CA1046113A - Electro-aimant pour relais a courant continu - Google Patents
Electro-aimant pour relais a courant continuInfo
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Abstract
L'invention se rapporte à un électro-aimant constitué d'une bobine et d'un circuit magnétique comprenant un noyau fixe en forme de U et une armature mobile ayant sensiblement la forme d'un L associés l'un à l'autre par un système de pivotage réunissant avec un certain entrefer une première branche de noyau à une première branche de l'armature, les secondes branches d? noyau et de l'armature présentant des surfaces courtes venant en regard l'une de l'autre dans une région entourés par la bobine. La seconde branche de l'armature coopère avec la seconde branche du noyau selon trois modes distincts successifs, grâce à l'intervention d'entrefers de nature différente. Le couple d'appel de l'électroaimant présente une évolution rapide dans sa phase de départ suivie d'une évolution modérée dans la phase d'approche et terminée par une phase à évolution rapide au moment où se réalise l'accostage des contacts et la mise en pression de leurs ressorts. On réduit ainsi les ampères-tours de la bobine et par suite on réalise une économie substantielle de suivre et d'énergie.
Description
L'invention se rapporte a un electro-aimant constitué
d'une bobine et d'un circuit magnetique comprenant un noyau fixe en forme de U et une armature mobile ayant sensiblement la forme d'un L associes l'un ~ l'autre par un systeme de pivotage réunissant avec un certain entrefer une premiere branche du noyau a une pre-miere branche de l'armature, les secondes branches du noyau et de l'armature presentant des surfaces courbes venant en regard l'une de l'autre dans une region entouree par la bobine.
De tels electro-aimants sont en particulier utilises dans les relais d'automatisme d'un certain calibre où l'excitation de la bobine est effectuee en courant continu.
On connait deja des electro-aimants, conformes a l!art anterieur qui vient d'être decrit, dans lesquels les surfaces cour-bes delimitant les surfaces polaires sont concentriques a l'axe de rotation de l'armature.
Dans ces electro-aimants le couple est progressif et en raison du fait que l'entrefer est constant en epaisseur, la compo-sante tangentielle (qui genere d'ailleurs le couple) est relative-ment faible en egard a la composante radiale des forces d'attrac-20 tion magnetique.
Il en resulte un frottement excessif sur les paliers del'armature et une mise en vitesse si lente de l'armature que la bobine doit generer des amperes-tours importants afin de vaincre le couple resistant dû au ressort de rappel de l'armature.
De plus, on ne beneficie pas, même dans le cas le plus favorable, d'une variation importante du couple au moment ou la reaction des ressorts assurant la pression des contacts vient s'a-jouter a la force du ressort de rappel.
Afin de reduire les amperes-tours de la bobine et par 30 suite de realiser une economie substantielle de cuivre et d'ener-- 1 - ~
~046113 gie, il est souhaitable que le couple d'appel de l'électro-aimant presente une evolution rapide dans sa phase de depart suivie d'une evolution moderee dans la phase d'approche et terminée par une phase a evolution rapide au moment ou se realise l'accostage des contacts et la mise en pression de leurs ressorts.
On utilise ainsi l'energie cinetique accumulee dans les deux premieres etapes de la course pour franchir avec succes la troisieme etape qui est celle qui necessite le plus d'energie, notamment en raison de la possibilite de montage sur l'appareil de contacts auxiliaires ou de dispositifs temporises dont l'interven-tion se produit en certains endroits de la course de l'armature.
Selon l'invention, ce resultat est atteint grâce au fait que la surface courbe de la seconde branche du noyau fixe est cons-tituee par deux portions successives dont la seconde voisine de la base du U est situee en regard d'un epanouissement polaire soli-daire de la base, tandis que la seconde branche de l'armature est constituee par deux portions successives dont la seconde, voisine de l'extremite de cette branche, vient se placer dans une region placee entre la seconde portion de surface du noyau et l'epanouis-sement polaire, et que l'extremite de la seconde portion de l'ar-mature presente une surface polaire placee transversalement par rapport au sens de deplacement de l'armature pour former avec une surface placee entre la seconde branche du noyau fixe et l'epa-nouissement polaire un entrefer dont l'effet d'attraction devient efficace lorsque la seconde portion de ladite armature est engagee sensiblement dans la moitie de ladite region.
D'autres caracteristiques destinees a ameliorer et a adapter la loi de variation du couple d'attraction en fonction de l'angle de rotation de l'armature seront mieux comprises dans la description suivante qui est accompagnee par les figures suivantes:
La figure 1 represente une vue en elevation de l'electro-aimant associe à ses principaux elements , La figure 2 illustre plus precisement les caracteristiques géomêtriques du circuit magnetique , La figure 3 indi4ue des lois d'evolution de differents types d'electro-aimant par rapport aux efforts resistants , La figure 4 montre comment on peut decomposer les forces d'attraction exercées entre deux surfaces polaires situées en re-gard.
En se reportant a la figure 1, on reconnait en 1 la bo-bine d'excitation de l'électro-aimant présentée sous une forme sur-moulée par une masse de matière plastique.
Le circuit magnetique est compose d'une part, du noyau fixe 3 prenant la forme générale d'un U dont les branches sont re-pérées par 5 et 7 tandis que la base est indiquée en 13 , d'autre part le noyau fixe est associé a l'aide d'un pivot 4 a une arma-ture mobile 2 prenant la forme générale d'un L dont les premieres et secondes branches sont représentées par 6 respectivement 8.
A l'état de repos et dans la position de travail de l'e-20 lectro-aimant les secondes branches 7 et 8 penetrent dans la region intérieure 9 de la bobine 1.
Q Les surfaces courbes de la branche 7 et de la branche 8 ménagent entre elles un entrefer dont l'évolution, au cours du dé-placement de l'armature, dépendra du rayon et du centre de courbure de ces surfaces. La loi d'attraction sera donc elle-même fonction de ces variables.
Si l'entrefer existant entre ces deux surfaces était constant, la force d'attraction serait proportionnelle a la course de l'armature ainsi que cela est represente sur la courbe EC de la 30 figure 3, dans ce cas les forces radiales sont trop elevees par 104f~1~3 rapport aux forces tangentielles.
Afin de vaincre dans des conditions avantageuses les for-ces resistances CR, on preferera adopter une loi de variation de la force semblable à celle illustree par la courbe EV.
On a ete amené dans ce but a décomposer en trois phases successives les diverses forces d'attraction qui s'exercent sur l'armature.
La surface courbe de la branche fixe 7 est par suite cons-tituée de deux portions successives 10 (représentée par des hachu-10 res) et 11 (représentee par des pointilles), la première portion s'étendant depuis l'extrémité de la branche, jusqu'a la seconde portion de surface 11 qui aboutit au voisinage de la base 13 du noyau.
En regard de la surface 11 est disposée une troisieme surface 15 appartenant a un epanouissement polaire 17 solidaire de la base 13 i entre ces deux surfaces se trouve donc une région vide repérée par l'espace 20.
La seconde branche 8 de l'armature peut être partagée en deux portions 12 et 14 dont les fonctions ne sont pas identiques.
La premiere portion 12 est destinée a coopérer essentiel-lement avec la surface 10 du noyau dans une premiere partie de sa course qui se termine au moment o~ la seconde portion 14 (repré-sentée par des hachures) va pénétrer dans l'espace 20.
A cet instant le phénomene d'attraction magnétique dû a une importante variation d'entrefer est remplacé par un effet d'at-traction magnétique comparable a celui d'un noyau plongeur et ceci pendant une deuxieme partie de la course qui va amener la région extrême 14 sensiblement au milieu de l'espace 20.
Comme cette portion extrême 14 présente une surface po-laire 18 sensiblement transversale a la direction de déplacement F
104~ 13 de l'armature, son rapprochement de la surface 19 constituant le fond de l'espace 20 et comprise entre les surfaces 11 et 15 va être à l'origine d'une attraction magnétique fortement tangentielle qui va gouverner la troisieme partie de la course de l'armature.
L'évolution de la force tangentielle d'attraction visible sur la courbe EV de la figure 3 correspond bien a la succession et a la conjugaison des trois modes d'a~traction qui viennent d'être décrits.
Lorsque l'armature 2 est dans sa position completement at-10 tirée son extrémité 18 vient buter sur une fine lame de laiton des-tinée a prévenir les phénomenes de rémanence, et la branche 8 n'est séparée de la surface 10 que par un faible entrefer d'épais-seur constante.
Dans cette même position la branche d'un rateau isolant 21 solidaire de l'armature vient soulever l'extrémité 22 d'une lame souple 23 portant un contact 24 qui s'ouvre par conséquent lorsque la bobine est excitée.
Il faut remarquer que la disposition décrite ci-dessus fait dépendre la loi de variation des efforts de l'armature en 20 fonction de ses déplacements, d'un certain nombre de parametresin-dépendants dont il faut etudier les limites et preciser les va-leurs afin d'obtenir le meilleur resultat recherche qui depend principalement de l'energie que l'on veut consacrer a la bobine et de la somme des efforts resistants. Dans le cadre du probleme que se propose de resoudre l'invention, il faut noter le fait que l'electro-aimant sera appele a actionner des contacts ou des dis-positifs de temporisation pneumatique additionnels dont les efforts resistants interviennent pour diverses positions de l'armature.
La variation des divers entrefers lors du deplacement de 30 l'armature depend de la position du centre de rotation de celle-ci iO4t;~13 du rayon de courbure des surfaces en regard et de la position du centre de courbure de ces surfaces. Si l'on se reporte à la figure
d'une bobine et d'un circuit magnetique comprenant un noyau fixe en forme de U et une armature mobile ayant sensiblement la forme d'un L associes l'un ~ l'autre par un systeme de pivotage réunissant avec un certain entrefer une premiere branche du noyau a une pre-miere branche de l'armature, les secondes branches du noyau et de l'armature presentant des surfaces courbes venant en regard l'une de l'autre dans une region entouree par la bobine.
De tels electro-aimants sont en particulier utilises dans les relais d'automatisme d'un certain calibre où l'excitation de la bobine est effectuee en courant continu.
On connait deja des electro-aimants, conformes a l!art anterieur qui vient d'être decrit, dans lesquels les surfaces cour-bes delimitant les surfaces polaires sont concentriques a l'axe de rotation de l'armature.
Dans ces electro-aimants le couple est progressif et en raison du fait que l'entrefer est constant en epaisseur, la compo-sante tangentielle (qui genere d'ailleurs le couple) est relative-ment faible en egard a la composante radiale des forces d'attrac-20 tion magnetique.
Il en resulte un frottement excessif sur les paliers del'armature et une mise en vitesse si lente de l'armature que la bobine doit generer des amperes-tours importants afin de vaincre le couple resistant dû au ressort de rappel de l'armature.
De plus, on ne beneficie pas, même dans le cas le plus favorable, d'une variation importante du couple au moment ou la reaction des ressorts assurant la pression des contacts vient s'a-jouter a la force du ressort de rappel.
Afin de reduire les amperes-tours de la bobine et par 30 suite de realiser une economie substantielle de cuivre et d'ener-- 1 - ~
~046113 gie, il est souhaitable que le couple d'appel de l'électro-aimant presente une evolution rapide dans sa phase de depart suivie d'une evolution moderee dans la phase d'approche et terminée par une phase a evolution rapide au moment ou se realise l'accostage des contacts et la mise en pression de leurs ressorts.
On utilise ainsi l'energie cinetique accumulee dans les deux premieres etapes de la course pour franchir avec succes la troisieme etape qui est celle qui necessite le plus d'energie, notamment en raison de la possibilite de montage sur l'appareil de contacts auxiliaires ou de dispositifs temporises dont l'interven-tion se produit en certains endroits de la course de l'armature.
Selon l'invention, ce resultat est atteint grâce au fait que la surface courbe de la seconde branche du noyau fixe est cons-tituee par deux portions successives dont la seconde voisine de la base du U est situee en regard d'un epanouissement polaire soli-daire de la base, tandis que la seconde branche de l'armature est constituee par deux portions successives dont la seconde, voisine de l'extremite de cette branche, vient se placer dans une region placee entre la seconde portion de surface du noyau et l'epanouis-sement polaire, et que l'extremite de la seconde portion de l'ar-mature presente une surface polaire placee transversalement par rapport au sens de deplacement de l'armature pour former avec une surface placee entre la seconde branche du noyau fixe et l'epa-nouissement polaire un entrefer dont l'effet d'attraction devient efficace lorsque la seconde portion de ladite armature est engagee sensiblement dans la moitie de ladite region.
D'autres caracteristiques destinees a ameliorer et a adapter la loi de variation du couple d'attraction en fonction de l'angle de rotation de l'armature seront mieux comprises dans la description suivante qui est accompagnee par les figures suivantes:
La figure 1 represente une vue en elevation de l'electro-aimant associe à ses principaux elements , La figure 2 illustre plus precisement les caracteristiques géomêtriques du circuit magnetique , La figure 3 indi4ue des lois d'evolution de differents types d'electro-aimant par rapport aux efforts resistants , La figure 4 montre comment on peut decomposer les forces d'attraction exercées entre deux surfaces polaires situées en re-gard.
En se reportant a la figure 1, on reconnait en 1 la bo-bine d'excitation de l'électro-aimant présentée sous une forme sur-moulée par une masse de matière plastique.
Le circuit magnetique est compose d'une part, du noyau fixe 3 prenant la forme générale d'un U dont les branches sont re-pérées par 5 et 7 tandis que la base est indiquée en 13 , d'autre part le noyau fixe est associé a l'aide d'un pivot 4 a une arma-ture mobile 2 prenant la forme générale d'un L dont les premieres et secondes branches sont représentées par 6 respectivement 8.
A l'état de repos et dans la position de travail de l'e-20 lectro-aimant les secondes branches 7 et 8 penetrent dans la region intérieure 9 de la bobine 1.
Q Les surfaces courbes de la branche 7 et de la branche 8 ménagent entre elles un entrefer dont l'évolution, au cours du dé-placement de l'armature, dépendra du rayon et du centre de courbure de ces surfaces. La loi d'attraction sera donc elle-même fonction de ces variables.
Si l'entrefer existant entre ces deux surfaces était constant, la force d'attraction serait proportionnelle a la course de l'armature ainsi que cela est represente sur la courbe EC de la 30 figure 3, dans ce cas les forces radiales sont trop elevees par 104f~1~3 rapport aux forces tangentielles.
Afin de vaincre dans des conditions avantageuses les for-ces resistances CR, on preferera adopter une loi de variation de la force semblable à celle illustree par la courbe EV.
On a ete amené dans ce but a décomposer en trois phases successives les diverses forces d'attraction qui s'exercent sur l'armature.
La surface courbe de la branche fixe 7 est par suite cons-tituée de deux portions successives 10 (représentée par des hachu-10 res) et 11 (représentee par des pointilles), la première portion s'étendant depuis l'extrémité de la branche, jusqu'a la seconde portion de surface 11 qui aboutit au voisinage de la base 13 du noyau.
En regard de la surface 11 est disposée une troisieme surface 15 appartenant a un epanouissement polaire 17 solidaire de la base 13 i entre ces deux surfaces se trouve donc une région vide repérée par l'espace 20.
La seconde branche 8 de l'armature peut être partagée en deux portions 12 et 14 dont les fonctions ne sont pas identiques.
La premiere portion 12 est destinée a coopérer essentiel-lement avec la surface 10 du noyau dans une premiere partie de sa course qui se termine au moment o~ la seconde portion 14 (repré-sentée par des hachures) va pénétrer dans l'espace 20.
A cet instant le phénomene d'attraction magnétique dû a une importante variation d'entrefer est remplacé par un effet d'at-traction magnétique comparable a celui d'un noyau plongeur et ceci pendant une deuxieme partie de la course qui va amener la région extrême 14 sensiblement au milieu de l'espace 20.
Comme cette portion extrême 14 présente une surface po-laire 18 sensiblement transversale a la direction de déplacement F
104~ 13 de l'armature, son rapprochement de la surface 19 constituant le fond de l'espace 20 et comprise entre les surfaces 11 et 15 va être à l'origine d'une attraction magnétique fortement tangentielle qui va gouverner la troisieme partie de la course de l'armature.
L'évolution de la force tangentielle d'attraction visible sur la courbe EV de la figure 3 correspond bien a la succession et a la conjugaison des trois modes d'a~traction qui viennent d'être décrits.
Lorsque l'armature 2 est dans sa position completement at-10 tirée son extrémité 18 vient buter sur une fine lame de laiton des-tinée a prévenir les phénomenes de rémanence, et la branche 8 n'est séparée de la surface 10 que par un faible entrefer d'épais-seur constante.
Dans cette même position la branche d'un rateau isolant 21 solidaire de l'armature vient soulever l'extrémité 22 d'une lame souple 23 portant un contact 24 qui s'ouvre par conséquent lorsque la bobine est excitée.
Il faut remarquer que la disposition décrite ci-dessus fait dépendre la loi de variation des efforts de l'armature en 20 fonction de ses déplacements, d'un certain nombre de parametresin-dépendants dont il faut etudier les limites et preciser les va-leurs afin d'obtenir le meilleur resultat recherche qui depend principalement de l'energie que l'on veut consacrer a la bobine et de la somme des efforts resistants. Dans le cadre du probleme que se propose de resoudre l'invention, il faut noter le fait que l'electro-aimant sera appele a actionner des contacts ou des dis-positifs de temporisation pneumatique additionnels dont les efforts resistants interviennent pour diverses positions de l'armature.
La variation des divers entrefers lors du deplacement de 30 l'armature depend de la position du centre de rotation de celle-ci iO4t;~13 du rayon de courbure des surfaces en regard et de la position du centre de courbure de ces surfaces. Si l'on se reporte à la figure
2 qui représente le circuit magnétique dans son état de repos, on a représenté par 0 le centre de rotation de l'armature par XX' l'a-xe de la bobine 1, par PP' la trace d'un plan perpendiculaire à XX' passant par l'axe 0 et par TT' la trace d'un plan passant par l'axe 0 parallèlement à XX'.
Ces traces PP' et TT' définissent quatre cadrans ql, q2, q3, q4. Si C1 est le centre de courbure de la portion de surface 10 10 on se rend compte que sa position ne peut être située que dans l'un des cadrans ql ou q2 ; car si (C1) était situé dans l'un des qua-drants 93 ou 94, il y aurait une impossibilité mécanique de mouve-ment de l'armature par rapport au noyau.
Lorsque C1 est placé dans le premier cadran, on assiste à
une variation de l'entrefer placé entre la surface 10 et la branche mobile 8 qui se traduit par une force tangentielle Ft (c'est-à-dire dans le sens de la flèche F) élevée par rapport à la force ra-diale Fr (dirigée vers le centre de rotation) en particulier voir la figure 4.
D'autre part, si l'on veut que les conditions de satura-tion magnétiques du pied de la branche 7 soient comparables à cel-les du pied de l'épanouissement polaire 17, et que la totalité de la longueur de la branche 7 soit utilisée, il faut que la surface courbe 10 passe par les points B et A, B étant défini comme un point voisin de l'axe XX' situé dans l'espace 20 défini plus haut et A étant un point voisin de l'extrémité de la branche 7, par conséquent également voisin de l'arête qui limite le logement 9 de la bobine. Le centre de courbure C1 sera par suite également voi-sin de la médiatrice du segment A, B.
Des expériences nombreuses ont permis de constater par 10461~3 ailleurs que l'allure de la courbe de force recherchee était obte-nue lorsque le rayon de courbure de la surface 10 etait compris en-tre 1, 3 fois et 2 fois la valeur de la distance R séparant le point A du centre de rotation 0. En effet, si ce rayon de courbure est trop faible, la variation de l'entrefer se traduit par une va-leur de la composante radiale trop élevee par rapport à la compo-sante tangentielle. Si au contraire le rayon de courbure est trop grand, l'entrefer est trop important et l'accroissement des fuites magnétiques détériore le rendement.
Si le rayon de courbure de la surface 10 etait situe dans le quadrant 92, llentrefer aurait tendance à augmenter au cours de la rotation de l'armature.
Cet effet a ete toutefois choisi pour les surfaces 11 de la branche 7 et 15 de l'épanouissement polaire 17 pour obtenir une allure quasi constante de la force d'attraction correspondant à la rotation comprise entre environ 3 et 8 sur la figure 3.
Le rayon de courbure de la surface 11 aboutissant à c2 a été choisi plus petit que le rayon de courbure de la surface 15 aboutissant a C3 pour faire que la composante radiale dûe à l'en-20 trefer placé entre la portion 14 de l'armature et la surface 15 del'épanouissement polaire vienne soulager le pivot 4 placé au cen-tre de rotation 0.
Compte tenu des nécessités de passage de la portion 14 dans l'espace 20, les centre C3, C2 des rayons de courbure sont voisins d'une droite passant par les points 0 et B.
L'importance attribuée à l'attraction purement tangen-tielle dûe a la variation de l'entrefer present entre les surfaces 18 et 19 a amene à donner à celles-ci des valeurs voisines de la valeur des sections du pied de la branche 7. Par suite si S repre-30 sente la section maximum de la branche 8 de l'armature penetrant 10461~3 dans l'ouverture 9 de la bobine, il en resulte que la section sldu pied de la branche 7, la surface s2 de la surface polaire 19 et la section s3 du pied de l'epanouissement polaire 17 sont sensible-ment egales chacune au tiers de la section s.
La portion de surface de l'extremite 14 de la branche 8 de la nature, situee en regard de la surface 11 presente une allure semblable a celle-ci ; toutefois, pour permettre son introduction aisee dans le logement 20 on a ete amene a lui donner un rayon de courbure plus elevé.
Dans le mode de réalisation avantageux qui est décrit, l'une des données fixée a l'origine est que le centre de rotation 0 soit contenu dans un plan PP' perpendiculaire a l'axe XX' et pas-sant au voisinage du centre Jr~ de la bobine 1 ; cette donnée n'est pas en réalité fixée arbitrairement car elle se traduit par le fait que les dimensions de l'ouverture 9 de la bobine présentent un rapport de la longueur a la section transversale qui est opti-mum pour un déplacement angulaire donné de l'armature.
Les mesures décrites pourraient faire l'objet de modifi-cations sans toutefois sortir du cadre de l'objet de l'invention , c'est ainsi que l'on pourrait remplacer les surfaces courbes par des portions de plans. Ces réalisations pourraient éventuellement présenter un intérêt de fabrication qui se traduirait par contre par une altération des performances.
Ces traces PP' et TT' définissent quatre cadrans ql, q2, q3, q4. Si C1 est le centre de courbure de la portion de surface 10 10 on se rend compte que sa position ne peut être située que dans l'un des cadrans ql ou q2 ; car si (C1) était situé dans l'un des qua-drants 93 ou 94, il y aurait une impossibilité mécanique de mouve-ment de l'armature par rapport au noyau.
Lorsque C1 est placé dans le premier cadran, on assiste à
une variation de l'entrefer placé entre la surface 10 et la branche mobile 8 qui se traduit par une force tangentielle Ft (c'est-à-dire dans le sens de la flèche F) élevée par rapport à la force ra-diale Fr (dirigée vers le centre de rotation) en particulier voir la figure 4.
D'autre part, si l'on veut que les conditions de satura-tion magnétiques du pied de la branche 7 soient comparables à cel-les du pied de l'épanouissement polaire 17, et que la totalité de la longueur de la branche 7 soit utilisée, il faut que la surface courbe 10 passe par les points B et A, B étant défini comme un point voisin de l'axe XX' situé dans l'espace 20 défini plus haut et A étant un point voisin de l'extrémité de la branche 7, par conséquent également voisin de l'arête qui limite le logement 9 de la bobine. Le centre de courbure C1 sera par suite également voi-sin de la médiatrice du segment A, B.
Des expériences nombreuses ont permis de constater par 10461~3 ailleurs que l'allure de la courbe de force recherchee était obte-nue lorsque le rayon de courbure de la surface 10 etait compris en-tre 1, 3 fois et 2 fois la valeur de la distance R séparant le point A du centre de rotation 0. En effet, si ce rayon de courbure est trop faible, la variation de l'entrefer se traduit par une va-leur de la composante radiale trop élevee par rapport à la compo-sante tangentielle. Si au contraire le rayon de courbure est trop grand, l'entrefer est trop important et l'accroissement des fuites magnétiques détériore le rendement.
Si le rayon de courbure de la surface 10 etait situe dans le quadrant 92, llentrefer aurait tendance à augmenter au cours de la rotation de l'armature.
Cet effet a ete toutefois choisi pour les surfaces 11 de la branche 7 et 15 de l'épanouissement polaire 17 pour obtenir une allure quasi constante de la force d'attraction correspondant à la rotation comprise entre environ 3 et 8 sur la figure 3.
Le rayon de courbure de la surface 11 aboutissant à c2 a été choisi plus petit que le rayon de courbure de la surface 15 aboutissant a C3 pour faire que la composante radiale dûe à l'en-20 trefer placé entre la portion 14 de l'armature et la surface 15 del'épanouissement polaire vienne soulager le pivot 4 placé au cen-tre de rotation 0.
Compte tenu des nécessités de passage de la portion 14 dans l'espace 20, les centre C3, C2 des rayons de courbure sont voisins d'une droite passant par les points 0 et B.
L'importance attribuée à l'attraction purement tangen-tielle dûe a la variation de l'entrefer present entre les surfaces 18 et 19 a amene à donner à celles-ci des valeurs voisines de la valeur des sections du pied de la branche 7. Par suite si S repre-30 sente la section maximum de la branche 8 de l'armature penetrant 10461~3 dans l'ouverture 9 de la bobine, il en resulte que la section sldu pied de la branche 7, la surface s2 de la surface polaire 19 et la section s3 du pied de l'epanouissement polaire 17 sont sensible-ment egales chacune au tiers de la section s.
La portion de surface de l'extremite 14 de la branche 8 de la nature, situee en regard de la surface 11 presente une allure semblable a celle-ci ; toutefois, pour permettre son introduction aisee dans le logement 20 on a ete amene a lui donner un rayon de courbure plus elevé.
Dans le mode de réalisation avantageux qui est décrit, l'une des données fixée a l'origine est que le centre de rotation 0 soit contenu dans un plan PP' perpendiculaire a l'axe XX' et pas-sant au voisinage du centre Jr~ de la bobine 1 ; cette donnée n'est pas en réalité fixée arbitrairement car elle se traduit par le fait que les dimensions de l'ouverture 9 de la bobine présentent un rapport de la longueur a la section transversale qui est opti-mum pour un déplacement angulaire donné de l'armature.
Les mesures décrites pourraient faire l'objet de modifi-cations sans toutefois sortir du cadre de l'objet de l'invention , c'est ainsi que l'on pourrait remplacer les surfaces courbes par des portions de plans. Ces réalisations pourraient éventuellement présenter un intérêt de fabrication qui se traduirait par contre par une altération des performances.
Claims (5)
1. Electro-aimant constitué d'une bobine et d'un circuit magnétique, ce dernier comprenant un noyau fixe en forme de U et une armature mobile en forme de L associés l'un à l'autre par un système de pivotage réunissant avec un certain entrefer une première branche du noyau à une première branche de l'armature les secondes branches du noyau et de l'armature présentant des surfaces courbes venant en regard l'une de l'autre dans une région entourée par la bobine lorsque celle-ci est parcouru par un courant d'excitation, caractérisé
en ce que:
a) la surface courbe de la seconde branche du noyau fixe est constituée par deux portions successives (respectivement) dont la seconde, voisine de la base du U, est située en regard de la surface d'un épanouissement polaire solidaire de ladite base;
b) la seconde branche de l'armature mobile est constituée par deux portions successives (respectivement) dont la seconde voisine de l'extrémité de la seconde branche de l'armature vient se placer dans une région intermédiaire placée entre la seconde portion de surface de la seconde branche du noyau et la surface de l'épanouissement polaire;
c) l'extrémité de la seconde portion de l'armature présente une surface polaire placée transversalement par rapport au sens de déplacement de l'armature pour former avec une surface placée entre la seconde branche du noyau fixe et l'épanouissement polaire un entrefer dont l'effet d'attraction devient efficace lorsque la seconde portion de l'armature est engagée sensiblement dans la moitie de ladite intermédiaire.
en ce que:
a) la surface courbe de la seconde branche du noyau fixe est constituée par deux portions successives (respectivement) dont la seconde, voisine de la base du U, est située en regard de la surface d'un épanouissement polaire solidaire de ladite base;
b) la seconde branche de l'armature mobile est constituée par deux portions successives (respectivement) dont la seconde voisine de l'extrémité de la seconde branche de l'armature vient se placer dans une région intermédiaire placée entre la seconde portion de surface de la seconde branche du noyau et la surface de l'épanouissement polaire;
c) l'extrémité de la seconde portion de l'armature présente une surface polaire placée transversalement par rapport au sens de déplacement de l'armature pour former avec une surface placée entre la seconde branche du noyau fixe et l'épanouissement polaire un entrefer dont l'effet d'attraction devient efficace lorsque la seconde portion de l'armature est engagée sensiblement dans la moitie de ladite intermédiaire.
2. Electro-aimant selon la revendication 1, caractérisé en ce que:
a) le centre de courbure de la première portion de surface du noyau fixe est placé sensiblement sur la médiatrice d'un segment dont une première extremité est voisine de l'axe de la bobine et de ladite region intermédiaire tandis que l'autre extrémité est voisine de l'extrémité de la première portion de surface du noyau opposée à ladite région intermédiaire;
b) que le rayon de courbure de la première portion de surface du noyau fixe est compris entre 1,3 fois et 2 fois la distance séparant le centre de rotation de l'armature, de ladite extrémité;
c) le centre de courbure de la première portion de surface du noyau fixe est situe dans un premier quadrant délimité d'une part, par le plan passant par le centre de rotation de l'armature perpendi-culairement à l'axe de la bobine et d'autre part, par le plan passant par le centre de rotation parallèlement à l'axe de la bobine, ce premier quadrant ne contenant ni l'axe de la bobine ni l'armature.
a) le centre de courbure de la première portion de surface du noyau fixe est placé sensiblement sur la médiatrice d'un segment dont une première extremité est voisine de l'axe de la bobine et de ladite region intermédiaire tandis que l'autre extrémité est voisine de l'extrémité de la première portion de surface du noyau opposée à ladite région intermédiaire;
b) que le rayon de courbure de la première portion de surface du noyau fixe est compris entre 1,3 fois et 2 fois la distance séparant le centre de rotation de l'armature, de ladite extrémité;
c) le centre de courbure de la première portion de surface du noyau fixe est situe dans un premier quadrant délimité d'une part, par le plan passant par le centre de rotation de l'armature perpendi-culairement à l'axe de la bobine et d'autre part, par le plan passant par le centre de rotation parallèlement à l'axe de la bobine, ce premier quadrant ne contenant ni l'axe de la bobine ni l'armature.
3. Electro-aimant selon la revendication 2, caractérisé en ce que les centres de courbure de la seconde portion de surface de la seconde branche du noyau fixe, respectivement de la surface de l'épanouissement polaire sont places sensiblement sur une droite passant par le centre de rotation de l'armature et ladite première extrémité dudit segment.
4. Electro-aimant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section du pied de la seconde branche du noyau, la section du pied de l'épanouissement polaire et la surface de l'entrefer qui les sépare sont sensiblement égales chacune au tiers de la section maximum de la seconde branch de l'armature mobile pénétrant dans l'ouverture de la bobine.
5. Electro-aimant selon la revendication 1, 2 ou 3, charactérisé
en ce que le centre de rotation de l'armature est voisin du plan qui passe par le centre de la bobine et qui est perpendiculaire à l'axe de la bobine.
en ce que le centre de rotation de l'armature est voisin du plan qui passe par le centre de la bobine et qui est perpendiculaire à l'axe de la bobine.
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