EP1544993A2 - Gamme d'actionneurs electriques pour portes et procede de realisation de cette gamme - Google Patents

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EP1544993A2
EP1544993A2 EP04029789A EP04029789A EP1544993A2 EP 1544993 A2 EP1544993 A2 EP 1544993A2 EP 04029789 A EP04029789 A EP 04029789A EP 04029789 A EP04029789 A EP 04029789A EP 1544993 A2 EP1544993 A2 EP 1544993A2
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EP
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range
actuator
converter
actuators
nominal
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Serge Bruno
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Somfy SA
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Somfy SA
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
    • E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
    • E05F15/60—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators
    • E05F15/603—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors

Definitions

  • the invention relates to a range of actuators according to the preamble of claim 1. It still relates to a method of making of a range of electric actuators, a method of producing a electric actuator and an actuator made according to this method.
  • Doors fitted to buildings or gates have varied dimensions and the choice of materials used is reflected considerably on the mass and inertia of moving parts and, consequently, on the torques necessary to maneuver them. In some cases, compensation schemes are provided for counterweight or springs.
  • the actuators most often comprise a motor of the type to DC current that is powered from the AC network through a continuous AC converter.
  • the supply of increasing power can then be offered either by the actuator range structure presented in Figure 1, either by the actuator range structure presented at figure 2.
  • the current motors continuous MDC11, MDC12 and MDC13 have the same rated voltage U1 and their nominal intensity is for example respectively I1, 1.5 x I1 and 2 x I1.
  • the PS 10 converter used must be able to provide the most important of the three currents. It is therefore oversized in cases where it is used to power the MDC11 and MDC12 engines. This is all more economically penalizing than low power actuators generally correspond to the largest quantities requested by the market.
  • a known solution to the previous problem is to use the range actuators shown in Figure 2.
  • This range uses the same MDC21, MDC22 and MDC23 motors than those used in the range previous, respectively MDC11, MDC12 and MDC13.
  • each PS21, PS22 and PS23 converter is respectively sized to provide, for example, under the same DC voltage U1, a rated current I1, 1.5 x I1 or 2 x I1.
  • U1 DC voltage
  • I1 1.5 x I1
  • 2 x I1 1.5 x I1
  • this solution is a problem. Indeed, it is necessary organize the manufacture of different converters. This results in a cost multiple reference management for the manufacturer and a dispersion of production volumes increasing the unit price of converters and therefore that of the actuators.
  • a maneuvering device of a closure element comprises an electric motor DC powered by an AC-DC converter whose entrance is connected to the sector.
  • the converter includes a means of adjusting the output voltage of the converter acting on a controlled switch. This means of adjusting the voltage supply allows the motor to run at different speeds to drive the closure element at different speeds.
  • the object of the invention is to provide a range of actuators improving known actuator ranges and providing a solution to the problem supra.
  • the invention makes it possible to reduce management costs and manufacturing the range of actuators.
  • the range of electric actuators according to the invention is characterized by the characterizing part of claim 1.
  • power components are usually grouped into two voltage classes, LV (low voltage) and TBT (very low voltage), and that within the TBT class, it is the intensity that dimension the components.
  • LV low voltage
  • TBT very low voltage
  • a 60V transistor may indifferently work at voltages of 24 or 48 V, but it will choose different components depending on whether the rated current is 10 or 20 A.
  • the method of producing a range of electric actuators according to the invention is characterized by the characterizing part of the claim 7.
  • the method of producing an electric actuator according to the invention is characterized by the characterizing part of claim 8.
  • the actuator according to the invention is produced according to the defined method previously.
  • the invention also relates to an actuator of a range of actuators carried out according to the method defined above.
  • the attached drawing represents, by way of example, two modes of embodiment of a range of actuators according to the invention.
  • FIG. 1 is a diagram of a first range of actuators of different powers known from the prior art.
  • FIG. 2 is a diagram of a second range of actuators of different powers known from the prior art.
  • FIG. 3 is a diagram of a range of power actuators different according to the invention.
  • FIG. 4 is a diagram of one of the actuators composing a range according to a first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram of one of the actuators composing a range according to a second embodiment.
  • the range shown in Figure 3 is composed of three actuators of respective powers PM, 1.5 x PM and 2 x PM.
  • the converters 3 have the same structure and in particular the same power components. They provide, by simple modification or setting of a control circuit any of the three nominal voltages of the MDC31, MDC32 or MDC 33 motors. it is therefore not necessary to replace such a component that a transformer or a power transistor, influencing the sizing and the cost of such a converter.
  • An actuator 1 according to a first embodiment is represented more in detail in Figure 4. This actuator is powered by the mains represented by the LP and LN neutral phase wires. It allows to operate a door 2.
  • the actuator 1 comprises an AC / DC converter 3a and a DC motor 4.
  • the converter is of the switching type.
  • the mains voltage is rectified by a rectifying device 7 and is used to charge a capacitor 8 disposed between the terminals output of the converter 3a.
  • the charge of capacitor 8 is controlled by a transistor 5 controlled by a control circuit 6.
  • This control circuit includes a selector 9 for adjusting the voltage Release. The selector makes it possible to act on the conditions of blocking and turning on the transistor.
  • the adjustment of the output voltage of the converter 3a can in particular be performed by manipulating a switch or moving a setting jumper.
  • Any AC-DC converter may be suitable for implementation of the invention, provided that its structure allows a great dynamic output voltage without having to modify the components of its power circuit.
  • the converter is of the "synchronous" type by sector.
  • it contains a switch controlled at a frequency equal to once or twice the frequency sector.
  • Such a converter is described in detail in the patent US 4,001,668 or pages 5-11 of the application WO 03/030344. These converters are characterized by a great dynamic in tension output or input voltage.
  • a second embodiment of actuator 1 ' is shown in FIG. Figure 5. This actuator is powered by the sector represented by the wires LP phase and LN neutral. It allows to operate a door 2.
  • the actuator 1 comprises an AC / DC converter 3b and a DC motor 4.
  • the converter 3b is of type transformer and rectifier.
  • the AC voltage of the sector is lowered by a transformer 10, then is rectified by a device rectifier 14 such as a diode bridge for charging a capacitor 8 disposed between the output terminals of the converter 3b.
  • the transformer 10 comprises a carcass of material ferromagnetic around which are wound a primary winding 11 powered by the mains voltage and three secondary windings 12a, 12b and 12c. These windings can, thanks to means of connection 13, be connected in different configurations for supply the rectifier device under three different voltages. For change the output voltage of such a converter, just change the state of switches resulting in a different connection the different secondary windings between them.
  • a selector 15 makes it possible to control the state of switches (no shown) in the connection means 13 to output the desired voltage.
  • the different secondary windings may consist of coils of the same number of turns.
  • three windings are selected coils of the same number of turns and connect one, two or three of these windings in parallel to the input of the rectifier to feed a 12V motor, two of these series windings are connected to the rectifier input to power a 24V motor and connect the three windings in series at the input of the rectifier to power a 36V motor.
  • two secondary windings of number of different turns, giving respectively 12V and 24V voltages.
  • the means of connection 13 then make it possible to select one of the two windings or carry out their serialization.
  • the transformer may present several primary windings and a secondary winding.
  • the different primary windings are then connected to the sector according to different configurations to obtain the desired output voltage.
  • This variant has a disadvantage. Constraints of sizing require the realization of a transformer whose Empty energy consumption is important.

Landscapes

  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)

Abstract

La gamme d'actionneurs comprend des actionneurs électriques (1) de différentes puissances destinés à être alimentés par le secteur alternatif (LP, LN) et à actionner des éléments mobiles (2) de fermeture, d'occultation ou de protection solaire du bâtiment, chaque actionneur (1) comprenant un convertisseur alternatif - continu (3a) et un moteur à courant continu (4). Elle est caractérisée en ce que les moteurs (4) présentent au moins approximativement le même courant nominal et des tensions nominales différentes et en ce que les convertisseurs (3a) utilisés dans la gamme présentent les mêmes composants de puissance (5, 7, 8) et un moyen de réglage (9, 6) de leur tension de sortie.

Description

L'invention se rapporte à une gamme d'actionneurs selon le préambule de la revendication 1. Elle concerne encore un procédé de réalisation d'une gamme d'actionneurs électriques, un procédé de réalisation d'un actionneur électrique et un actionneur réalisé selon ce procédé.
Les portes équipant les bâtiments ou les portails présentent des dimensions variées et le choix des matériaux utilisés se répercute considérablement sur la masse et l'inertie des éléments mobiles et, par conséquent, sur les couples nécessaires à la manoeuvre de ceux-ci. Dans certains cas, il est prévu des dispositifs de compensation par contrepoids ou par ressorts.
Les fabricants d'actionneurs permettant la manoeuvre automatique de telles portes sont le plus souvent confrontés à la nécessité de proposer une gamme d'actionneurs présentant des caractéristiques de puissance différentes, afin d'être en adéquation avec les caractéristiques de la porte ou du portail.
Les actionneurs comprennent le plus souvent un moteur du type à courant continu qui est alimenté à partir du réseau alternatif par le biais d'un convertisseur alternatif continu. L'offre de puissance croissante peut alors être offerte soit par la structure de gamme d'actionneurs présentée à la figure 1, soit par la structure de gamme d'actionneurs présentée à la figure 2.
Dans le cas de la gamme représentée à la figure 1, les moteurs à courant continu MDC11, MDC12 et MDC13 présentent la même tension nominale U1 et leur intensité nominale vaut par exemple respectivement I1, 1.5 x I1 et 2 x I1. Ainsi, la puissance des différents moteurs vaut respectivement P1, 1.5 x P1 et 2 x P1, avec P1 = U1 x I1.
Le convertisseur PS 10 utilisé doit être apte à fournir le plus important des trois courants. Il est donc surdimensionné dans les cas où il est utilisé pour alimenter les moteurs MDC11 et MDC12. Ceci est d'autant plus pénalisant économiquement que les actionneurs de faible puissance correspondent généralement aux plus grandes quantités demandées par le marché.
Une solution connue au problème précédent consiste, à utiliser la gamme d'actionneurs représentés à la figure 2. Cette gamme utilise les mêmes moteurs MDC21, MDC22 et MDC23 que ceux utilisés dans la gamme précédente, respectivement MDC11, MDC12 et MDC13. En revanche, chaque convertisseur PS21, PS22 et PS23, est respectivement dimensionné pour fournir, par exemple, sous une même tension continue U1, un courant nominal I1, 1.5 x I1 ou 2 x I1. Il existe ainsi une parfaite adéquation entre les différents convertisseurs PS21, PS22, PS23 et les moteurs. Cependant, cette solution pose un problème. En effet, il faut organiser la fabrication de différents convertisseurs. Il en résulte un coût de gestion de références multiples pour le fabricant et une dispersion des volumes de production renchérissant le prix unitaire des convertisseurs et donc celui des actionneurs.
Il est connu de la demande DE 195 47 965 un dispositif de manoeuvre d'un élément de fermeture. Ce dispositif comprend un moteur électrique à courant continu alimenté par un convertisseur de tension alternatif-continu dont l'entrée est reliée au secteur. Le convertisseur comprend un moyen de réglage de la tension de sortie du convertisseur agissant sur un interrupteur commandé. Ce moyen de réglage de la tension d'alimentation permet de faire tourner le moteur à différentes vitesses pour entraíner l'élément de fermeture à différentes vitesses.
Dans le domaine éloigné de l'outillage électroportatif de bricolage, il est connu de la demande WO 01/69755 un dispositif de conversion de tension amovible destiné à permettre l'alimentation successive de plusieurs outils de différents types. Ce dispositif présente des moyens de réglage permettant d'adapter sa tension de sortie aux tensions nominales des outils. L'objet de cette demande est de fournir un dispositif permettant la suppression du filtre habituellement utilisé en sortie des convertisseurs alternatif-continu et ce dispositif est utilisé pour l'alimentation de moteurs universels.
Le but de l'invention est de fournir une gamme d'actionneurs améliorant les gammes d'actionneur connues et apportant une solution au problème précité. En particulier, l'invention permet de réduire les coûts de gestion et de fabrication de la gamme d'actionneurs.
La gamme d'actionneurs électriques selon l'invention est caractérisée par la partie caractérisante de la revendication 1. Ces caractéristiques permettent au fabricant d'actionneurs d'utiliser le même modèle de convertisseur de tension pour réaliser toute une gamme d'actionneurs présentant des puissances variables. Ceci permet de faire baisser le prix de revient du modèle de convertisseur de tension utilisé (par une augmentation du volume de production) et de simplifier les procédures de fabrication des actionneurs (une même référence de convertisseur étant utilisée dans toute la gamme d'actionneurs).
Il faut noter que les composants de puissance sont généralement regroupés en deux classes de tension, BT (basse tension) et TBT (très basse tension), et qu'à l'intérieur de la classe TBT, c'est l'intensité qui dimensionne les composants. Par exemple, un transistor 60 V pourra indifféremment travailler à des tensions de 24 ou 48 V, mais il faudra choisir des composants différents selon que l'intensité nominale est 10 ou 20 A.
Des variantes de réalisation de la gamme d'actionneurs selon l'invention sont définies par les revendications dépendantes 2 à 6.
Le procédé de réalisation d'une gamme d'actionneurs électriques selon l'invention est caractérisé par la partie caractérisante de la revendication 7.
Le procédé de réalisation d'un actionneur électrique selon l'invention est caractérisé par la partie caractérisante de la revendication 8.
L'actionneur selon l'invention est réalisé selon le procédé défini précédemment.
L'invention porte également sur un actionneur d'une gamme d'actionneurs réalisée selon le procédé défini précédemment.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux modes de réalisation d'une gamme d'actionneurs selon l'invention.
La figure 1 est un schéma d'une première gamme d'actionneurs de puissances différentes connue de l'art antérieur.
La figure 2 est un schéma d'une deuxième gamme d'actionneurs de puissances différentes connue de l'art antérieur.
La figure 3 est un schéma d'une gamme d'actionneurs de puissances différentes selon l'invention.
La figure 4 est un schéma d'un des actionneurs composant une gamme selon un premier mode de réalisation.
La figure 5 est un schéma d'un des actionneurs composant une gamme selon un deuxième mode de réalisation.
La gamme représentée à la figure 3 est composée de trois actionneurs de puissances respectives PM, 1.5 x PM et 2 x PM. Les moteurs utilisés MDC31, MDC32 et MDC33 présentent le même courant nominal I3, mais sont bobinés pour présenter des tensions nominales U3, 1.5 x U3, et 2 x U3, par exemple : 24, 36 et 48 volts avec U3 = 24 volts.
Les convertisseurs 3 présentent la même structure et en particulier les mêmes composants de puissance. Ils fournissent, par simple modification ou réglage d'un circuit de commande l'une ou l'autre des trois tensions nominales des moteurs MDC31, MDC32 ou MDC 33. Il n'est par conséquent pas nécessaire de remplacer de composant tel qu'un transformateur ou un transistor de puissance, influençant le dimensionnement et le coût d'un tel convertisseur.
Un actionneur 1 selon un premier mode de réalisation est représenté plus en détail à la figure 4. Cet actionneur est alimenté par le secteur représenté par les fils de phase LP et de neutre LN. Il permet d'actionner une porte 2.
L'actionneur 1 comprend un convertisseur alternatif - continu 3a et un moteur à courant continu 4. Le convertisseur est du type à découpage. La tension du secteur est redressée par un dispositif de redressement 7 et est utilisée pour charger un condensateur 8 disposé entre les bornes de sortie du convertisseur 3a. La charge du condensateur 8 est commandée par un transistor 5 piloté par un circuit de commande 6. Ce circuit de commande comprend un sélecteur 9 de réglage de la tension de sortie. Le sélecteur permet d'agir sur les conditions de blocage et de mise en conduction du transistor.
Le réglage de la tension de sortie du convertisseur 3a peut en particulier être réalisée par manipulation d'un commutateur ou déplacement d'un cavalier de réglage.
Tout convertisseur alternatif - continu peut convenir à la mise en oeuvre de l'invention, pourvu que sa structure permette une grande dynamique de tension de sortie sans qu'il soit nécessaire de modifier les composants de son circuit de puissance.
De manière préférée, le convertisseur est de type « synchrone » par rapport au secteur. On entend par-là qu'il contient un interrupteur commandé à une fréquence égale à une fois ou deux fois la fréquence du secteur. Un tel convertisseur est décrit en détail dans le brevet US 4,001,668 ou aux pages 5 à 11 de la demande WO 03/030344. Ces convertisseurs sont caractérisés par une grande dynamique en tension de sortie ou en tension d'entrée.
Pour modifier la tension de sortie d'un tel convertisseur, il suffit d'ajuster ou modifier un ou plusieurs composants dans le circuit de commande. Cet ajustement ou modification ne concerne que des composants de bas niveau et est par conséquent pratiquement sans influence sur le coût du convertisseur.
Un deuxième mode de réalisation d'actionneur 1' est représenté à la figure 5. Cet actionneur est alimenté par le secteur représenté par les fils de phase LP et de neutre LN. Il permet d'actionner une porte 2.
L'actionneur 1' comprend un convertisseur alternatif - continu 3b et un moteur à courant continu 4. Le convertisseur 3b est du type à transformateur et redresseur. La tension alternative du secteur est abaissée par un transformateur 10, puis est redressée par un dispositif redresseur 14 tel qu'un pont de diodes pour charger un condensateur 8 disposé entre les bornes de sortie du convertisseur 3b.
Le transformateur 10 comprend une carcasse en matériau ferromagnétique autour de laquelle sont bobinés un enroulement primaire 11 alimenté par la tension du secteur et trois enroulements secondaires 12a, 12b et 12c. Ces enroulements peuvent, grâce à des moyens de connexion 13, être branchés selon différentes configurations pour alimenter le dispositif redresseur sous trois tensions différentes. Pour modifier la tension de sortie d'un tel convertisseur, il suffit de modifier l'état d'interrupteurs ayant pour conséquence de connecter différemment les différents enroulements secondaires entre eux. A cet effet, un sélecteur 15 permet de commander l'état d'interrupteurs (non représentés) dans les moyens de connexion 13 pour obtenir en sortie la tension désirée.
Les différents enroulements secondaires peuvent être constitués par des bobinages de même nombre de spires.
Par exemple dans le cas de l'utilisation d'un tel convertisseur pour l'alimentation de moteurs 12V, 24V et 36V, on choisit trois enroulements secondaires de même nombre de spires et on connecte un, deux ou trois de ces enroulements en parallèle à l'entrée du redresseur pour alimenter un moteur 12V, on connecte deux de ces enroulements en série à l'entrée du redresseur pour alimenter un moteur 24V et on connecte les trois enroulements en série à l'entrée du redresseur pour alimenter un moteur 36V. Bien entendu, on peut aussi dans cet exemple choisir deux enroulements secondaires de nombre de spires différents, donnant respectivement des tensions de 12V et 24V. Les moyens de connexion 13 permettent alors de sélectionner l'un des deux enroulements ou de réaliser leur mise en série.
Dans une variante de réalisation, le transformateur peut présenter plusieurs enroulements primaires et un enroulement secondaire. Les différents enroulements primaires sont alors connectés au secteur selon différentes configurations pour obtenir la tension de sortie désirée. Cette variante, présente cependant un inconvénient. Des contraintes de dimensionnement imposent la réalisation d'un transformateur dont la consommation énergétique à vide est importante.
On notera que l'invention est décrite dans le cas d'actionneurs pour portes de garage ou portails mais elle peut être appliquée de même à des actionneurs destinés à la manoeuvre d'autres équipements tels que des volets roulants ou des stores.

Claims (9)

  1. Gamme d'actionneurs électriques (1 ; 1') de différentes puissances destinés à être alimentés par le secteur alternatif (LP, LN) et à actionner des éléments mobiles (2) de fermeture, d'occultation ou de protection solaire du bâtiment, chaque actionneur (1 ; 1') comprenant un convertisseur alternatif - continu (3a ; 3b) et un moteur à courant continu (4), caractérisée en ce que les moteurs (4) présentent au moins approximativement le même courant nominal et des tensions nominales différentes et en ce que les convertisseurs (3a ; 3b) utilisés dans la gamme présentent les mêmes composants de puissance (5, 7, 8 ; 8, 10, 14) et un moyen de réglage (9, 6 ; 13, 15) de leur tension de sortie.
  2. Gamme d'actionneurs électriques (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les convertisseurs (3a) utilisés dans la gamme sont de type à découpage.
  3. Gamme d'actionneurs électriques (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les convertisseurs (3b) utilisés dans la gamme sont de type à transformateur et redresseur.
  4. Gamme d'actionneurs électriques (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce que les convertisseurs (3b) comprennent chacun un transformateur présentant plusieurs enroulements secondaires (12a, 12b, 12c).
  5. Gamme d'actionneurs (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de réglage (9, 6 ; 13, 15) de la tension de sortie des convertisseurs comprennent un sélecteur de tension (9 ; 15).
  6. Gamme d'actionneurs (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, sous leur tension nominale, les différents moteurs (4) tournent au moins approximativement à la même vitesse
  7. Procédé de réalisation d'une gamme d'actionneurs électriques (1), destinés à être alimentés par le secteur alternatif (LP, LN) et à actionner des éléments mobiles (2) de fermeture, d'occultation ou de protection solaire du bâtiment, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
    déterminer les puissances nominales des actionneurs (1) nécessaires à l'actionnement des différents éléments mobiles (2) de fermeture, d'occultation ou de protection solaire,
    choisir pour chaque actionneur un moteur de puissance nominale suffisante parmi des moteurs à courant continu présentant une intensité nominale au moins approximativement égale,
    choisir pour chaque actionneur un même convertisseur à tension de sortie ajustable et tel que le produit de la plus grande des tensions de sortie par l'intensité nominale des moteurs est au moins égal à la plus grande des puissances nominales des actionneurs de la gamme,
    régler les tensions de sortie des convertisseurs pour les adapter aux tensions nominales des moteurs choisis, les tensions nominales étant déduites des puissances nominales choisies et de l'intensité nominale,
    connecter les bornes de sortie des convertisseurs aux bornes des moteurs.
  8. Procédé de réalisation d'un actionneur électrique (1) comprenant un convertisseur (3a ; 3b), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
    déterminer la puissance minimale nécessaire de l'actionneur (1 ),
    choisir un moteur (4) de puissance nominale suffisante parmi des moteurs à courant continu présentant une intensité nominale au moins approximativement égale,
    régler la tension de sortie du convertisseur (3a ; 3b) pour l'adapter à la tension nominale du moteur (4),
    connecter les bornes de sortie du convertisseur (3a ; 3b) aux bornes du moteur (4).
  9. Actionneur (1) réalisé selon le procédé de la revendication précédente.
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