FR3083640A1 - ELECTROMAGNETIC POWER CONTACTOR PROVIDED WITH AN ALUMINUM REEL - Google Patents
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Abstract
La présente invention porte principalement sur un contacteur électromagnétique de puissance 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 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 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.The present invention relates mainly to an electromagnetic starter power contactor for a thermal engine of a motor vehicle comprising: - a fixed core (2) made of a steel-based material, - a first coil, called the take-up coil (6a ), and - a second coil, called the holding coil (6b), - the take-up coil (6a) and the holding coil (6b) being intended to be powered to move a movable core from its rest position to its magnetized position, the holding coil (6b) being intended to be supplied alone to maintain the movable core in the magnetized position, characterized in that the holding coil (6b) comprises a wire made of aluminum and in that one end of the wire (25) of the retaining coil (6b) is electrically connected to the fixed core (2) forming an electrical ground.
Description
CONTACTEUR ÉLECTROMAGNÉTIQUE DE PUISSANCE MUNI D'UNE BOBINE RÉALISÉE EN ALUMINIUMELECTROMAGNETIC POWER CONTACTOR WITH AN ALUMINUM REEL
La présente invention porte sur un contacteur électromagnétique de puissance muni d'une bobine réalisée en aluminium.The present invention relates to an electromagnetic power contactor provided with a coil made of aluminum.
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 la fonction d’arrêt et de re-démarrage automatique du moteur thermique (fonction dite stop and start en anglais).The present invention finds a particularly advantageous application in the field of electromagnetic contactors for a power circuit, in particular for an electric motor of a starter of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle. In particular, the invention is implemented with vehicle starters equipped with the automatic engine stop and restart function (so-called stop and start function).
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 moteur thermique, et d'autre part alimenter le moteur électrique du démarreur permettant d'entraîner le pignon en rotation.In a manner known per se, a contactor has two roles, on the one hand, moving the launcher supporting the starter pinion by means of a pivoting lever so as to allow the gear of the pinion on the starter ring of the heat engine, and on the other hand supply the electric motor of the starter making it possible to drive the pinion in 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 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.For this purpose, the contactor has a fixed core, a movable core, and a metal casing associated with a set of coils. The movable core is movable between a position, called rest, in which the movable core is in a position remote from the fixed core and a position, called magnetized, in which the movable core is in contact with the fixed core following activation the set of coils generating a magnetic field of attraction from the mobile core to the fixed core.
Le noyau mobile est relié, via une tige de liaison, à un levier pivotant destiné 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 circuit de puissance pour assurer l'alimentation du moteur lorsque le noyau mobile se trouve dans la position aimantée.The mobile core is connected, via a connecting rod, to a pivoting lever intended to cause the movement of a pinion launcher from the starter to the starter ring of the heat engine when the mobile core moves to the magnetized position. Another end of the mobile core is intended to act on one end of a control rod carrying a contact plate intended to cooperate with two electrical terminals of a power circuit to supply the motor when the mobile core is located in the magnetic position.
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 limiter la consommation du jeu de bobines.The set of spools includes a take-up spool and a holding spool. The two coils are supplied to move the movable core from its rest position to its magnetized position, then the magnetized position of the core is ensured by the single holding coil so as to limit the consumption of the set of coils.
L’invention vise à améliorer le dispositif existant en proposant un contacteur électromagnétique de puissance de démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile comportant:The invention aims to improve the existing device by proposing an electromagnetic starter power contactor for a thermal engine of a motor vehicle comprising:
- un noyau fixe réalisé dans un matériau à base d’acier,- a fixed core made of a steel-based material,
- une première bobine, dite bobine d'appel, eta first coil, called the call coil, and
- une deuxième bobine, dite bobine de maintien,- a second coil, called the holding coil,
- 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 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.the take-up coil and the holding coil being intended to be supplied with power to move a movable core from its rest position towards its magnetized position, the holding coil being intended to be supplied alone to maintain the movable core in the magnetized position, characterized in that the holding coil comprises a wire made of aluminum and in that one end of the wire of the holding coil is electrically connected to the fixed core forming an electrical ground.
L'invention permet ainsi, en utilisant une bobine de maintien réalisée à partir 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.The invention thus makes it possible, by using a holding coil made from an aluminum wire, to reduce the cost price of the electromagnetic contactor. The invention also makes it possible to facilitate the earthing of the holding coil.
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 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.However, it is observed that it is impossible to directly weld the end of the aluminum wire to the fixed steel core by resistance because the melting temperatures of these two materials (aluminum and steel) are very different. In addition, there is a large mass difference between these two parts to be welded, the smallest part (the end of the wire of the holding coil) having the lowest melting temperature. Two alternative embodiments have been provided to solve this problem.
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 dans le cadre d’un contacteur avec une bobine de maintien avec fil en cuivre. Cela améliore la qualité de la liaison électrique.According to a first embodiment, the end of the wire of the holding coil is crimped inside a groove formed in the fixed core. It is also conceivable that this first embodiment is applied in the context of a contactor with a holding coil with copper wire. This improves the quality of the electrical connection.
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 à l'état non contraint de manière à assurer son maintien par serrage à l'intérieur de la gorge.According to one embodiment, the groove has a width less than a diameter of the end of the wire of the retaining reel when said end of the wire is in the unstressed state so as to maintain it by clamping inside the throat.
Selon une réalisation, des portions d'extrémité de la gorge sont rabattues vers l'intérieur de la gorge.In one embodiment, end portions of the groove are folded inwardly of the groove.
Selon une réalisation, la gorge débouche sur une périphérie externe du noyau fixe.According to one embodiment, the groove opens onto an external periphery of the fixed core.
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.According to a second embodiment, the end of the wire of the holding coil is inserted inside a terminal, the assembly formed by the terminal and the end of the wire of the holding coil being welded to the fixed core.
Selon une réalisation, que la cosse est étamée.According to one embodiment, that the terminal is tinned.
Selon une réalisation, la cosse est soudée sur une face d'extrémité axiale du noyau fixe.According to one embodiment, the terminal is welded to an axial end face of the fixed core.
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.The invention also relates to a starter for a thermal engine of a motor vehicle, characterized in that it comprises an electromagnetic power contactor as defined above.
L'invention concerne en outre un véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un démarreur pour moteur thermique tel que précédemment défini.The invention further relates to a motor vehicle characterized in that it comprises a starter for an internal combustion engine as defined above.
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.The invention will be better understood on reading the description which follows and on examining the figures which accompany it. These figures are given only by way of illustration but in no way limit the invention.
- La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d’un contacteur électromagnétique selon la présente invention à l'état repos ;- Figure 1 is a longitudinal sectional view of an electromagnetic contactor according to the present invention in the rest state;
- 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;- Figure 2 is a perspective view illustrating a first embodiment of a connection of the end of the wire of a holding coil with a fixed core of a power contactor according to the invention;
- La figure 3a est une vue en perspective illustrant un deuxième 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;- Figure 3a is a perspective view illustrating a second embodiment of a connection of the end of the wire of a holding coil with a fixed core of a power contactor according to the 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.- Figure 3b is a detailed view of a terminal used in the embodiment of Figure 3a welded to the fixed core.
Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.Identical, similar, or analogous elements keep the same reference from one figure to another.
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 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.Figure 1 shows a contactor 1 used to control the actuation of an electric motor of an internal combustion engine starter. The contactor 1 has a fixed core 2, a movable core 3, both made of ferromagnetic material, and a metal casing 5 in which is arranged a set of coils 6a, 6b mounted on an annular insulating support 9 An axis X corresponds to the axis of the coils 6a, 6b which is substantially coincident with the axis of the annular support 9 and of the contactor 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 position éloignée du noyau fixe 2, et une position aimantée dans laquelle le noyau mobile 3 vient en contact avec le noyau fixe 2.The movable core 3 is able to move between a rest position shown in FIG. 1, in which the movable core 3 is in a position remote from the fixed core 2, and a magnetized position in which the movable core 3 comes into contact with the fixed core 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 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.One end of the movable core 3 is connected, via a connecting rod 11 to a pivoting lever 10 (partially shown) which causes the displacement of a pinion launcher (not shown) from the starter to the starter ring of the heat engine when the movable core 3 moves to its magnetic position. A teeth-against-teeth spring 12 is compressed if the starter pinion does not penetrate directly into the starter ring.
En outre, le déplacement du noyau mobile 3 en position aimantée entraîne le 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 électriques 18, 19 pour alimenter le moteur électrique entraînant la rotation du pignon.In addition, the displacement of the movable core 3 in the magnetized position causes the displacement in translation of a control rod 13 between a rest position and an active position. This control rod 13 is provided with a shoulder 131 and a stop 132 integral in translation with the control rod 13. A contact plate 17 is mounted on the control rod 13. The passage in active position of the rod 13 causes the contact plate 17 to come into contact with the electrical terminals 18, 19 to supply the electric motor causing the pinion to rotate.
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.The power input terminal 18 is intended to be connected to the positive terminal of the battery and the power output terminal 19 is intended to be connected to the positive brushes of the electric motor of the starter.
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 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.A crushing spring 21, mounted on the control rod 13, is intended to keep the contact plate 17 in abutment on the stop 132 when the contact plate 17 is not in contact with the electrical terminals 18, 19 and to be compressed when the contact plate 17 comes into contact with the electrical terminals 18, 19. For this purpose, the pre-stressed crushing spring 21 is arranged between the shoulder 131 and the contact plate 17. Furthermore, a spring return 22 is intended to facilitate the return of the control rod 13 in the rest position when the coils 6a, 6b are no longer supplied.
Plus précisément, le jeu de bobines 6a, 6b comprend une bobine d'appel 6a 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.More specifically, the set of coils 6a, 6b comprises a call coil 6a and a holding coil 6b. The two coils 6a, 6b are supplied to move the movable core 3 from its rest position to its magnetized position, then the magnetized position of the core 3 is ensured by the only holding coil 6b so as to limit the consumption of the set of coils 6a, 6b.
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 complémentaire. Le noyau fixe 2 est réalisé dans un matériau à base d'acier.The coils 6a, 6b are mounted on the insulating support 9, which is supported on a surface of the fixed core 2. The fixed core 2 has indexing zones 23 relative to the casing 5, as shown in FIG. 2. These indexing zones 23 are constituted for example by recesses intended to cooperate with protuberances of the casing 5 of complementary shape. The fixed core 2 is made of a steel-based material.
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 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.The holding coil 6b comprises a wire made of aluminum; while the call coil 6a comprises a wire advantageously made of copper. Alternatively, the two coils 6a, 6b are made of aluminum. The wire diameter of the holding coil is smaller than the wire diameter of the take-up coil. In all cases, an enameled wire is used in order to electrically isolate the different turns of the coils 6a, 6b from each other.
Une extrémité du fil 25 de la bobine de maintien 6b est connectée électriquement au noyau fixe 2 formant une masse électrique.One end of the wire 25 of the holding coil 6b is electrically connected to the fixed core 2 forming an electrical ground.
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 périphérie externe du noyau fixe 2.According to a first embodiment shown in FIG. 2, the end of the wire 25 of the non-stripped holding coil 6b is inserted inside a groove 26 formed in the fixed core 2. This groove 26 opens onto a outer periphery of the fixed core 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 de la gorge 26 pour réaliser une connexion électrique et mécanique.A hot crimping is then carried out, consisting in locally heating the parts by passing an electric current through 2 electrodes, in order to remove the enamel from the end of the wire 25 of the retaining coil 6b and fold down portions end of the groove 26 towards the inside of the groove 26 to make an electrical and mechanical connection.
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.Advantageously, the groove 26 has a width less than a diameter of the end of the wire 25 of the retaining reel 6b when said end of the wire 25 is in the unstressed state so as to maintain it by clamping inside. throat 26.
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.This embodiment has the advantage of not requiring any additional part to establish the connection between the wire of the holding coil 6b and the fixed core 2, as well as ensuring the stripping of the wire during hot crimping. This embodiment is also quick to implement, insofar as it only requires a crimping point.
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 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 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.According to a second embodiment shown in FIGS. 3a and 3b, the end of the wire 25 of the non-stripped retaining coil 6b is inserted inside a terminal 28. The assembly formed by the terminal 28 and l the end of the wire 25 of the retaining coil 6b is then welded to the fixed core 2. Advantageously, the terminal 28 has a shape of hollow sleeve surrounding the end of the wire 25. Preferably, the terminal 28 is made of copper and is tinned. In the example shown, the terminal 28 is welded to an axial end face of the fixed core 2. However, as a variant, the terminal 28 could be welded at another location of the fixed core 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 5 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.This embodiment has the advantage of ensuring the stripping of the end of the wire 25 from the retaining coil 6b during the welding operation of the terminal 28. This embodiment is also quick to implement, since it only requires a solder point.
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 ίο en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents.Of course, the foregoing description has been given by way of example only and does not limit the scope of the invention from which one would not depart ίο by replacing the various elements with any other equivalent.
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, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.Furthermore, the various features, variants, and / or embodiments of the present invention can be combined with one another in various combinations, insofar as they are not incompatible or mutually exclusive of one another.
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