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Perfectionnements aux électro-aimants alimentés en courant alterna-tif (Invention Lucien SIFFROI et Eugène THOMPSON)
Certains appareils électriques, tels que les contacteurs, sont équipés d'un organe moteur constitué par un électro-aimant alimenté en courant alternatif. On sait que ces électro-aimants comportent un circuit magnétique déformable constitué par un noyau fixe et une armature mobile, tous deux en tôles feuilletées, pour réduire les pertes par induction tandis que l'excitation
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de ce circuit est obtenue par un bobinage porté par le noyau complété par un dispositif dit de déphasage, généralement une bague en court-circuit, destinée à empêcher l'attraction magné- tique de s'annuler à chaque demi-période du courant alternatif.
Un tel électro-aimant ne doit pas être rémanent, c'est- à-dire que son armature ne doit pas rester collée lorsque l'exci- tation est coupée, mais on désire cependant, en général, qu'une baisse de la tension d'alimentation de l'ordre de 40 %, par exem- ple, ne réduise pas suffisamment l'attraction du noyau au point que l'armature se décolle.
Pour empêcher l'armature de coller, on a déjà proposé de ménager entre l'une des branches du noyau et l'armature mobile un petit entrefer. Cette solution présente l'inconvénient suivant: à l'usage répété, les branches du noyau, sur lesquelles vient s'appliquer l'armature, finissent par se mater ou s'écraser sous les chocs de cette armature, de sorte que, peu à peu, l'entrefer ménagé entre l'armature et la branche qu'elle ne touche pas, s'amenuise si bien que l'électro-aimant finit par devenir rémanent.
Il est nécessaire, en outre, par exemple dans le cas d'un contacteur, pour obtenir la compression des ressorts des contacts que le travail de fermeture de l'électro-aimant soit aussi élevé que possible. On peut montrer facilement que ce travail est sensiblement proportionnel à la différence entre les volts-ampères absorbés à circuit magnétique ouvert et les volts- ampères absorbés à circuit magnétique fermé. Cette différence sera d'autant plus grande qu'initialement le circuit magnétique sera plus ouvert, étant entendu que le circuit magnétique, après attraction de l'armature, est aussi fermé qu'il est possible, sans que l'électro-aimant soit rémanent.
Afin que l'électro-aimant puisse supporter, sans que l'armature se décolle, des baisses de tension, il faut, en outre, que le couple nécessaire pour arracher cette armature soit aussi
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élevé que possible.
Enfin, pour que l'électro-aimant puisse résister à de nombreuses manoeuvres d'enclenchement et de déclenchement géné- ratrices de chocs, il faut que le dispositif de déphasage soit robuste.
La présente invention a pour objet des électro-aimants perfectionnés qui remédient aux inconvénients signalés et satisfont au mieux aux conditions imposées à ces électro-aimants dans leur utilisation pratique.
Selon la particularité principale de l'invention, l'élec- tro-aimant est constitué par un noyau en U dont une des branches porte le bobinage d'excitation, ce noyau étant interrompu, de préférence en son milieu, par un entrefer, tandis que l'armature mobile vient à la fermeture s'appliquer sur les extrémités de ces branches. Ainsi, malgré les chocs que l'armature applique sur ces extrémités de branches, un entrefer constant est conservé dans le circuit magnétique, ce qui empêche l'électro-aimant de devenir rémanent.
Selon une autre particularité de l'invention, la longueur des.branches du noyau est du même ordre de grandeur que leur largeur et l'intervalle entre ces branches est à peu près égal à leur largeur.
Les branches de cet électro-aimant étant courtes, les fuites magnétiques entre ces branches sont réduites, de sorte que, lorsque l'armature mobile est écartée, les lignes de force extérieures au noyau se ferment dans l'air par un long trajet, si bien que la réluctance du noyau considéré isolément est très forte. Autrement dit, un tel noyau séparé de son armature forme un circuit magné ti que très ouvert.
Selon une autre particularité de l'invention, les arêtes en regard des branches du noyau sont chanfreinées.
Cette disposition procure deux avantages: les lignes
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de force du champ magnétique étant les plus denses au voisinage des arêtes, ces chanfreins réduisent encore les fuites magnéti- ques directes entre les extrémités de branches en regard, en obligeant les lignes de force à allonger leur trajet dans l' air.
De plus, ces chanfreins réduisant la surface des extrémités des branches du noyau augmentent la saturation magnétique au droit de ces extrémités, c'est-à-dire la force portante de l'électro- aimant.
Selon une autre particularité de l'invention, l'armature mobile étant montée avec une certaine liberté dans son support, la liaison de cette armature avec ledit support est telle qu'au moment de l'arrachement de cette armature par ce support l'axe de pivotement de cette armature soit confondu avec l'axe de pivotement de ce support lui-même.
On doit noter qu'il est connu par le brevet belge N 485.687 du 6 Novembre 1948 , au nom de la Demanderesse, de monter avec une certaine liberté une'armature dans son support afin d'obtenir, sans ajustage rigoureux, une parfaite application de l'armature mobile sur les extrémités des branches du noyau. En réalisant .ce montage de telle sorte qu'à l'arrachement l'axe de pivotement de cette armature soit confondu avec l'axe du support, le bras de levier du couple d'arrachement est aussi grand que possible et par conséquent pour une force d'attraction déterminée le couple d'arrachement est maximum.
A cette fin, l'armature peut comporter une arête géométriquement confondue avec l'axe de pivotement du support qui s'appuie sur une partie fixe solidaire du noyau, ou bien l'armature peut être reliée au support par une attache élastique située dans le plan médian entre les surfaces d'extrémités des branches du noyau.
Enfin, selon une autre particularité de l'invention, le dispositif de déphasage peut être constitué par des tiges,
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de préférence des rivets, qui assemblent, entre joues conductri- ces, les tôles du noyau par leurs bords,, les bords desdites tôles étant tous semblablement encochés jusqu'aux forages de passage desdites tiges et les encoches correspondant à l'une des tiges voisines de la surface polaire d'une des extrémités de branches du noyau débouchant dans ladite surface.
Ainsi, la tige correspondante :forme avec au moins l'une de s autres tiges d'assemblage, pe.r l'intermédiaire des joues c onduc tric e s qui assemblent les tôles du noyau, une spire en court-circuit qui partage l'induction magnétique traversant ce noyau et joue donc le rôle de la bague de déphasage usuelle sans en avoir les inconvénients.
De leur côté, les encoches correspondant aux autres tiges réduisent l'induction magnétique passant dans les bords des tôles et évitent en grande partie les pertes électro-magnétiques qu'entraîneraient les multiples spires en court-circuit consti- tuées par les tiges autres que celles dont les encoches débouchent dans la surface polaire du noyau.
Les différentes particularités de l'invention sont, de préférence, appliquées simultanément dans un même électro-aimant, afin de donner à celui-ci les propriétés les plus avantageuses, mais il doit être entendu que chacune d'elles améliorant les électro-aimants à curant alternatif connus peut aussi être appli- quée séparément à ces élec tro-aimant s.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La figure 1 est une coupe, passant par l'un des plans de feuilletage, d'un électro-aimant, selon l'invention, appliqué à un appareil d'enclenchement électrique par exemple un contacteur.
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Sur cette figure, l'armature mobile est supposée attirée.
La figure 2 reproduisant partiellement la figure 1 montre l'armature mobile en position écartée.
La figure 3 est une coupe selon III-III de la figure 1.
Les figures 4a et 4b sont des coupes correspondant à
IV-IV de la figure 1 montrant deux variantes de réalisation du noyau d'électro-aimant.
La figure 5 est une coupe analogue à la figure 1 d'une variante d'électro-aimant selon l'invention.
La figure 6 est une coupe selon VI-VI de la figure 5.
Le noyau de l'électro-aimant représenté sur les figures
1 et 2 ,est, en forme générale de U à branches larges et courtes.
Il est constitué par deux empilements de t8les magnétiques 1 et
2 séparés par une mince plaquette 3 de matière non magnétique qui constitue un entrefer médian dans ce noyau.
Les empilements de tôles 1 et 2 sont assemblés au moyen des tiges 4, (qui peuvent être avantageusement des rivets) dont celle qui porte la référence 4a (et éventuellement sa symétrique) est en matière non magnétique, ces tiges enserrent ces paquets de tôles entre desjoues de plus forte épaisseur.
Comme le montre la figure 4a, ces joues 5, si elles sont de matière non magnétique,peuvent être continues ; au contraire, comme le montre la figure 4b, si ces joues sont de matière magnétique, afin qu'elles ne court-circuitent pas magnétiquement l'entrefer constitué par la plaquette 3, ces joues sont en deux parties 6a et 6b.
Les forages prévus dans les tôles 1 et 2 pour le passage des tiges 4 sont disposés au bord de ces tôles et sont prolongés par des encoches 7 qui débouchent dans le bord desdites tôles.
L'une de ces séries d'encoches, 7a en l'espèce, débouche dans la surface polaire la constituée par l'extrémité meulée de l'empilement de tôles 1.
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Les joues 5 ou 6a, 6b sont utilisées pour la fixation de l'électro-aimant au moyen de boulons 8, sur une pièce métal- lique 9 de matière non magnétique qui forme en quelque sorte, pour le noyau en U constitué par les paquets de tôles 1 et 2, une troisième branche non magnétique. La pièce 9 peut être utilisée pour la fixation de l'électro-aimant sur un barreau prismatique 10 orienté perpendiculairement à la/figure 1 qui sert également de support aux autres organes élec tri que s que comprend l'appareil équipé de l'électro-aimant montré sur cette figure, les plots de contact fixes d'un contacteur par exemple.
Le noyau magnétique constitué par les tôles 1 et 2 est excité par le bobinage 11 qui entoure :L'une des branches de ce noyau et qui, en raison de la forme de celles-ci, est aplati.
L'épaisseur de ce bobinage remplit avantageusement tout l'inter- valle compris entre les branches du noyau.
Avec le noyau formé par les tôles 1 et 2 coopère l'armature mobile 12 formée de tôles empilées qu'assemblent le s rivets 13.
Dans l'exemple de réalisation montré par les figures 1 et 2, cette armature 12 est prolongée par ses deux tôles maîtresses ou joues 14 dont les extrémités 14a sont entretoisées par le bloc 22 s'appuyant sur le bloc d'usure 21 de la branche non magnétique 9a. Le support 16 est rendu solidaire du barreau 19 par l'intermédiaire d'une entretoise 30 et de la vis 18.
L'extrémité supérieure en forme de bec 12a de l'armature est engagée dans le crochet 16a du support 16 de section géné- rale en U. Une garniture élastique 17 de caoutchouc, par exemple, est interposée entre ce bec et le crochet 16a. Les extrémités 19a du barreau 19 sont contre-coudées en forme de vilebrequin et arrondies ; tourillonnent dans des paliers 20 portés par le même bâti que le barreau 10, c'est-à-dire fixes dans l'espace. Le barreau 19 peut supporter, en outre, d'autre organes de l'appareil électrique équipé avec cet électro-aimant,
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par exemple les doigts de contact mobiles dans le cas d'un c ontac teur.
Les blocs de métal 21 et 22 s'appuient l'un sur l'autre par leurs arêtes inférieures, arêtes qui sont confondues avec l'axe géométrique 23 des paliers 20.
L'entretoise 30 passant librement entre les tôles maîtresses 14 de l'armature 12, celle-ci n'est pas rigidement fixée au support 16 et peut par conséquent se déplacer légèrement par rapport à celui-ci. Les déplacements latéraux (perpendiculai- res à la figure 1) sont limités, comme on peut le voir sur la figure 3, par le jeu des tôles maîtresses par rapport à l'entre- toise 30. Dans le sens parallèle au plan de la figure 1, les déplacements de cette armature sont limités par la déformation de la garniture élastique 17 et par le contact des blocs 21 et 22.
Le support 16 est soumis au ressort de rappel 24 accro- ché par une extrémité à une patte 25 solidaire du barreau fixe 10 et à l'autre, par l'intermédiaire de l'organe de réglage 26, à l'extrémité inférieure du support 16.
Enfih les arêtes en regard des branches constituées par les empilements des tôles 1 et 2 comportent respectivement les chanfreins 27 et 28.
Dans l'électro-aimant qui vient d'être décrit, lorsque l'armature mobile est attirée par le noyau, elle s'applique étroi- tement, grâce à la liberté de son montage dans son support, contre les extrémités des branches de ce noyau. Dans cette position, représentée par la figure 1, le plan de contact P de l'armature mobile avec les extrémités des branches passe par l'axe des paliers 20, c'est-à-dire par les arêtes en contact, suivant 23, des blocs 21 et 22. Malgré cette fermeture du circuit magnétique, l'électro-aimant n'est pas rémanent grâce à la présence de l'entrefer constitué par la plaquette non magnétique 3. En dépit de l'usure ou du matage des surfaces de contact, cet entrefer conserve évidemment une valeur constante.
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Lorsque l'armature est ouverte comme montré par la figure 2, étant donné la. faible longueur des branches du noyau magnétique, les fuites magnétiques qui peuvent s'établir entre ces branches sont très réduites et, de plus, grâce aux chanfreins 27 et 28 les ligne s de force magnétiques dans l'air prennent la forme incurvée L sur la figure 2 de sorte que leur trajet est relativement long.
La réluctance du noyau magnétique lorsque l'armature mobile est écartée est donc forte et par conséquent la self-induction du bobinage 11 faible., Les volts-ampères absor- bés dans cet état par le bobinage sont donc élevés ; par conséquent lorsqu'on lance le courant dans le bobinage 11 et que celui-ci attire l'armature, le travail de fermeture de cette armature est considérable,ce qui donne à cette armature une forte énergie cinétique qui lui permet, par exemple dans le cas d'un contacteur, de bien écraser les contacts.
Lorsque la tension baisse aux bornes du bobinage 11, le ressort de rappel 24 (auquel. viennent s'ajouter le plus souvent d'autres forces, par exemple dans le cas d'un contacteur l'effort de répulsion des contacts) tend à écarter l'armature 12 du noyau.
Dans le cas des figures 1 et 2, cet effort d'arrachement est essentiellement exercé par le crochet 16a qui agit sur l'extrémité supérieure de l'armature. Or, le couple d'arrachement de l'arma- ture 12 est égal au produit des forces d'attraction exercées par chacune des branches du noyau par les bras de levier avec lesquels ces forces résistent à la traction du crochet 16.
Cependant, d'une part, grâce à. la réduction de surface des extrémités polaires du noyau par les chanfreins 27 et 28, la force d'attraction de chacune des branches est aussi élevée que po ssible. D'autre part, le point d'appui de l'armature est cons- titué par la ligne de contact 23 des arêtes des blocs 21 et 22, ligne qui est confondue avec l'axe des tourillons pivotant dans les paliers 20. Ces bras de levier ont donc la longueur maximum
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compatible avec les liaisons de l'armature avec son support. En effet, il est facile de se rendre compte qu'il est possible de raccourcir ces bras de levier sans gêner le mouvement de pivote- ment du support 16 autour des paliers 20, mais non de les allon- ger.
En particulier au moment de l'arrachement, l'armature 12 pourrait pivoter autour de l'arête A du noyau, mais dans ce cas, comme on peut s'en rendre compte sur les figures et comme on peut le vérifier expérimentalement pour un électro-aimant ayant les proportions indiquées sur les figures 1 et 2, le couple d'arrache- ment serait sensiblement diminué de moitié.
Un résultat sensiblement analogue peut être obtenu avec l'électro-aimant montré par les figurée 5 et 6. Dans cette réali- sation, l'armature 12, comme précédemment formée d'un empilement de tôles, est traversée, dans un plan de symétrie transversal, par un axe 31 dont les extrémités sont fixées dans les ailes du support 16.
¯ Le forage 32 pratiqué dans les tôles de l'armature 12 pour le passage de l'axe 31 est agrandi. vers ses extrémités, de sorte que l'armature 12 peut, non seulement, pivoter autour de l'axe 16, mais aussi osciller autour de la partie centrale plus étroite, dudit forage.
La fixation élastique de l'armature est assurée par les ressorts 33 égaux et symétriquement disposés. Dans cette réalisa- tion, les prolongements coopérants 9a et 14a du noyau sont supprimé s.
Dans ce cas, l'effort d'arrachement du support 16 s'exerce sur l'armature, par l' intermédiaire de l'axe 31 disposé au milieu de cette armature et au milieu de l'intervalle entre les branches 1 et 2 du noyau. De ce fait, le bras de levier moyen des forces d'attraction du noyau est encore égal à la distance entre le plan médian du noyau et l'axe des paliers 20, ce qui procure le même couple d'arrachement que précédemment.
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Dans le cas de la figure 1, la tige d'assemblage 4a qui correspond à l'encoche 7a forme avec l'une des autres tiges d'assemblage 4b par exemple et les joues conductrices 5 ou 6a, une spire en court-circuit schématisée par la ligne S en traits mixtes. Par rapport à cette spire le flux d'induction magnétique se partage en deux parties Fl et F2. Cette spire en court-circuit est donc équivalente aux bagues de déphasage usuelles des électro- aimants à courant alternatif. Cependant,, il est facile de voir que ce résulta.t est obtenu par l'utilisation des seuls organes d'assemblage de l'électro-aimant, c'est-à-dire sans organes additio,nnels et que, de plus, le montage ainsi réalisé est très robuste, puisqu'il ne fait pas intervenir des pièces rapportée s.
Les autres encoches 7 empêchent pratiquement l'induction magnétique de passer le long des bords du noyau, de sorte que l'induction électrique dans les spires en court-circuit formée par chacune de ces tiges 4, les joues (5 ou 6a, 6b) et la pièce 9 par exemple, est négligeable.
Dans le cas de la figure 5, l'expérience prouve qu'en raison de la symétrie du montage de l' élec tro-aimant, un disposi- tif de déphasage est nécessaire sur chacune des branches du noyau. Ces dispositifs sont constitués, respectivement, par les tiges ou rivets d'assemblage 4a, 4b pour la branche 1 et les tiges ou rivets 4c, 4d pour la branche 2.
Il va de soi que des modifications peuvent être appor- tées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Improvements to electromagnets supplied with alternating current (Invention Lucien SIFFROI and Eugène THOMPSON)
Some electrical devices, such as contactors, are equipped with a motor unit consisting of an electromagnet supplied with alternating current. It is known that these electromagnets comprise a deformable magnetic circuit constituted by a fixed core and a movable armature, both made of laminated sheets, to reduce losses by induction while the excitation
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of this circuit is obtained by a coil carried by the core completed by a so-called phase-shifting device, generally a short-circuited ring, intended to prevent the magnetic attraction from being canceled out at each half-period of the alternating current.
Such an electromagnet must not be remanent, that is to say its armature must not remain stuck when the excitation is cut, but it is however generally desired that a drop in voltage of the order of 40%, for example, does not sufficiently reduce the attraction of the core to the point that the reinforcement comes off.
To prevent the frame from sticking, it has already been proposed to provide a small air gap between one of the branches of the core and the movable frame. This solution has the following drawback: with repeated use, the branches of the core, on which the reinforcement is applied, end up matting or being crushed under the impacts of this reinforcement, so that, little by little Little, the air gap between the armature and the branch that it does not touch, becomes smaller so that the electromagnet ends up becoming residual.
It is also necessary, for example in the case of a contactor, to obtain the compression of the springs of the contacts that the closing work of the electromagnet is as high as possible. It can easily be shown that this work is substantially proportional to the difference between the volts-amps absorbed in an open magnetic circuit and the volts-amps absorbed in a closed magnetic circuit. This difference will be all the greater the more open the magnetic circuit is initially, it being understood that the magnetic circuit, after attraction of the armature, is as closed as possible, without the electromagnet being remanent. .
So that the electromagnet can withstand, without the armature coming off, voltage drops, it is necessary, moreover, that the torque necessary to tear this armature is also
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high as possible.
Finally, in order for the electromagnet to be able to withstand numerous engagement and release maneuvers that generate shocks, the phase shifting device must be robust.
The present invention relates to improved electromagnets which overcome the drawbacks pointed out and best satisfy the conditions imposed on these electromagnets in their practical use.
According to the main feature of the invention, the electromagnet is formed by a U-shaped core, one of the branches of which carries the excitation coil, this core being interrupted, preferably in its middle, by an air gap, while that the mobile armature comes to the closure to be applied to the ends of these branches. Thus, despite the shocks that the armature applies to these branch ends, a constant air gap is maintained in the magnetic circuit, which prevents the electromagnet from becoming remanent.
According to another feature of the invention, the length of the core branches is of the same order of magnitude as their width and the interval between these branches is approximately equal to their width.
The branches of this electromagnet being short, the magnetic leakage between these branches is reduced, so that, when the movable armature is moved apart, the lines of force outside the core close in the air by a long path, if although the reluctance of the nucleus considered in isolation is very strong. In other words, such a core separated from its frame forms a very open magnetic circuit.
According to another feature of the invention, the edges facing the branches of the core are chamfered.
This arrangement provides two advantages: the lines
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since the strength of the magnetic field is most dense in the vicinity of the ridges, these chamfers further reduce direct magnetic leakage between the ends of facing branches, by forcing the lines of force to lengthen their path in the air.
In addition, these chamfers reducing the surface of the ends of the branches of the core increase the magnetic saturation at the level of these ends, that is to say the load-bearing force of the electromagnet.
According to another feature of the invention, the movable frame being mounted with a certain freedom in its support, the connection of this frame with said support is such that at the time of the tearing of this frame by this support the axis of pivoting of this frame coincides with the pivot axis of this support itself.
It should be noted that it is known from Belgian patent N 485,687 of November 6, 1948, in the name of the Applicant, to mount with a certain freedom an armature in its support in order to obtain, without rigorous adjustment, a perfect application of the movable frame on the ends of the branches of the core. By carrying out this assembly in such a way that the tearing off the pivot axis of this frame coincides with the axis of the support, the lever arm of the tearing torque is as large as possible and therefore for a force of attraction determined the breakout torque is maximum.
To this end, the frame can include an edge geometrically coincident with the pivot axis of the support which rests on a fixed part integral with the core, or the frame can be connected to the support by an elastic clip located in the median plane between the end surfaces of the branches of the nucleus.
Finally, according to another feature of the invention, the phase shift device can be constituted by rods,
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preferably rivets, which assemble, between conductive flanges, the sheets of the core by their edges, the edges of said sheets all being similarly notched up to the holes for the passage of said rods and the notches corresponding to one of the neighboring rods of the polar surface of one of the ends of branches of the core opening into said surface.
Thus, the corresponding rod: forms with at least one of the other assembly rods, eg through the c onduc tric cheeks which assemble the sheets of the core, a short-circuited coil which shares the magnetic induction passing through this core and therefore plays the role of the usual phase shift ring without having the drawbacks.
For their part, the notches corresponding to the other rods reduce the magnetic induction passing through the edges of the sheets and largely avoid the electro-magnetic losses that would result from the multiple short-circuited turns formed by the rods other than those. whose notches open into the polar surface of the core.
The various features of the invention are preferably applied simultaneously in the same electromagnet, in order to give the latter the most advantageous properties, but it must be understood that each of them improving the electromagnets to known alternative curative can also be applied separately to these electro-magnets.
The description which will follow with regard to the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the particularities which emerge both from the drawing and from the text forming, of course, part of said invention. .
FIG. 1 is a section, passing through one of the laminating planes, of an electromagnet, according to the invention, applied to an electrical engagement device, for example a contactor.
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In this figure, the mobile armature is assumed to be attracted.
Figure 2 partially reproducing Figure 1 shows the movable armature in the separated position.
Figure 3 is a section on III-III of Figure 1.
Figures 4a and 4b are sections corresponding to
IV-IV of FIG. 1 showing two alternative embodiments of the electromagnet core.
FIG. 5 is a section similar to FIG. 1 of a variant of an electromagnet according to the invention.
Figure 6 is a section along VI-VI of Figure 5.
The core of the electromagnet shown in the figures
1 and 2, is generally U-shaped with broad and short branches.
It consists of two stacks of magnetic t8les 1 and
2 separated by a thin plate 3 of non-magnetic material which constitutes a median air gap in this core.
The stacks of sheets 1 and 2 are assembled by means of the rods 4, (which can advantageously be rivets), of which the one which bears the reference 4a (and possibly its symmetrical) is in non-magnetic material, these rods enclose these packages of sheets between thicker cheeks.
As shown in Figure 4a, these cheeks 5, if they are of non-magnetic material, can be continuous; on the contrary, as shown in FIG. 4b, if these cheeks are of magnetic material, so that they do not magnetically short-circuit the air gap formed by the plate 3, these cheeks are in two parts 6a and 6b.
The holes provided in the sheets 1 and 2 for the passage of the rods 4 are arranged at the edge of these sheets and are extended by notches 7 which open into the edge of said sheets.
One of these series of notches, 7a in this case, opens into the polar surface 1a formed by the ground end of the stack of sheets 1.
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The cheeks 5 or 6a, 6b are used for fixing the electromagnet by means of bolts 8, on a metal part 9 of non-magnetic material which in a way forms, for the U-shaped core formed by the packages of sheets 1 and 2, a third non-magnetic branch. The part 9 can be used for fixing the electromagnet on a prismatic bar 10 oriented perpendicular to / Figure 1 which also serves as a support for the other elec trical organs that comprise the apparatus equipped with the electromagnet. magnet shown in this figure, the fixed contact pads of a contactor for example.
The magnetic core formed by the sheets 1 and 2 is excited by the coil 11 which surrounds: One of the branches of this core and which, due to the shape of the latter, is flattened.
The thickness of this coil advantageously fills the entire gap between the branches of the core.
With the core formed by the sheets 1 and 2 cooperates the movable frame 12 formed of stacked sheets which are assembled by the rivets 13.
In the exemplary embodiment shown in Figures 1 and 2, this frame 12 is extended by its two master plates or cheeks 14, the ends 14a of which are braced by the block 22 resting on the wear block 21 of the branch non-magnetic 9a. The support 16 is made integral with the bar 19 by means of a spacer 30 and the screw 18.
The beak-shaped upper end 12a of the frame is engaged in the hook 16a of the support 16 of general U-section. An elastic gasket 17 of rubber, for example, is interposed between this beak and the hook 16a. The ends 19a of the bar 19 are bent in the form of a crankshaft and rounded; journal in bearings 20 carried by the same frame as the bar 10, that is to say fixed in space. The bar 19 can also support other parts of the electrical appliance equipped with this electromagnet,
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for example the movable contact fingers in the case of a c ontactor.
The metal blocks 21 and 22 rest on each other by their lower edges, edges which coincide with the geometric axis 23 of the bearings 20.
The spacer 30 passing freely between the master sheets 14 of the frame 12, the latter is not rigidly fixed to the support 16 and can therefore move slightly relative to the latter. The lateral displacements (perpendicular to FIG. 1) are limited, as can be seen in FIG. 3, by the play of the master sheets with respect to the spacer 30. In the direction parallel to the plane of FIG. 1, the movements of this reinforcement are limited by the deformation of the elastic lining 17 and by the contact of the blocks 21 and 22.
The support 16 is subjected to the return spring 24 hooked at one end to a tab 25 integral with the fixed bar 10 and at the other, by means of the adjustment member 26, to the lower end of the support. 16.
Finally, the ridges facing the branches formed by the stacks of sheets 1 and 2 respectively comprise chamfers 27 and 28.
In the electromagnet which has just been described, when the mobile armature is attracted by the core, it is applied tightly, thanks to the freedom of its assembly in its support, against the ends of the branches of this core. In this position, shown in Figure 1, the plane of contact P of the movable armature with the ends of the branches passes through the axis of the bearings 20, that is to say through the edges in contact, along 23, blocks 21 and 22. Despite this closing of the magnetic circuit, the electromagnet is not remanent thanks to the presence of the air gap formed by the non-magnetic plate 3. Despite the wear or matting of the surfaces contact, this air gap obviously retains a constant value.
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When the frame is open as shown in Figure 2, given the. short length of the branches of the magnetic core, the magnetic leaks which can be established between these branches are very reduced and, moreover, thanks to the chamfers 27 and 28 the lines of magnetic force in the air take the curved shape L on the Figure 2 so that their path is relatively long.
The reluctance of the magnetic core when the movable armature is separated is therefore high and consequently the self-induction of the winding 11 low. The volts-amps absorbed in this state by the winding are therefore high; therefore when the current is launched in the coil 11 and the latter attracts the armature, the work of closing this armature is considerable, which gives this armature a strong kinetic energy which allows it, for example in the in the case of a contactor, to properly crush the contacts.
When the voltage drops across the terminals of the winding 11, the return spring 24 (to which other forces are most often added, for example in the case of a contactor, the repulsion force of the contacts) tends to separate the frame 12 of the core.
In the case of Figures 1 and 2, this tearing force is essentially exerted by the hook 16a which acts on the upper end of the frame. Now, the breakout torque of the armature 12 is equal to the product of the attraction forces exerted by each of the branches of the core by the lever arms with which these forces resist the traction of the hook 16.
However, on the one hand, thanks to. the reduction of the area of the pole ends of the core by the chamfers 27 and 28, the force of attraction of each of the branches is as high as possible. On the other hand, the fulcrum of the armature is formed by the line of contact 23 of the edges of the blocks 21 and 22, a line which coincides with the axis of the journals pivoting in the bearings 20. These arms leverage have the maximum length
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compatible with the connections of the frame with its support. Indeed, it is easy to realize that it is possible to shorten these lever arms without hampering the pivoting movement of the support 16 around the bearings 20, but not to lengthen them.
In particular at the time of tearing, the armature 12 could pivot around the edge A of the core, but in this case, as can be seen in the figures and as can be verified experimentally for an electro -magnet having the proportions shown in Figures 1 and 2, the breakout torque would be substantially halved.
A substantially similar result can be obtained with the electromagnet shown by figures 5 and 6. In this embodiment, the reinforcement 12, as previously formed of a stack of sheets, is crossed, in a plane of symmetry. transverse, by a pin 31 whose ends are fixed in the wings of the support 16.
¯ The hole 32 made in the plates of the reinforcement 12 for the passage of the axis 31 is enlarged. towards its ends, so that the frame 12 can not only pivot about the axis 16, but also oscillate around the narrower central part of said borehole.
The elastic fixing of the frame is ensured by the equal and symmetrically arranged springs 33. In this embodiment, the cooperating extensions 9a and 14a of the core are deleted.
In this case, the pull-out force of the support 16 is exerted on the frame, by means of the axis 31 arranged in the middle of this frame and in the middle of the gap between the branches 1 and 2 of the frame. core. As a result, the average lever arm of the core attraction forces is still equal to the distance between the median plane of the core and the axis of the bearings 20, which provides the same breakout torque as previously.
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In the case of Figure 1, the assembly rod 4a which corresponds to the notch 7a forms with one of the other assembly rods 4b for example and the conductive cheeks 5 or 6a, a short-circuited coil schematically by the line S in phantom. With respect to this turn, the magnetic induction flux is divided into two parts F1 and F2. This short-circuited turn is therefore equivalent to the usual phase shift rings of alternating current electromagnets. However, it is easy to see that this result is obtained by using only the assembly members of the electromagnet, that is to say without additional members and that, moreover, the assembly thus produced is very robust, since it does not involve any added parts.
The other notches 7 practically prevent the magnetic induction from passing along the edges of the core, so that the electrical induction in the short-circuited turns formed by each of these rods 4, the cheeks (5 or 6a, 6b) and part 9, for example, is negligible.
In the case of FIG. 5, experience shows that due to the symmetry of the mounting of the electromagnet, a phase shift device is necessary on each of the branches of the core. These devices are constituted, respectively, by the assembly rods or rivets 4a, 4b for the branch 1 and the rods or rivets 4c, 4d for the branch 2.
It goes without saying that modifications can be made to the embodiments which have just been described, in particular by substitution of equivalent technical means, without going beyond the scope of the present invention.
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