[0001] 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.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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 entraîner l'élément
de fermeture à différentes vitesses.
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] 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).
[0012] 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.
[0013] Des variantes de réalisation de la gamme d'actionneurs selon l'invention sont définies
par les revendications dépendantes 2 à 6.
[0014] Le procédé de réalisation d'une gamme d'actionneurs électriques selon l'invention
est caractérisé par la partie caractérisante de la revendication 7.
[0015] Le procédé de réalisation d'un actionneur électrique selon l'invention est caractérisé
par la partie caractérisante de la revendication 8.
[0016] L'actionneur selon l'invention est réalisé selon le procédé défini précédemment.
[0017] L'invention porte également sur un actionneur d'une gamme d'actionneurs réalisée
selon le procédé défini précédemment.
[0018] Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux modes de réalisation d'une gamme
d'actionneurs selon l'invention.
[0019] La figure 1 est un schéma d'une première gamme d'actionneurs de puissances différentes
connue de l'art antérieur.
[0020] La figure 2 est un schéma d'une deuxième gamme d'actionneurs de puissances différentes
connue de l'art antérieur.
[0021] La figure 3 est un schéma d'une gamme d'actionneurs de puissances différentes selon
l'invention.
[0022] La figure 4 est un schéma d'un des actionneurs composant une gamme selon un premier
mode de réalisation.
[0023] La figure 5 est un schéma d'un des actionneurs composant une gamme selon un deuxième
mode de réalisation.
[0024] 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.
[0025] 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.
[0026] 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.
[0027] 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.
[0028] 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.
[0029] 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.
[0030] 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.
[0031] 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.
[0032] 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.
[0033] 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.
[0034] 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.
[0035] Les différents enroulements secondaires peuvent être constitués par des bobinages
de même nombre de spires.
[0036] 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.
[0037] 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.
[0038] 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.
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.