Brevet FR3152188A1 — publié le 20250221

Contacteur de puissance normalement fermé Contacteur de puissance comprenant une partie fixe et une partie mobile en translation par rapport à la partie fixe sous l’activation d’un actionneur linéaire (12) et selon une direction de déplacement, entre une position de contact et une position de coupure, la position de contact formant une position de repos normalement fermée du contacteur, le déplacement de la partie mobile emportant un contact mobile (24) pour le séparer d’un contact fixe (26) lui faisant face dans une chambre de coupure (22), en écrasant un ressort de pression de contact (28) et un ressort de retour noyau (30), caractérisé en ce que, pour éviter tout rebond de la partie mobile lors du retour de l’actionneur linéaire à sa position de repos, un organe de maintien à effet magnétique fixe cette partie mobile dans la position de contact avant qu’elle ne vienne rebondir du fait des ressorts. Figure pour l’abrégé : Fig. 1. Contacteur de puissance normalement fermé La présente invention se rapporte au domaine des composants de commutation de puissance et elle concerne plus particulièrement un contacteur de puissance électromécanique à ressort normalement fermé. Un contacteur de puissance est un dispositif électromécanique comportant, dans le cas considéré ici, un actionneur linéaire agissant via une tige de manœuvre sur le déplacement de contacts mobiles vers des contacts fixes, tous deux se faisant face dans une chambre de coupure du contacteur. Le déplacement de la tige de manœuvre d’une position de repos dans laquelle les contacts mobiles et les contacts fixes sont en contact mécanique (on parle ici d’un contacteur dit « normalement fermé » dans lequel un courant électrique peut circuler entre les contacts de puissance ainsi fermés lorsque l’actionneur n’est pas activé) à une position de coupure (au bout d’une course de l’ordre de Lors de la coupure de l’alimentation électrique de l’actionneur, les contacts mobiles vont retourner à leur position initiale de repos et se refermer sur les contacts fixes. Le noyau mobile, la tige de manœuvre et les contacts mobiles forment alors ensemble une masse suspendue au ressort de retour noyau qui du fait de cette désactivation subit un choc avec les contacts fixes puis des oscillations liées au coefficient d’amortissement de ce ressort, engendrant des rebonds des contacts mobiles et réduisant notablement les performances du contacteur, jusqu’à possiblement aboutir à un collage des contacts entre eux rendant inopérant le contacteur. Une solution courante pour éviter ces rebonds est d’augmenter la raideur des ressorts et en particulier celui de retour noyau. Toutefois, cette solution, si elle semble simple à mettre en place, nécessite d’avoir un actionneur beaucoup plus puissant et donc plus volumineux et lourd, ce qui n’est pas acceptable pour une utilisation dans les circuits électriques aéronautiques. La présente invention a donc pour but principal de proposer un contacteur de puissance qui puisse s’affranchir des habituels rebonds au retour à son état initial de repos et donc d’améliorer le pouvoir de fermeture (courant maximal pour lequel les contacts peuvent se refermer sans se souder). Un autre but est d’obtenir ce résultat sans modification de l’actionneur, de la chambre de coupure ou des propriétés mécaniques du contacteur et notamment de celles de ces ressorts. Ces buts sont atteints par un contacteur de puissance comprenant une partie fixe et une partie mobile en translation par rapport à la partie fixe sous l’activation d’un actionneur linéaire et selon une direction de déplacement, entre une position de contact et une position de coupure, la position de contact formant une position de repos normalement fermée du contacteur, le déplacement de la partie mobile emportant un contact mobile pour le séparer d’un contact fixe lui faisant face dans une chambre de coupure, en écrasant un ressort de pression de contact et un ressort de retour noyau, caractérisé en ce que, pour éviter tout rebond de la partie mobile lors du retour de l’actionneur linéaire dans sa position de repos, un organe de maintien à effet magnétique fixe cette partie mobile dans la position de contact avant qu’elle ne vienne rebondir du fait des ressorts. Ainsi, l’ajout d’un maintien magnétique évite les collages entre contacts et augmente le pouvoir de coupure sous courant de court-circuit. Les rebonds sont supprimés sans modifier les propriétés élastiques des ressorts en place. De préférence, l’organe de maintien à effet magnétique est monté à l’extérieur de la chambre de coupure. Avantageusement, l’organe de maintien à effet magnétique comprend deux aimants encadrés chacun par deux plaquettes et un retour magnétique, le retour magnétique étant solidaire de la partie mobile et le sens d’aimantation de chacun des deux aimants est configuré pour exercer chacun un effort magnétique dans la direction de déplacement. De préférence, les plaquettes et le retour magnétique sont en fer pur ou en acier faiblement allié. Avantageusement, l’effort magnétique exercé conjointement par les deux aimants est inférieur à 5 Newton. De préférence, les plaquettes sont positionnées entre une butée basse et une butée haute avec un débattement maximal Jb, Jb étant supérieur à un jeu mécanique Ja existant entre les plaquettes et le retour magnétique. Selon le mode réalisation envisagé, le contacteur peut être à pôles multiples, typiquement bipolaire ou tripolaire, alors soit un seul organe de maintien à effet magnétique retient la partie mobile de l’ensemble des pôles ou le contacteur de puissance comprend un organe de maintien à effet magnétique par pôle. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif et sur lesquels : FIG. 1 la FIG. 1 illustre un contacteur de puissance conforme à l’invention, FIG. 1 la FIG. 1 détaille l’organe de maintien à effet magnétique du contacteur de la FIG. 1 , et FIG. 2 la FIG. 2 est une vue de côté de l’organe de maintien à effet magnétique de la FIG. 2 montant le dispositif de compensation de jeux. Comme il a été expliqué en préambule, dans un contacteur de puissance à ressorts normalement fermé, les rebonds à la fermeture sont un problème récurrent. Le principe de l’invention repose sur l’ajout d’un organe de maintien à effet magnétique qui permet de supprimer ces rebonds sans modifier les propriétés mécaniques du contacteur. Celui-ci vient figer les masses mobiles en position fermée avant que ces masses ne viennent rebondir du fait des ressorts. Plus précisément, l’organe de maintien à effet magnétique permet d’éviter les rebonds de la partie mobile du contacteur et, par conséquent, la transmission non souhaitée de rebonds au contact mobile. Les propriétés mécaniques du contacteur ne sont pas impactées car ni la chambre de coupure ni l’actionneur du contacteur qui en constituent les éléments critiques, ne sont modifiés. La FIG. 1 illustre un contacteur de puissance normalement fermé en position de repos conforme à l’invention. Un tel contacteur de puissance 10 comprend classiquement une partie fixe et une partie mobile en translation par rapport à la partie fixe sous l’action d’un actionneur linéaire 12 et selon une direction de déplacement, entre une position de contact et une position de coupure, la position de contact formant la position de repos normalement fermée du contacteur. L’actionneur linéaire est monté dans un corps en forme de pot 14 fermée à une extrémité par une culasse 16 et dans laquelle est guidée un noyau mobile 18 sortant du corps à son autre extrémité, le noyau mobile portant à son extrémité une tige de manœuvre 20 pénétrant une chambre de coupure 22 fermée par un couvercle 22A. Sur la tige de manœuvre est monté un contact mobile 24 supportant les pastilles de contacts mobiles 24A. Ces pastilles de contacts mobiles font face dans la chambre de coupure à des pastilles de contacts fixes 26A reliés à un contact fixe 26 et maintenus en contact par un ressort de pression de contact 28 prenant appui entre le contact mobile et une paroi interne de la chambre de coupure. Entre la culasse 16 et le noyau mobile 18 est monté un ressort de retour noyau 30. Selon l’invention, l’organe de maintien à effet magnétique 40 est monté sur la tige de manœuvre 20 entre le corps 14 recevant l’actionneur 12 et la chambre de coupure 22, afin de créer une force magnétique suffisante pour accoster la partie mobile, comprenant le contact mobile 24, la tige de manœuvre 20 et le noyau mobile 18, à la fermeture du contacteur et éviter que cette partie mobile ne rebondisse par sa déformation élastique lorsqu’elle arrive en butée. Cette force magnétique ne doit toutefois pas être trop forte pour ne pas perturber la dynamique lors de l’ouverture et elle est calibrée pour être inférieure à l’effort exercé par le ressort de pression de contact 28 qui permet de décoller les contacts mobiles 24A de leurs positions fermées. Elle est de toute façon absorbée par le moteur car les efforts demandés ne sont pas dans sa zone critique d’utilisation. La FIG. 1 détaille plus précisément l’organe de maintien à effet magnétique qui est formé d’une partie fixe comprenant deux aimants 42, quatre plaquettes 44 encadrant deux à deux un aimant, une butée basse 46 et une butée haute 48 pour limiter entre elles la position des plaquettes et d’une partie mobile comprenant un retour magnétique 50 solidaire de la tige de manœuvre 20 via un plateau 52 et des vis de fixation 54 traversant ce plateau et le retour magnétique. Le sens d’aimantation de chacun des deux aimants qui permet d’avoir un effort dans la direction de déplacement de la tige de manœuvre 20 est illustré par la boucle de champs magnétique 56. Le retour magnétique et les plaquettes sont avantageusement en fer pur ou en acier faiblement allié. Tel qu’illustré, dans la position de repos du contacteur de puissance, c’est-à-dire avec les contacts mobiles 24A en contact avec les contacts fixes 26A, les quatre plaquettes fixes 44 sont en contact avec le retour magnétique mobile 50 qui est plaqué sur elles sous l’effet de l’attraction des deux aimants 42. Lors de l’ouverture du contacteur de puissance, l’actionneur 12 qui dispose d’une force magnétique largement suffisante pour contrer les efforts magnétiques générés par les deux aimants 42, va entrainer, en direction de la culasse 16, le déplacement de la tige de manœuvre 20 et, avec elle, celui du retour magnétique 50 dont elle est solidaire, détachant ce dernier des plaquettes 44. Lors de la fermeture du contacteur de puissance (et donc son retour dans la position de repos par désactivation de l’actionneur linéaire 12), les efforts magnétiques des aimants 42 vont contrer les éventuels rebonds mécaniques transmis par le ressort de pression de contact 28 et le ressort de retour noyau 30 à la tige de manœuvre 20 et empêcher ainsi tout effort de recul. Selon les tolérances des pièces composant le contacteur de puissance, un jeu plus ou moins important peut exister entre les plaquettes 44 et le retour magnétique 50, et ce jeu, appelé entrefer, influe sur les efforts magnétiques. Or, avec l’invention, il est préférable d’avoir un effort toujours constant. La FIG. 2 illustre le dispositif de compensation des jeux alors mis en place pour autoriser une éventuelle correction dans la position des plaquettes. Ja représente le jeu mécanique possible entre les plaquettes 44 et le retour magnétique 50. Les plaquettes 44 peuvent se retrouver positionnées entre la butée basse 46 et la butée haute 48 suivant un débattement maximal Jb. En choisissant Jb supérieur à Ja, le dispositif permet la compensation des jeux mécaniques sans en détériorer les performances magnétiques. On notera que si les figures précédentes présentent essentiellement un contacteur à simple pôle, l’homme du métier saura tout à fait y substituer un contacteur à multiples pôles, par exemple bipolaire ou tripolaire, sans faire preuve d’activité inventive. Dans ces configurations multipolaires, un seul organe de maintien à effet magnétique peut être utilisé qui retient les masses mobiles de l’ensemble des pôles ou bien un organe de maintien à effet magnétique par pôle. Le principe de l’invention reste le même et est toujours de contrer les efforts de recul provoqués par les rebonds de ces masses mobiles. Contacteur de puissance comprenant une partie fixe et une partie mobile en translation par rapport à la partie fixe sous l’activation d’un actionneur linéaire (12) et selon une direction de déplacement, entre une position de contact et une position de coupure, la position de contact formant une position de repos normalement fermée du contacteur, le déplacement de la partie mobile emportant un contact mobile (24) pour le séparer d’un contact fixe (26) lui faisant face dans une chambre de coupure (22), en écrasant un ressort de pression de contact (28) et un ressort de retour noyau (30), caractérisé en ce que, pour éviter tout rebond de la partie mobile lors du retour de l’actionneur linéaire à sa position de repos, un organe de maintien à effet magnétique (40) fixe ladite partie mobile dans la position de contact avant qu’elle ne vienne rebondir du fait des ressorts. Contacteur de puissance selon la revendication 1, dans lequel l’organe de maintien à effet magnétique (40) est monté à l’extérieur de la chambre de coupure (22). Contacteur de puissance selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel l’organe de maintien à effet magnétique (40) comprend deux aimants (42) encadrés chacun par deux plaquettes (44) et un retour magnétique (50), le retour magnétique étant solidaire de la partie mobile et le sens d’aimantation de chacun des deux aimants est configuré pour exercer chacun un effort magnétique dans la direction de déplacement. Contacteur de puissance selon la revendication 3, dans lequel les plaquettes (44) et le retour magnétique (50) sont en fer pur ou en acier faiblement allié. Contacteur de puissance selon l’une des revendications 3 ou 4, dans lequel l’effort magnétique exercé conjointement par les deux aimants (42) est inférieur à 5 Newton. Contacteur de puissance selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel les plaquettes (44) sont positionnées entre une butée basse (46) et une butée haute (48) avec un débattement maximal Jb, Jb étant supérieur à un jeu mécanique Ja existant entre les plaquettes (44) et le retour magnétique (50). Contacteur de puissance selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le contacteur est à pôles multiples, typiquement bipolaire ou tripolaire. Contacteur de puissance selon la revendication 7, dans lequel un seul organe de maintien à effet magnétique retient la partie mobile de l’ensemble des pôles. Contacteur de puissance selon la revendication 7, comprenant un organe de maintien à effet magnétique par pôle. Utilisation d’un contacteur de puissance selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 pour assurer la coupure d’un circuit électrique aéronautique.