Brevet FR3025356A1 — publié le 20160304

CONTACTEUR ELECTROMAGNETIQUE DE PUISSANCE MUNI D'AU MOINS UNE BOBINE A FIL ELECTRIQUE LUBRIFIE L'invention porte sur un contacteur électromagnétique de puissance muni d'au moins une bobine à fil électrique lubrifié. La présente invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des contacteurs électromagnétiques pour circuit de puissance, notamment pour un moteur électrique d'un démarreur de moteur à combustion interne, en particulier de véhicule automobile. De façon connue en soi, un contacteur a deux rôles, d'une part déplacer le lanceur supportant le pignon du démarreur par le biais d'un levier pivotant de manière à permettre l'engrenage du pignon sur la couronne du moteur thermique à démarrer, et d'autre part alimenter le moteur électrique du démarreur permettant d'entraîner le pignon en rotation. Le contacteur est doté d'un noyau fixe, d'un noyau mobile, tous deux en matériau ferromagnétique, et d'un carter métallique dans lequel est agencé un jeu de bobines montées sur un corps de bobine isolant. Le noyau mobile est apte à se déplacer entre une position de repos et une position aimantée dans laquelle le noyau mobile vient en contact avec le noyau fixe, en sorte qu'une plaquette de contact portée par la tige de commande établit un contact avec les bornes du démarreur. A cet effet, le jeu de bobines comprend une bobine d'appel et une bobine de maintien. Les deux bobines sont alimentées pour déplacer le noyau mobile de sa position de repos à sa position aimantée. Le maintien en position aimantée du noyau mobile est ensuite assuré par la seule bobine de contact, afin de limiter la consommation électrique du contacteur. Les bobines sont obtenues chacune en enroulant autour d'un corps, un fil ayant une âme réalisée en matériau électriquement conducteur recouverte d'un vernis électriquement isolant. Le fil de la bobine d'appel, qui a un diamètre de section de l'ordre de 1 mm, ne pose pas de problème de bobinage particulier, dans la mesure où les procédés existants permettent de gérer correctement le positionnement des spires de la bobine d'appel les 3025356 2 unes à côté des autres sur le corps de bobine. En revanche, il est plus difficile de bobiner le fil de la bobine de maintien qui est de diamètre plus faible, afin de présenter une résistance plus grande et donc diminuer le courant consommé dans le contacteur. En conséquence, comme cela est 5 illustré sur la figure 1, les spires 1 de la bobine de maintien 2 sont généralement mal rangées sur le corps de bobine 3 d'axe Y, ce qui engendre un taux de remplissage faible et donc un encombrement d'ensemble important. L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant 10 une bobine notamment pour contacteur électromagnétique de puissance d'un moteur électrique d'un démarreur de moteur à combustion interne,: - ladite bobine étant formée par un fil conducteur enroulé autour du axe de bobine, - ledit fil conducteur de ladite bobine comprenant : 15 - une âme réalisée en matériau conducteur, et - une couche de vernis électriquement isolant, - ledit fil étant recouvert d'une couche de lubrifiant. L'invention permet ainsi, du fait de l'ajout de la couche de lubrifiant, d'améliorer le rangement des spires de la bobine, ce qui permet d'augmenter 20 de manière substantielle le coefficient de remplissage. Dans ces conditions, il est possible de profiter d'une réduction de l'encombrement de la bobine, soit pour diminuer la taille générale du contacteur, soit pour augmenter la quantité de fer utilisée dans un des noyaux et/ou le carter du contacteur. 25 Selon une réalisation, ledit lubrifiant a un coefficient de frottement inférieur au coefficient de frottement dudit vernis électriquement isolant. Cela permet d'améliorer le glissement et donc le rangement du fil. Selon une réalisation, dans lequel les fils conducteurs avec la couche de lubrifiant forment des spires et en ce que la bobine comprend au moins une 30 première et une deuxième couche de spires, chacune des couches de spires comprenant des spires alignées axialement avec les autres spires de la même couche de spires et en ce que au moins une spire de la première couche est allignée radialement avec une 3025356 3 autre spire de la deuxième couche de spires. Cela permet d'augmenter le coefficient de remplissage de conducteur autour du corps de bobine pour un diamètre donné. Selon une réalisation dans laquelle chacune des spires de la première 5 couche est en contact avec les spires de la deuxième couche. Selon une autre réalisation que la précédente, la bobine comprend une troisième couche de spire, la troisième couche de spire étant située entre la première et la deuxième couche de spire. Selon une réalisation la troisième couche de spire a ses spires en contact 10 avec deux spires de la première couche et deux spires de la deuxième couche. Selon une réalisation, dans lequel le coefficient de frottement entre deux portions de fils recouvert chacun de la couche de lubrifiant est inférieure à 0,07 de préférence inférieur à 0,06 et en particulier 0.05. Ce coefficient de 15 frottement à montrer un bon rangement des fils les uns derrières les autres pour un diamètre inférieur à 1 mm. Selon une réalisation, ladite bobine est une bobine de maintien d'un contacteur de démarreur. Selon une réalisation, ledit fil présente un diamètre de 20 section de moins de 0,8mm. En effet, l'invention améliore de façon plus importante le procédé de bobinage et le remplissage pour les fils de section inférieur à 0,8mm. Selon une réalisation, ledit lubrifiant est à base de téflon. 25 L'invention concerne aussi un ensemble comprenant une première bobine décrite selon les modes de réalisation décrite précédemment et en outre une deuxième bobine, notamment une bobine d'appel, la deuxième bobine étant bobiné en premier sur le corps de bobine et la première bobine 3025356 4 comprenant le fil ayant une couche de lubrifiant est bobiné sur la deuxième bobine. Selon un exemple de l'ensemble, la deuxième bobine ayant un diamètre différent de la première bobine. 5 Dans l'art antérieur, du fait de la différence de diamètre, les spires du fil de la première bobine sont décalées les unes des autres et donc sont mal rangées. Du fait de la lubrification de l'invention, les spires se rangent beaucoup mieux. Selon une réalisation, le fil de ladite deuxième bobine, notamment bobine 10 d'appel d'un contacteur de démarreur, comprend un diamètre de section plus grand qu'un diamètre de section du fil de ladite bobine de maintien. Selon une réalisation, l'ensemble comprend en outre un corps de bobine sur lequel la deuxième bobine est bobinée. Selon une réalisation, l'ensemble comprend en outre un corps de 15 bobine sur lequel la bobine ayant un fil recouvert d'une couche lubrifié est bobinée. Selon une réalisation, ledit corps de bobine est également lubrifié. Le fait de de lubrifier le corps de bobine permet d'améliorer le rangement de la première couche. 20 Selon une réalisation, le fil de ladite deuxième bobine comprend un diamètre de section sensiblement deux fois grand qu'un diamètre de section du fil de ladite première bobine. Le fait d'avoir une bobine de différente section à multiple de 2. Selon une réalisation, ledit lubrifiant est à base de téflon. 25 L'invention concerne aussi un contacteur de démarreur comprenant un ensemble de l'invention précédemment décrite. L'invention concerne en outre un démarreur comprenant le contacteur. 3025356 5 L'invention peut aussi concerner une machine électrique réalisant la fonction d'alternateur de véhicule automobile comprenant un ensemble de l'invention précédemment décrite. Selon un mode de réalisation, la machine électrique comprend un rotor 5 lequel comprend un ensemble de l'invention précédemment décrite. Selon un autre mode de réalisation, la machine électrique comprend un stator comprenant au moins un ensemble de l'invention précédemment décrite. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à 10 l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. La figure 1, déjà décrite, représente une vue en coupe longitudinale illustrant le rangement des spires de la bobine de maintien suite à la mise en oeuvre d'un procédé de bobinage classique; 15 La figure 2 représente une vue en coupe longitudinale d'un contacteur électromagnétique selon la présente invention; La figure 3 est une vue en coupe partielle et en perspective montrant la bobine d'appel et la bobine de maintien montées sur le corps de bobine du contacteur selon la présente invention; 20 La figure 4 est une vue en coupe longitudinale illustrant le rangement des spires de la bobine de maintien sur le support du contacteur électromagnétique selon la présente invention; Les figures 5a et 5b montrent des variantes de mise en oeuvre de l'étape de dépose de la couche de lubrifiant réalisée in situ lors du bobinage des 25 bobines sur le corps de bobine. Sur les figures 2 à 4, les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. La figure 2 illustre un contacteur 10 utilisé pour commander l'actionnement d'un moteur électrique d'un démarreur de moteur à combustion interne. Le 3025356 6 contacteur 10 est doté d'un noyau fixe 12, d'un noyau mobile 13, tous deux en matériau ferromagnétique, et d'un carter métallique 15 dans lequel est agencée un jeu de bobines 16a, 16b montées sur un corps de bobine 19 isolant ayant une forme annulaire. Le corps de bobine 19 d'axe Y repose sur 5 un rebord annulaire du noyau fixe 12 par l'intermédiaire d'un coussinet 14 bien visible sur la figure 3. Le noyau mobile 13 est apte à se déplacer entre une position de repos représentée sur la figure 2, dans laquelle le noyau mobile 13 est dans une position éloignée du noyau fixe 12, et une position aimantée dans laquelle le 10 noyau mobile 13 vient en contact avec le noyau fixe 12. A cet effet, le jeu de bobines 16a, 16b comprend une bobine d'appel 16a et une bobine de maintien 16b. Les deux bobines 16a, 16b sont alimentées pour déplacer le noyau mobile 13 de sa position de repos à sa position aimantée. Le maintien en position aimantée du noyau mobile 13 est ensuite 15 assuré par la seule bobine de maintien 16b, afin de limiter la consommation électrique du contacteur. Un ressort de rappel 17 facilite le retour du noyau mobile 13 en position de repos. Une extrémité du noyau mobile 13 est reliée, via une tige de liaison 20 à un levier pivotant qui entraîne le déplacement d'un lanceur de pignon (non 20 représenté) du démarreur vers la couronne de démarrage du moteur thermique à démarrer lorsque le noyau mobile 13 se déplace vers sa position aimantée. Un ressort dents-contre-dents 22 est comprimé en cas de non pénétration directe du pignon du lanceur (non représenté) dans la couronne de démarrage. La tige de liaison 20 et le ressort 22 sont montés à l'intérieur 25 d'une cavité fermée par une rondelle 24. En outre, le déplacement du noyau mobile 13 en position aimantée entraîne le déplacement en translation par rapport au carter 15 d'une tige de commande 23 entre une position de repos et une position d'alimentation. A cet effet, le noyau mobile 13 agit sur la tige de commande 23, en poussant la 30 tige 23 à travers un alésage central 26 du noyau fixe 12 dans lequel la tige 23 est montée coulissante. 3025356 7 Cette tige de commande 23 est munie d'un épaulement 231 et d'une butée 232 solidaire en translation de la tige de commande 23. Une plaquette de contact 27 est montée sur la tige de commande 23. Le passage en position d'alimentation de la tige de commande 23 provoque la mise en contact de la 5 plaquette de contact 27 avec les bornes électriques 28, 29 pour alimenter le moteur électrique (non représenté) entraînant la rotation du pignon. Les deux bornes 28, 29 sont fixes et sont portées par un capot 35 en matériau électriquement isolant, qui est fixé par sertissage dans une partie extrême du carter 15. Une des bornes 28 est destinée à être reliée à la borne 10 positive de la batterie, tandis que l'autre borne 29 est destinée à être reliée au moteur électrique du démarreur. Un ressort d'écrasement 31, monté sur la tige de commande 23, est destiné à maintenir la plaquette de contact 27 en appui sur la butée 232 lorsque la plaquette de contact 27 n'est pas en contact avec les bornes électriques 28, 15 29 et à se comprimer lorsque la plaquette de contact 27 entre en contact avec les bornes électriques 28, 29. Par ailleurs, un ressort de rappel 32 est destiné à faciliter le retour de la tige de commande 23 en position de repos lorsque les bobines 16a, 16b ne sont plus alimentées. Comme on peut le voir sur la figure 3, les deux bobines 16a, 16b sont 20 disposées entre deux joues annulaires 34, 36 opposées qui terminent le corps de bobine 19 à ses extrémités, les joues 34, 36 étant formées d'une seule pièce avec le corps 19. Une des joues 36 comporte deux cheminées de sortie 38, 39 pour le passage des fils d'alimentation des deux bobines 16a, 16b. Lorsque l'ensemble est monté, les deux cheminées 38, 39 25 traversent elles-mêmes des encoches ménagées dans le noyau fixe 12. Chaque bobine 16a, 16b est formée par un fil 37a, 37b enroulé autour du corps de bobine 19, chaque tour de fil autour du corps de bobine 19 formant une spire 43. Le fil 37a, 37b de chaque bobine comprend une âme 40 réalisée en matériau conducteur et une couche de vernis 41 électriquement 30 isolant, tel que de l'émail, comme cela est visible sur la figure 4. Le fil 37a de la bobine d'appel 16a présente un diamètre de section sensiblement deux fois grand que le diamètre de section du fil 37b de la 3 0 2 5 3 5 6 8 bobine de maintien 16b. Ainsi, suivant un exemple de réalisation, le fil 37a de la bobine d'appel 16a présente un diamètre de section de l'ordre de 1mm et le fil 37b de la bobine de maintien 16b présente un diamètre de section de l'ordre de 0.5mm. Dans tous les cas, le diamètre de section du fil 37b de la 5 bobine de maintien 16b est de moins de 0,8mm. Afin d'améliorer le rangement des spires 43, le fil 37b de la bobine de maintien 16b est recouvert d'une couche de lubrifiant 44, par exemple à base de téflon. De préférence, le lubrifiant 44 a un coefficient de frottement inférieur au coefficient de frottement du vernis 41 électriquement isolant. Le 10 coefficient de frottement du lubrifiant est par exemple de l'ordre de 0.05. Comme on peut le voir sur la figure 4, après bobinage, la bobine de maintien 16b présente ainsi des spires 43 formant sur toute une longueur axiale une couche de spires C. La bobine de maintien 16b comprenant plusieurs couches de spires C, chacune des spires 43 est alignées axialement avec 15 les autres spires de la même couche C et radialement avec une autre spire 43 d'une autre couche C. Dans l'exemple de la figure 4, la bobine de maintien est bobiné directement sur le corps de bobine. Selon un autre exemple non représenté, la bobine d'appelle est bobiné sur le corps de bobine et ensuite la bobine de maintien est enroulée sur la bobine d'appel. 20 Dans l'exemple de la figure 4, la bobine est bobiné de manière que les fils conducteurs avec la couche de lubrifiant 44 forment des spires et en ce que la bobine comprend au moins une première et une deuxième couche de spires C, chacune des couches de spires 43 comprenant des spires alignées axialement avec les autres spires 43 de la même couche de spires C et en 25 ce que au moins une spire de la première couche est alignée radialement avec une autre spire 43 de la deuxième couche de spires C. Il en serait de même si la bobine de maintien était bobinée sur la bobine d'appel. Dans cet exemple chacune des spires de la première couche est en contact avec les spires de la deuxième couche. 30 Selon un autre mode de réalisation non représenté, les spires de la couche suivante sont bobinées entre deux spires de la couche précédente. Dans ce cas les spires des couches sont montées en quinconce par rapport aux deux 3025356 9 autres couches de spires qu'il entoure. Ce bobinage est plus simple à réaliser. Le bobinage de la bobine de maintien 16b, et le cas échéant de la bobine d'appel 16a, pourra être réalisé en utilisant un fil 37a, 37b déjà recouvert 5 d'une couche de lubrifiant 44 au moment du bobinage. Alternativement, il sera possible de réaliser une étape de dépose de la couche de lubrifiant 44 in situ. A cet effet, comme cela est illustré par la figure 5a, on pourra utiliser un système de projection du lubrifiant 44, tel qu'une buse 49, pulvérisant le lubrifiant 44 au niveau du corps de bobine 19. Le corps de bobine 19 pourra 10 dans ce cas également être lubrifié avant de commencer l'étape d'enroulement des bobines 16a, 16b. Alternativement, comme cela est visible sur la figure 5b, le lubrifiant 44 est pulvérisé directement sur le fil 37a, 37b avant son enroulement autour du corps de bobine 19. En variante, le corps de bobine 19 porte une seule bobine. 15 En variante l'ensemble comprenant le corps de bobine et la bobine ayant un fil lubrifié est monté dans une machine électrique réalisant la fonction d'alternateur de véhicule automobile. Par exemple, cet ensemble peut former le rotor de la machine électrique. Le fil peut par exemple avoir une section de 0,8mm. 20 Selon un autre mode de réalisation, la machine électrique comprend un stator comprenant au moins un ensemble de l'invention précédemment décrite. Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple 25 uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution par tous autres équivalents. REVENDICATIONS1. Bobine, notamment pour un contacteur (10) électromagnétique de puissance d'un moteur électrique d'un démarreur de moteur à combustion interne, ladite bobine (16a ; 16b) étant formée par un fil conducteur (37b) enroulé autour d'un axe de bobine, ledit fil conducteur (37b) de ladite bobine comprenant : - une âme (40) réalisée en matériau conducteur, et - une couche de vernis (41) électriquement isolant, ledit fil (37b) étant recouvert d'une couche de lubrifiant (44). 2. Bobine selon la revendication 1, dans lequel ledit lubrifiant (44) a un coefficient de frottement inférieur au coefficient de frottement dudit vernis (41) électriquement isolant. 3. Bobine selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel les fils conducteurs avec la couche de lubrifiant (44) forment des spires et en ce que la bobine comprend au moins une première et une deuxième couche de spires (C), chacune des couches de spires (43) comprenant des spires alignées axialement avec les autres spires (43) de la même couche de spires (C) et en ce que au moins une spire de la première couche est alignée radialement avec une autre spire (43) de la deuxième couche de spires (C). 4. Bobine selon la revendication 3, dans laquelle chacune des spires de la première couche est en contact avec les spires de la deuxième couche. 5. Bobine selon la revendication 3, comprenant une troisième couche de spire, la troisième couche de spire étant située entre la première et la 25 deuxième couche de spire. 6. Bobine selon la revendication 5 dans laquelle la troisième couche de spire a ses spires en contact avec deux spires de la première couche et deux spires de la deuxième couche. 7. Bobine selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans 30 lequel le coefficient de frottement entre deux portions de fils recouvert 3025356 11 chacun de la couche de lubrifiant (44) est inférieur à 0.07, de préférence inférieur à 0,06 et en particulier 0.05. 8. Bobine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ladite bobine (16b) est une bobine de maintien dudit contacteur. 5 9. Bobine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel ledit fil (37b) présente un diamètre de section de moins de 0,8mm. 10. Bobine selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel ledit lubrifiant (44) est à base de téflon. 11. Ensemble comprenant une première bobine selon l'une 10 quelconque des revendications 1 à 10, ledit ensemble comprenant en outre une deuxième bobine, ladite première bobine comprenant le fil ayant une couche de lubrifiant étant bobinée sur la deuxième bobine. 12. Ensemble selon la revendication 11, dans lequel le fil de ladite deuxième bobine comprend un diamètre de section plus grand qu'un 15 diamètre de section du fil de ladite première bobine. 13. Ensemble selon la revendication 11 ou 12 comprenant en outre un corps de bobine sur lequel la deuxième bobine est bobinée. 14. Ensemble comprenant une première bobine selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, et en outre un corps de bobine sur 20 lequel la bobine ayant un fil recouvert d'une couche lubrifié est bobinée. 15. Ensemble selon l'une des revendications 13 ou 14 dans lequel ledit corps de bobine (19) est également lubrifié. 16. Contacteur comprenant une bobine selon l'une des revendications 1 à 10 ou un ensemble selon l'une quelconque des revendications 11 à 15. 17. Démarreur comprenant un contacteur selon la revendication précédente. 3025356 12 18. Machine électrique réalisant la fonction d'alternateur comprenant une bobine selon l'une des revendications 1 à 10 ou un ensemble selon l'une quelconque des revendications 11 à 15.