ou découpe/pliage de tôle ; cette solution permet de diminuer les risques inhérents aux soudures ou autres moyens de solidarisation, ainsi que les coûts afférents. En particulier, la grille à plat peut être surmoulée en continu sur presse à mouler : des attaches peuvent être prévues pour relier entre elles les différentes lignes de courant de deux grilles similaires, de sorte à permettre une fabrication continue ; les attaches sont découpées ultérieurement pour séparer les éléments, ce qui garantit un isolement optimal. De plus, il est possible de diminuer l'encombrement et l'ensemble peut s'intégrer facilement dans un boîtier moulé 40, en un geste, ce qui facilite les opérations de fabrication et de montage, notamment des blocs de puissance des dispositifs de 2881 LPu commutation 10. La compacité du dispositif n'est pas modifiée, et la mise en oeuvre facilitée et accélérée. Bien que l'invention ait été décrite en référence à un contacteur inverseur triphasé, elle ne s'y limite pas : d'autres éléments peuvent être concernés par l'invention. En particulier, l'ensemble selon l'invention peut être utilisé dans les appareils monophasés dans lesquels une inversion de sens de passage du courant est souhaitée, ou tout autre appareillage électrique comprenant une grille conductrice avec option entre deux chemins conducteurs entre une plage de borne et deux plages de contact. 2881 LPu 5 15 2. 20 3. 25 4. 5. 30 6. REVENDICATIONS1. Ensemble (100) comprenant un premier et un deuxième conducteurs isolés l'un par rapport à l'autre, chaque conducteur comprenant une plage plane de borne (12) et deux plages planes de contact (321, 322) séparées par des lames conductrices (36), chaque conducteur étant formé à partir d'une tôle plane découpée, dans lequel : les deux plages de borne (12A, 12B) sont coplanaires ; les quatre plages de contact fixes (32A1, 32A2, 32B1, 32B2) sont alignées et leurs plans sont parallèles entre eux ; le premier conducteur comprend deux extrémités formées par les plages de contact (32A1, 32A2), la plage de borne (12A) étant localisée entre elles ; le deuxième conducteur comprend une première extrémité formée par sa plage de borne (12B) et une deuxième extrémité formée par une plage de contact (32B1), l'autre plage de contact (32B2) étant située entre les deux extrémités ; les deux plages de contact (32A1, 32A2) formant extrémités du premier conducteur encadrent les deux plages de contact (32B1, 32B2) du deuxième conducteur. Ensemble selon la revendication 1 dans lequel les plages de bornes (12) sont rectangulaires. Ensemble selon la revendication 2 dans lequel les lames de séparation (36A1, 36A2) du premier conducteur sont solidaires de deux côtés opposés de la plage rectangulaire de borne (12A). Ensemble selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel les conducteurs sont pliés. Ensemble selon la revendication 4 dans lequel les plans des plages de contact (32) sont orthogonaux au plan des plages de borne (12). Ensemble selon la revendication 5 dans lequel le deuxième conducteur comprend trois pliages principaux pour former un U orthogonal au plan de la plage de borne (12B) au niveau des plages de contact (32B), et le premier conducteur comprend 2881 LPuquatre pliages principaux, un des pliages étant localisé à la jonction entre la plage de borne (12A) et une lame de séparation (36A2). 7. Ensemble selon l'une des revendications précédentes comprenant un troisième conducteur comprenant une plage de borne (12C) coplanaire avec les deux plages de bornes (12A, 12B) des premier et deuxième conducteurs, et au moins une plage plane de contact (32C) parallèle et alignée avec les plages de contact (32A1, 32A2, 32B1, 32B2) des premier et deuxième conducteurs. Ensemble selon l'une des revendications précédentes dans lequel les conducteurs sont découpés à partir de la même tôle. Grille de contact comprenant un premier ensemble (100) selon l'une des revendications 1 à 8 et un second ensemble (200) de conducteurs comprenant un quatrième et un cinquième conducteurs, comprenant chacun deux plages planes de contact (34) aux extrémités et une plage plane de borne (14) entre les plages de contact (341, 342), les deux plages de borne (14A, 14B) étant coplanaires, les plans des quatre plages de contact (34) étant parallèles entre eux, les quatre plages de contact (34) étant alignées. Grille selon la revendication 9 dans laquelle les plages de borne des premier, deuxième, quatrième et cinquième conducteurs forment un rectangle, et chaque plage de contact (32) du premier ensemble (100) est localisée face à une plage de contact (34) du deuxième ensemble (200) de sorte que des droites parallèles entre elles peuvent relier deux à deux lesdites plages des premier et deuxième ensemble (100, 200). Grille de contacts selon l'une des revendications 9 ou 10 dans laquelle le premier ensemble (100) est défini selon la revendication 7 et le deuxième ensemble (200) comprend un sixième conducteur comprenant une plage de borne (14C) coplanaire avec les deux plages de bornes (14A, 14B) des quatrième et cinquième conducteurs, et au moins une plage plane de contact (34C) parallèle et 10 8. 9. 15 20 10. 25 11. 30alignée avec les plages de contact (34A, 34B) des quatrième et cinquième conducteurs, les plans des six plages de contact étant parallèles entre eux, les six plages de contact étant alignées entre elles. 12. Grille selon l'une des revendications 9 à 11 dans laquelle tous les conducteurs sont découpés à partir de la même tôle 13. Bloc de puissance d'un dispositif inverseur de courant (10) comprenant un boîtier de puissance (40) et une grille selon l'une des revendications 9 à 12 logée dans le boîtier (40). 14. Dispositif inverseur de courant (10) comprenant un bloc selon la revendication 13 et un arbre porte contacts (14) muni d'une pluralité de ponts de contacts (22) mobiles, deux ponts de contact (22A, 22B) pouvant prendre une première position dans laquelle ils relient entre elles les plages de borne (12, 14) du premier et du troisième, respectivement du deuxième et du quatrième, conducteur, et une deuxième position dans laquelle ils relient entre elles les plages de borne (12, 14) du premier et du quatrième, respectivement du deuxième et du troisième, conducteur, par l'intermédiaire de leurs plages de contact. 2881 LPu