FR3140223A1 - Assemblage de connexion électrique pour moteur électrique de traction - Google Patents
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Abstract
A ssemblage de connexion électrique pour moteur électrique de traction L’invention concerne un assemblage de connexion pour moteur électrique de traction, le moteur électrique de traction étant adapté à être alimenté par une source d’électricité triphasée et comportant trois bornes de phases. Cet assemblage (2) comporte un jeu de trois boîtiers de connexion unipolaire (6A, 6B, 6C) séparés, chaque boîtier de connexion unipolaire comportant une enveloppe extérieure (14A, 14B, 14C) métallique reliée à une masse électrique du moteur électrique, une enveloppe intérieure (18A, 18B, 18C) en matériau isolant, une borne de connexion (8, 10, 12) à une phase du moteur de traction et un terminal de connexion (20A, 20B, 20C) à une phase d’une source d’électricité Figure pour l'abrégé : figure 1
Description
La présente invention concerne un assemblage de connexion électrique pour moteur électrique de traction adapté à être alimenté par une source d’électricité triphasée et comportant trois bornes de phases, un moteur électrique de traction et un véhicule à traction électrique associés.
L’invention se situe dans le domaine de l’alimentation électrique des machines électriques, en particulier des moteurs électriques de traction, et de leur protection.
L’invention s’applique en particulier dans les véhicules à traction électrique, par exemple des véhicules ferroviaires (train, tramway, métro). Ce type de véhicule à traction électrique est alimenté en électricité par une source d’énergie électrique externe, par exemple une caténaire, à l’aide d’un système classique de pantographe.
De manière connue, dans un véhicule à traction électrique, un moteur électrique de traction, de type asynchrone ou synchrone à aimants permanents, est alimenté par une source d’énergie électrique, par exemple un onduleur ou tout autre moyen d’alimentation. L’onduleur est conçu pour traiter l’énergie électrique captée par le véhicule, par exemple au moyen d’un système de pantographe, et la fournir au moteur électrique. L’onduleur est connecté à un bornier du moteur par un contacteur triphasé, qui est un moyen d’isoler l’onduleur du moteur.
Cependant, dans le cas d’un moteur synchrone à aimants permanents, même en cas d’ouverture du contacteur, une tension est entretenue aux bornes du moteur lorsqu’il est entraîné par l’avancement du véhicule électrique. Ainsi, en cas de survenue d’un arc électrique, suite à une défaillance de l’isolation, l’arc est entretenu tant que le moteur électrique est en rotation. Un tel phénomène peut conduire à une destruction du moteur et à un blocage total du moteur.
Le brevet FR3050885 décrit un bornier triphasé pour machine électrique, qui est réalisé sous la forme d’un boîtier unique comportant trois compartiments de connexion séparés par des cloisons, et des âmes conductrices intermédiaires reliées à la masse de la machine électrique. Ce bornier présente l’avantage de dévier un court-circuit vers la masse électrique de la machine électrique par l’intermédiaire d’une des âmes conductrices, de sorte que les dégâts imputés à la machine électrique, suite à un défaut électrique, sont au moins partiellement évités. Néanmoins, en cas de destructions des cloisons de séparation suite à l’apparition d’un arc électrique, l’isolation entre les bornes n’est plus assurée, l’arc électrique risque de se propager entre les bornes de phases et d’entraîner la destruction du moteur électrique.
L’invention a pour objet d’améliorer la sécurité en diminuant le risque de destruction totale ou partielle du moteur électrique en cas de survenue d’un défaut électrique.
A cet effet, l’invention propose, selon un aspect, un assemblage de connexion pour moteur électrique de traction, le moteur électrique de traction étant adapté à être alimenté par une source d’électricité triphasée et comportant trois bornes de phases. Cet assemblage comporte un jeu de trois boîtiers de connexion unipolaire séparés, chaque boîtier de connexion unipolaire comportant une enveloppe extérieure métallique reliée à une masse électrique du moteur électrique, une enveloppe intérieure en matériau isolant, une borne de connexion à une phase du moteur de traction et un terminal de connexion à une phase d’une source d’électricité.
Avantageusement, l’assemblage de connexion selon l’invention comporte trois boîtiers de connexion unipolaires séparés physiquement, chaque boîtier comportant une enveloppe extérieure métallique reliée à la masse, ce qui empêche une propagation d’arc électrique d’un terminal de connexion à un autre, et par conséquent d’une phase à une autre. Avantageusement, cela empêche la destruction du moteur électrique en cas de survenue d’un défaut électrique d’isolation causant un arc électrique.
L’assemblage de connexion selon l’invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises indépendamment ou selon toutes les combinaisons techniquement envisageables :
- l’enveloppe extérieure métallique est en acier ;
- l’enveloppe extérieure métallique est en aluminium ;
- le matériau isolant est du verre ;
- l’enveloppe intérieure est réalisée par un revêtement en mica ;
- chaque boîtier de connexion unipolaire comporte une platine de connexion métallique, ladite borne de connexion à une phase du moteur de traction étant connectée à ladite platine de connexion, l’assemblage comportant en outre un organe de fixation adapté pour fixer le terminal de connexion à ladite platine de connexion.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un moteur électrique de traction adapté à être alimenté par une source d’électricité triphasée et comportant trois bornes de phases, comportant un assemblage de connexion tel que brièvement décrit ci-dessus, chaque borne de phase de phase du moteur électrique de traction étant connectée à une borne de connexion d’un boîtier de connexion unipolaire dudit assemblage de connexion.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un véhicule à traction électrique comportant un moteur électrique de traction comportant un assemblage de connexion du type décrit ci-dessus, le véhicule comportant un dispositif d’alimentation électrique triphasé comportant trois bornes d’alimentation électrique, chaque borne d’alimentation électrique étant connectée à un terminal de connexion de l’assemblage de connexion.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
Dans un exemple de mode de réalisation, illustré à la , un assemblage de connexion électrique 2 pour moteur électrique de traction 4, adapté à entraîner en mouvement un véhicule à traction électrique, par exemple un véhicule ferroviaire (train, métro, tramway) comporte un jeu de trois boîtiers de connexion unipolaire 6A, 6B, 6C.
Ces boîtiers de connexion unipolaire 6A, 6B, 6C sont physiquement séparés.
Par exemple, les trois boîtiers de connexion unipolaire 6A, 6B, 6C sont positionnés l’un à côté de l’autre comme montré sur la , par exemple deux boîtiers adjacents, par exemple 6A et 6B ou 6B et 6C, sont placés à une distance D l’un de l’autre, la distance D étant par exemple comprise entre 10 et 20mm. Dans ce mode de réalisation, l’encombrement global de l’assemblage de connexion 2 est sensiblement supérieur à l’encombrement d’un bornier de connexion triphasé monolithique.
Dans un mode de réalisation alternatif non illustré, les boîtiers de connexion unipolaire 6A, 6B, 6C formant un assemblage de connexion électrique 2 sont placés à une distance quelconque l’un de l’autre, selon un choix de conception.
Le moteur électrique 4 est dans cet exemple un moteur du type à aimants permanents (moteur PMM) comprenant un bobinage à 3 phases. Chaque boîtier de connexion unipolaire comprend une borne de connexion de phase 8, 10, 12, connectée à l’une des trois phases. Une telle borne de connexion se présente par exemple sous forme de pièce de contact métallique.
Le véhicule à traction électrique comprend un circuit de puissance non représenté, pour alimenter chacune des bornes de phase.
Dans un mode de réalisation, les boîtiers de connexion unipolaires 6A, 6B, 6C sont structurellement identiques, chaque boîtier étant destiné à connecter une phase parmi les 3 phases du moteur électrique à une source d’électricité triphasée, qui est dans un mode de réalisation un dispositif d’alimentation électrique externe triphasé, par exemple un onduleur 26.
Chaque boîtier de connexion unipolaire 6A, 6B, 6C comprend une enveloppe extérieure 14A, 14B, 14C métallique reliée à une masse électrique M du moteur électrique 4.
Dans un mode de réalisation, le moteur électrique 4 comprend une carcasse conductrice 16 qui est connectée à la masse électrique du véhicule. La carcasse conductrice 16 constitue elle-même une masse électrique du moteur électrique 4.
L’enveloppe extérieure métallique 14A, 14B, 14C est par exemple en acier ou en aluminium. Tout autre métal conducteur peut également être utilisé.
Comme illustré en coupe schématique à la , chaque enveloppe extérieure 14A, 14B, 14C a par exemple un profil rectangulaire, avec des coins arrondis. Par exemple, chaque boîtier de connexion unipolaire 6A, 6B, 6C est de forme parallélépipédique.
Chaque boîtier de connexion unipolaire 6A, 6B, 6C comporte en outre une enveloppe intérieure 18A, 18B, 18C en matériau isolant.
Le terme isolant fait référence à l’isolation électrique en condition normale d’utilisation.
Le matériau isolant est par exemple du verre, particulier de la fibre de verre ou en mat de verre rigidifié par une résine. En variante, l’enveloppe intérieure 18A, 18B, 18C est réalisée par un revêtement en mica par exemple.
L’enveloppe intérieure 18A, 18B, 18C en matériau isolant est placée entre les parois de l’enveloppe extérieure 14A, 14B, 14C et les autres éléments du boîtier de connexion unipolaire.
Chaque boîtier de connexion unipolaire comporte en outre un terminal de connexion (également connu sous le nom de « cosse ») 20A, 20B, 20C qui est électriquement connecté à une platine de connexion métallique 22A, 22B, 22C, chaque platine de connexion métallique étant connectée à une borne de phase du moteur électrique. Par exemple, la platine de connexion métallique 22A, 22B, 22B est en cuivre, et comporte une borne de connexion 8, 10, 12 à une phase respective du moteur électrique, chaque borne de connexion 8, 10, 12 étant contact direct avec la platine de connexion métallique. Par exemple, la borne de connexion 8, 10, 12 de phase est reliée à la platine de connexion métallique 22A, 22B, 22C par vissage ;
Le terminal de connexion 20A, 20B, 20C est également raccordé à un câble d’alimentation 24A, 24B, 24C. Par exemple, les câbles d’alimentation 24A, 24B, 24C permettent de connecter l’assemblage de connexion 2 à l’onduleur 26.
L’onduleur 26, qui est un dispositif d’alimentation électrique triphasé, comporte des bornes d’alimentation électrique 30, 32, 34, chaque borne d’alimentation électrique 30, 32, 34 étant connectée à un terminal de connexion 20A, 20B, 20C de l’assemblage de connexion 2, via le câble d’alimentation 24A, 24B, 24C correspondant.
De plus, chaque boitier de connexion unipolaire 6A, 6B, 6C comporte un organe de fixation 28A, 28B, 28C, adapté à fixer la platine de connexion métallique 22A, 22B, 22C au terminal de connexion 20A, 20B, 20C correspondant. L’organe de fixation 28A, 28B, 28C est par exemple une vis.
Un trou (non visible sur la ) est percé dans l’enveloppe intérieure 18A, 18B, 18C en matériau isolant pour permettre le passage du câble d’alimentation 24A, 24B, 24C.
Dans un mode de réalisation, l’enveloppe 18A, 18B, 18C en matériau isolant a une épaisseur e variable selon des impératifs industriels de réalisation.
Selon une variante, le boîtier de connexion unipolaire 6A, 6B, 6C ne comporte pas de platine de connexion métallique, mais un écrou sous forme d’insert dans le support, dans lequel sont connectés la borne de connexion 8, 10, 12 du conducteur de phase correspondant et le terminal de connexion 20A, 20B, 20C. Par exemple, un organe de fixation, tel une vis, est utilisé pour fixer ces terminaux de connexion. Dans ce mode de réalisation, l’organe de connexion est ainsi mutualisé.
Claims (8)
- Assemblage de connexion pour moteur électrique de traction, le moteur électrique de traction étant adapté à être alimenté par une source d’électricité triphasée et comportant trois bornes de phases, caractérisé en ce qu’il comporte un jeu de trois boîtiers de connexion unipolaire (6A, 6B, 6C) séparés, chaque boîtier de connexion unipolaire comportant une enveloppe extérieure (14A, 14B, 14C) métallique reliée à une masse électrique du moteur électrique, une enveloppe intérieure (18A, 18B, 18C) en matériau isolant, une borne de connexion (8, 10, 12) à une phase du moteur de traction et un terminal de connexion (20A, 20B, 20C) à une phase d’une source d’électricité.
- Assemblage de connexion selon la revendication 1, dans lequel ladite enveloppe extérieure métallique (14A, 14B, 14C) est en acier.
- Assemblage de connexion selon la revendication 1, dans lequel ladite enveloppe extérieure métallique (14A, 14B, 14C) est en aluminium.
- Assemblage de connexion selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit matériau isolant est du verre.
- Assemblage de connexion selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel l’enveloppe intérieure (18A, 18B, 18C) est réalisée par un revêtement en mica.
- Assemblage de connexion selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel chaque boîtier de connexion unipolaire (6A, 6B, 6C) comporte une platine de connexion métallique (22A, 22B, 22C), ladite borne de connexion à une phase du moteur de traction étant connectée à ladite platine de connexion, l’assemblage comportant en outre un organe de fixation (28A, 28B, 28C) adapté pour fixer le terminal de connexion (20A, 20B, 20C) à ladite platine de connexion.
- Moteur électrique de traction (4) adapté à être alimenté par une source d’électricité triphasée (26) et comportant trois bornes de phases, comportant un assemblage de connexion conforme aux revendications 1 à 6, chaque borne de phase de phase du moteur électrique de traction (4) étant connectée à une borne de connexion (8, 10, 12) d’un boîtier de connexion unipolaire (6A, 6B, 6C) dudit assemblage de connexion.
- Véhicule à traction électrique comportant un moteur électrique de traction adapté à être alimenté par une source d’électricité triphasée (26) et comportant trois bornes de phases, comportant un assemblage de connexion (2) conforme aux revendications 1 à 6, le véhicule comportant un dispositif d’alimentation électrique triphasé (26) comportant des trois bornes d’alimentation électrique (30, 32, 34), chaque borne d’alimentation électrique (30, 32, 34) étant connectée à un terminal de connexion (20A, 20B, 20C) de l’assemblage de connexion (2).
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