Brevet FR3083640A1 — publié le 20200110

CONTACTEUR ÉLECTROMAGNÉTIQUE DE PUISSANCE MUNI D'UNE BOBINE RÉALISÉE EN ALUMINIUM La présente invention porte sur un contacteur électromagnétique de puissance muni d'une bobine réalisée en aluminium. s 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. En particulier, l'invention est mise en oeuvre avec les démarreurs de véhicules équipés de 10 la fonction d'arrêt et de re-démarrage automatique du moteur thermique (fonction dite "stop and start" en anglais). 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 de démarrage du 15 moteur thermique, et d'autre part alimenter le moteur électrique du démarreur permettant d'entraîner le pignon en rotation. A cet effet, le contacteur est doté d'un noyau fixe, d'un noyau mobile, et d'un carter métallique associé à un jeu de bobines. Le noyau mobile est mobile entre une position, dite de repos, dans laquelle le noyau mobile est dans une 20 position éloignée du noyau fixe et une position, dite aimantée, dans laquelle le noyau mobile est en contact avec le noyau fixe suite à l'activation du jeu de bobines générant un champ magnétique d'attraction du noyau mobile vers le noyau fixe. Le noyau mobile est relié, via une tige de liaison, à un levier pivotant destiné 25 à entraîner le déplacement d'un lanceur de pignon du démarreur vers la couronne de démarrage du moteur thermique lorsque le noyau mobile se déplace vers la position aimantée. Une autre extrémité du noyau mobile est destinée à agir sur une extrémité d'une tige de commande portant une plaquette de contact destinée à coopérer avec deux bornes électriques d'un 30 circuit de puissance pour assurer l'alimentation du moteur lorsque le noyau mobile se trouve dans la position aimantée. 2 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 vers sa position aimantée puis le maintien en position aimantée du noyau est assuré par la seule bobine de maintien de manière à s limiter la consommation du jeu de bobines. L'invention vise à améliorer le dispositif existant en proposant un contacteur électromagnétique de puissance de démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile comportant: - un noyau fixe réalisé dans un matériau à base d'acier, 10 - une première bobine, dite bobine d'appel, et - une deuxième bobine, dite bobine de maintien, - la bobine d'appel et la bobine de maintien étant destinées à être alimentées pour déplacer un noyau mobile de sa position de repos vers sa position aimantée, la bobine de maintien étant destinée à être alimentée seule pour 15 maintenir le noyau mobile en position aimantée, caractérisé en ce que la bobine de maintien comporte un fil réalisé en aluminium et en ce qu'une extrémité du fil de la bobine de maintien est connectée électriquement au noyau fixe formant une masse électrique. L'invention permet ainsi, en utilisant une bobine de maintien réalisée à partir 20 d'un fil d'aluminium, de réduire le coût de revient du contacteur électromagnétique. L'invention permet également de faciliter la mise à la masse de la bobine de maintien. On observe toutefois qu'il est impossible de souder directement l'extrémité du fil en aluminium sur le noyau fixe en acier par résistance car les 25 températures de fusion de ces deux matériaux (aluminium et acier) sont très différentes. En outre, il existe une grande différence massique entre ces deux pièces à souder, la plus petite pièce (l'extrémité du fil de la bobine de maintien) ayant la température de fusion la moins élevée. Deux modes de réalisation alternatifs ont été prévus pour résoudre ce problème. 30 Suivant un premier mode de réalisation, l'extrémité du fil de la bobine de maintien est sertie à l'intérieur d'une gorge ménagée dans le noyau fixe. On peut également envisager que ce premier mode de réalisation s'applique 3 dans le cadre d'un contacteur avec une bobine de maintien avec fil en cuivre. Cela améliore la qualité de la liaison électrique. Selon une réalisation, la gorge présente une largeur inférieure à un diamètre de l'extrémité du fil de la bobine de maintien lorsque ladite extrémité du fil est s à l'état non contraint de manière à assurer son maintien par serrage à l'intérieur de la gorge. Selon une réalisation, des portions d'extrémité de la gorge sont rabattues vers l'intérieur de la gorge. Selon une réalisation, la gorge débouche sur une périphérie 10 externe du noyau fixe. Suivant un deuxième mode de réalisation, l'extrémité du fil de la bobine de maintien est insérée à l'intérieur d'une cosse, l'ensemble formé par la cosse et l'extrémité du fil de la bobine de maintien étant soudé sur le noyau fixe. Selon une réalisation, que la cosse est étamée. 15 Selon une réalisation, la cosse est soudée sur une face d'extrémité axiale du noyau fixe. L'invention a également pour objet un démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un contacteur électromagnétique de puissance tel que précédemment défini. 20 L'invention concerne en outre un véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un démarreur pour moteur thermique tel que précédemment défini. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. 25 - La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un contacteur électromagnétique selon la présente invention à l'état repos ; 4 - La figure 2 est une vue en perspective illustrant un premier mode de réalisation d'une connexion de l'extrémité du fil d'une bobine de maintien avec un noyau fixe d'un contacteur de puissance selon l'invention; - La figure 3a est une vue en perspective illustrant un deuxième mode de s réalisation d'une connexion de l'extrémité du fil d'une bobine de maintien avec un noyau fixe d'un contacteur de puissance selon l'invention; - La figure 3b est une vue détaillée d'une cosse utilisée dans le mode de réalisation de la figure 3a soudée sur le noyau fixe. Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même 10 référence d'une figure à l'autre. La figure 1 montre un contacteur 1 utilisé pour commander l'actionnement d'un moteur électrique d'un démarreur de moteur à combustion interne. Le contacteur 1 est doté d'un noyau fixe 2, d'un noyau mobile 3, tous deux en matériau ferromagnétique, et d'un carter métallique 5 dans lequel est agencé 15 un jeu de bobines 6a, 6b montées sur un support annulaire isolant 9. Un axe X correspond à l'axe des bobines 6a, 6b qui est sensiblement confondu avec l'axe du support annulaire 9 et du contacteur 1. Le noyau mobile 3 est apte à se déplacer entre une position de repos représentée sur la figure 1, dans laquelle le noyau mobile 3 est dans une 20 position éloignée du noyau fixe 2, et une position aimantée dans laquelle le noyau mobile 3 vient en contact avec le noyau fixe 2. Une extrémité du noyau mobile 3 est reliée, via une tige de liaison 11 à un levier pivotant 10 (représenté partiellement) qui entraîne le déplacement d'un lanceur de pignon (non représenté) du démarreur vers la couronne de 25 démarrage du moteur thermique lorsque le noyau mobile 3 se déplace vers sa position aimantée. Un ressort dents-contre-dents 12 est comprimé en cas de non pénétration directe du pignon du lanceur dans la couronne de démarrage. En outre, le déplacement du noyau mobile 3 en position aimantée entraîne le 30 déplacement en translation d'une tige de commande 13 entre une position de repos et une position active. Cette tige de commande 13 est munie d'un épaulement 131 et d'une butée 132 solidaire en translation de la tige de commande 13. Une plaquette de contact 17 est montée sur la tige de commande 13. Le passage en position active de la tige de commande 13 provoque la mise en contact de la plaquette de contact 17 avec les bornes s électriques 18, 19 pour alimenter le moteur électrique entraînant la rotation du pignon. La borne d'entrée de puissance 18 est destinée à être reliée à la borne positive de la batterie et la borne de sortie de puissance 19 est destinée à être reliée aux balais positifs du moteur électrique du démarreur. Un ressort d'écrasement 21, monté sur la tige de commande 13, est destiné à maintenir la plaquette de contact 17 en appui sur la butée 132 lorsque la plaquette de contact 17 n'est pas en contact avec les bornes électriques 18, 19 et à se comprimer lorsque la plaquette de contact 17 entre en contact avec les bornes électriques 18, 19. A cet effet, le ressort d'écrasement 21 15 précontraint est agencé entre l'épaulement 131 et la plaquette de contact 17. Par ailleurs, un ressort de rappel 22 est destiné à faciliter le retour de la tige de commande 13 en position de repos lorsque les bobines 6a, 6b ne sont plus alimentées. Plus précisément, le jeu de bobines 6a, 6b comprend une bobine d'appel 6a 20 et une bobine de maintien 6b. Les deux bobines 6a, 6b sont alimentées pour déplacer le noyau mobile 3 de sa position de repos à sa position aimantée puis le maintien en position aimantée du noyau 3 est assuré par la seule bobine de maintien 6b de manière à limiter la consommation du jeu de bobines 6a, 6b. 25 Les bobines 6a, 6b sont montées sur le support isolant 9, lequel est en appui sur une portée du noyau fixe 2. Le noyau fixe 2 comporte des zones d'indexage 23 par rapport au carter 5, tel que montré sur la figure 2. Ces zones d'indexage 23 sont constituées par exemple par des creusures destinées à coopérer avec des protubérances du carter 5 de forme 30 complémentaire. Le noyau fixe 2 est réalisé dans un matériau à base d'acier. La bobine de maintien 6b comporte un fil réalisé en aluminium; tandis que la bobine d'appel 6a comporte un fil réalisé avantageusement en cuivre. En 6 variante, les deux bobines 6a, 6b sont réalisées en aluminium. Le diamètre du fil de la bobine de maintien est plus petit que le diamètre du fil de la bobine d'appel. Dans tous les cas, on utilise un fil émaillé afin d'isoler électriquement entre elles les différentes spires des bobines 6a, 6b. s Une extrémité du fil 25 de la bobine de maintien 6b est connectée électriquement au noyau fixe 2 formant une masse électrique. Suivant un premier mode de réalisation montré sur la figure 2, l'extrémité du fil 25 de la bobine de maintien 6b non dénudée est insérée à l'intérieur d'une gorge 26 ménagée dans le noyau fixe 2. Cette gorge 26 débouche sur une io périphérie externe du noyau fixe 2. On réalise ensuite un sertissage à chaud, consistant à échauffer localement les pièces par passage d'un courant électrique au travers de 2 électrodes,afin de retirer l'émail de l'extrémité du fil 25 de la bobine de maintien 6b et rabattre des portions d'extrémité de la gorge 26 vers l'intérieur 15 de la gorge 26 pour réaliser une connexion électrique et mécanique. Avantageusement, la gorge 26 présente une largeur inférieure à un diamètre de l'extrémité du fil 25 de la bobine de maintien 6b lorsque ladite extrémité du fil 25 est à l'état non contraint de manière à assurer son maintien par serrage à l'intérieur de la gorge 26. 20 Ce mode de réalisation présente l'avantage ne pas nécessiter de pièce supplémentaire pour établir la connexion entre le fil de la bobine de maintien 6b et le noyau fixe 2, ainsi que d'assurer le dénudage du fil pendant le sertissage à chaud. Ce mode de réalisation est également rapide à mettre en oeuvre, dans la mesure où il nécessite uniquement un point de sertissage. 25 Suivant un deuxième mode de réalisation montré sur les figures 3a et 3b, l'extrémité du fil 25 de la bobine de maintien 6b non dénudée est insérée à l'intérieur d'une cosse 28. L'ensemble formé par la cosse 28 et l'extrémité du fil 25 de la bobine de maintien 6b est ensuite soudé sur le noyau fixe 2. Avantageusement, la cosse 28 présente une forme de manchon creux 30 entourant l'extrémité du fil 25. De préférence, la cosse 28 est réalisée en cuivre et est étamée. Dans l'exemple représenté, la cosse 28 est soudée sur 7 une face d'extrémité axiale du noyau fixe 2. Toutefois, en variante, la cosse 28 pourra être soudée à un autre endroit du noyau fixe 2. Ce mode de réalisation présente l'avantage d'assurer le dénudage de l'extrémité du fil 25 de la bobine de maintien 6b pendant l'opération de s soudage de la cosse 28. Ce mode de réalisation est également rapide à mettre en oeuvre, dans la mesure où il nécessite uniquement un point de soudure. Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas Io en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, REVENDICATIONS1. Contacteur électromagnétique de puissance (1) de démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile comportant: - un noyau fixe (2) réalisé dans un matériau à base d'acier, - une première bobine, dite bobine d'appel (6a), et - une deuxième bobine, dite bobine de maintien (6b), - la bobine d'appel (6a) et la bobine de maintien (6b) étant destinées à être alimentées pour déplacer un noyau mobile (3) de sa position de repos vers sa position aimantée, la bobine de maintien (6b) étant destinée à être alimentée seule pour maintenir le noyau mobile (3) en position aimantée, caractérisé en ce que la bobine de maintien (6b) comporte un fil réalisé en aluminium et en ce qu'une extrémité du fil (25) de la bobine de maintien (6b) est connectée électriquement au noyau fixe (2) formant une masse électrique. 2. Contacteur électromagnétique de puissance selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité du fil (25) de la bobine de maintien (6b) est sertie à l'intérieur d'une gorge (26) ménagée dans le noyau fixe (2). 3. Contacteur électromagnétique de puissance selon la revendication 2, caractérisé en ce que la gorge (26) présente une largeur inférieure à un diamètre de l'extrémité du fil (25) de la bobine de maintien (6b) lorsque ladite extrémité du fil (25) est à l'état non contraint de manière à assurer son maintien par serrage à l'intérieur de la gorge (26). 4. Contacteur électromagnétique de puissance selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que des portions d'extrémité de la gorge (26) sont rabattues vers l'intérieur de la gorge (26). 5. Contacteur électromagnétique de puissance selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la gorge (26) débouche sur une périphérie externe du noyau fixe (2). 6. Contacteur électromagnétique de puissance selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité du fil (25) de la bobine de maintien (6b) est insérée à l'intérieur d'une cosse (28), l'ensemble formé par la cosse (28) 9 et l'extrémité du fil (25) de la bobine de maintien (6b) étant soudé sur le noyau fixe (2). 7. Contacteur électromagnétique de puissance selon la revendication 6, caractérisé en ce que la cosse (28) est étamée. 5 8. Contacteur électromagnétique de puissance selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la cosse (28) est soudée sur une face d'extrémité axiale du noyau fixe (2). 9. Démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un contacteur électromagnétique de 10 puissance (1) tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un démarreur pour moteur thermique tel que défini selon la revendication 9.