CA1080285A

CA1080285A - Relais electromagnetique ayant un aimant permanent et un shunt

Info

Publication number: CA1080285A
Application number: CA265,581A
Authority: CA
Inventors: Edouard Le Roux; Christian Richard
Original assignee: Societe dAppareillage Electrique SAPAREL SA
Current assignee: Societe dAppareillage Electrique SAPAREL SA
Priority date: 1975-11-13
Filing date: 1976-11-09
Publication date: 1980-06-24
Also published as: ES453294A1; CH611459A5; PT65834A; DE2649522C2; AR208996A1; BR7607611A; IT1064380B; US4090160A; AU1913076A; IN147382B; JPS5261756A; AU509803B2; GB1546155A; DE2649522A1

Abstract

Relais électromagnétique à haute sensibilité du type comportant un aimant, deux pièces magnétiques, un shunt magnétique, une palette mobile coopérant avec les deux pièces magnétiques et une bobine de commande. L'aimant et le shunt magnétique sont enserrés entre les deux pièces magnétiques constituées par deux flasques en forme de U de façon à constituer un ensemble plat. Application dans tout système demandant une faible puissance de commande.

Description

~80Z~5 La présente invention concerne au relais électromagnétique à haute sensibilité à décollement de palette~ Dans ce type de relais, la palette mobile est, en position normale, maintenue attirée magnétiquement contre deux faces polaires par une partie du flux d'un aimant permanent, l'autre partie de ce flux, généralement la plus importante, étant dérivée dans un shunt magnétique. Le décollement de la palette mobile est obtenu par diminution ou annulatiQn du flux circulant dans la palette au moyen d'un flux antagoniste produit par une bobine de commande - 10 dont le circuit magnétique comprend la palette mobile et le shunt magnétique. L'effet mécanique produit par le décollement de la palette est amplifié par un ressort de déclenchement que provoque l'ouverture de la palette.
Le but de l'invention est de réaliser un relais de ce type comportant une sensibilité plus grande et une force de collage - de la palette plus importante que dans les relais connus.
Un autre but de l'invention est de réaliser un relais ayant un aimant de faible volume donc peu onéreux; et protégé contre les champs magnétiques parasites.
2G Un autre but de l'invention est de réaliser un relais de fabricatlon aisée, dont les caractéristiques peuvent être facile-ment réglées.
Un autre but de l'invention est de simplifier la structure du relais en vue de réduire son coût de fabrication en réalisant les pièces magnétiques à partir de formes ne nécessitant pas un usinage important Un autre but de l'invention est de réaliser des relais de caractéristiques différentes dans une même chalne de fabrication.
Un autre but de l'invention est de réaliser un positionne-ment souple de la palette dans son support.
Un autre but de l'invention est de réaliser une fixation du 108V2~5 relais qui le rend insensible aux chocs subis par son support, que ces chocs soient pro~oques par un mécanisme de corrlmande d'un disjoncteur ou par tout autre appareil.

8~ S

Le relais selon l'invention comportant un aimant permanent, deux pieces magnetiques, un shunt magnétique, une palette mobile coopérant avec les deux pieces magnetiques et une bobine de commande, es-t carac-t~risé en ce que les deux pieces magnétiques sont constitu~es par deux flasques plats paxalleles en forme de U qui enserrent entre eux l'aimant permanent et le shunt magnetique pour constituer un ensemble plat et que la palet-te mobile s'applique normalement, sur un jambage de chaque flasque dont les extremités forment pieces polaires.
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaltront de la description ci-apres de formes de realisation d'un relais selon l'invention, donnee à titre d'exemple nullement limitatif à l'aide du dessin annexe dans lequel:
La figure 1 est une vue éclatee du relais.
La figure 2 est une vue en elevation du relais fixe sur son support.
La figure 3 est une vue de dessus du relais selon la figure 2.
La figure 4 est une vue en elevation du relais dans son boîtier.
La figure 5 est une vue eclatee de la palette et ~de sa cage.
La figure 6 est une vue d'une variante.
La figure 7 est une vue de dessus du relais fixé
sur son support.
La figure 8 est une vue en elevation du relais selon la figure 7.
La figure 9 est une vue eclatée de la fixation du relais.
~0 La figure 10 est une vue de dessous d'une plaque souple en un materiau de dureté plus élevée, mais plus mince que celle représentée en figures 7 et 9.

- 2 ~Ot3V2~5 I.a fi.gure 11 est une vue en elevation de la plaque de la f~gure 10.
Dans la forme de realisation representee sur les figures, en se referant plus pa:rticulièrement aux figures 1, 2 et 3, lercla.is comporte un aimant permanent 1 enserre entre deux flasquesmagnetiques 2 et 3 en forme de U dont deux des jambages forment deux pôles 4 et 5 coopérant avec une palette mobile 6 et dont les deux autres jambages forment support d'arti-culation du ;

::

~(~8~285 porte-palette. Les deux flasques plats 2 et 3 sont réunls par un shunt magnétique cylindrique 7 en fer-nickel à haute permé-abilité par exemple en mumétal; ce shunt est monté sur un boulon 8, en métal non magnétique, en laiton par exemple, passé
dans un trou 01 des flasques. Un intercalaire amagnétique 9 con-stitué par une Eeuille en matière plastique est interposé entre le shunt magnétique 7 et un flasque 3 par exemple.
Les deux flasques.2 et 3 en métal à haute perméabilité tel que le mumétal sont assemblés à l'autre angle du U au moyen d'un - 10 boulon 11 passé dans un deuxième trou 02 des flasques, et d'une entretoise 12 en métal non magnétique en laiton par exemple.
Sur une des branches polaires 4 ou 5 est montée une bobine de déclenchement 10 dont le flux, lorsqu'elle est alimentée en courant, ou en courant alternatif ou une alternance s'oppose à
celui créé par l'aimant 1 dans la palette mobile.
La palette 6 est montée libre dans une cage 13 fixée à une extrémité d'un porte-palette 14 dont l'autre extrémité 15 con-- stitue une queue de déclenchement.
La partie centrale du porte-palette 14 s'articule entre deux jambages 17, 18 des flasques en U, opposés aux deux pièces polaires 4 et 5, au moyen d'un axe 19 passé dans un troisième trou 03 des flasques. Un ressort 21 agissant dans le sens du réenclenchement de la palette mobile 6 est monté entre un têton 16 du porte-palette 14 et une vis de réglage 27 (fig. 3). Sur la queue de déclenchement 15 s'appuie une vis réglable de butée 20 dlun levier de déclenchement 22 articulé sur un axe 23 supportant un ressort de rappel 24 agissant dans le sens de l'ouverture de la palette 6 dès que celle-ci s'est décollée des pièces polaires 4 et 5 sous l'action d'un courant de commande excitant la bobine 10. Lorsque la vis butée 20 du levier de déclenchement 22 est libérée par la queue 15 du fait du décollement de la palette 6, .

~08~:~8~;

le levier 22 tourne sous llaction du ressort 24 et commande le mécanisme de déclenchement du disjoncteur~ L'axe 23 est monté
sur le support 25 qui supporte également le boltier 26 dans le-quel est fixé le relais. Le boltier 26 est fixé sur le support 25 au moyen d'ergots 28 et d'une agrafe 29. Le porte~palette en

3 parties 13-14-15 est de préférence réalisé en matière plastique moulée d'une seule pièce.
- Le réarmement s'e~fectue en ramenant le levier 22 dans sa position de la figure 2; le porte-palette 14 se réarme et la palette 6 se recolle automatiquement en fin de course sur les pôles 4 et 5 sous l'action du ressort 21.
L'aimant 1 est maintenu entre les deux branches centrales des deux flasques 2 et 3. On peut obtenir un réglage du 1ux de l'aimant en le déplaçant perpendiculairement aux flasques. La sensibilité peut également être réglée par la vis 27 qui agit sur le ressort de réarmement 21 et augmente la force de collage.
Si on considère Xl la largeur de la piece polaire 4,5 d'un ~lasque, X2 l'écartement entre les deux flasques, X3 l'épaisseur ou diamètre du shunt magnétique, X4 l'épaisseur de l'intercalaire équivalent à un shunt-air, on constate que l'on obtient un relais ayant une force d'attraction importante de la palette, de l'ordre de 300 g, avec une grande sensibilité, de l'ordre de 40 à 100 )~VA, en donnant à Xl une valeur de 4, 327 mm dans la plage de 4 à 5 mm, X3 de 2,95 mm dans la plage de 2 à 6 mm, X4 de 0,013 mm dans la plage de 0,01 à 0,02 mm en évitant la saturation dans les pièces magnétiques; la recherche de la valeur optimum de X2 est en étroite corrélation avec Xl - X3 - X4.
Le relais peut fonctionner en courant alternatif et en courant continu.
L'utilisation de deux flasques en U et d'une bobine sur l'un des jambages permet d'éviter la sataration dans le circuit alter-natif de déclenchement. En effet seules les sections Sl et S2 des flasques 2 et 3 au niveau de l~aimant sont saturées et régularisent ainsi le flux d'aimant rendant llinduction dans les jambages 4 et 5 (sections S3, S4), indépendant des tolérances sur les caracteristiques de l'aimant. En plus les sections S
et S2 ne sont pas traversées par le courant alternatif de déclenchement, dloù il résulte que leur saturation n'entralne pas une augmentation de puissance consommée. La position de ~ l'aimant entre les flasques permet de le soustraiee à l'action des champs magnétiques ou électriques extérieurs. Les propor-tions entre les sections Sl-S2, S3-S4, les volumes du shunt magnétique 7 et de l'entre~er 9 sont telles que les inductions dues à l'aimant sont le double dans les sections Sl S2 (dans la plage 7000 à 8COOG) de celles dans les sections S3-S4 (en dessous de 4000G).
Le ressort de déclenchement est monté de façon indépendante du circuit magnétique du relais. On peut obtenir des relais de différentes sensibilités en agissant sur des caractéristiques corrélatives de façon relativement simple.
Applications. L'invention es-t applicable avantageusement aux relais déclencheurs pour la commande du mécanisme de déclenchement d'un disjoncteur, en particulier pour disjoncteur de protection à courants de défaut~ Mais elle peut aussi rece-voir des applications diverses pour réaliser des commandes à
faible puissance.
La forme en U des flasques est une forme simple facilitant la fabrication et rendant plus aisées les opérations de recti-fication et de polissage des surfaces magnétiques.
La position de ces sections saturées, en dehors du circuit magnétique de décollement de la palette par le courant dans la bobine, n'amène pas d'augmentation de la puissance consommée.

2~5 L'augmentation de la Eorce d'attraction du relais a~éliore sa tenue aux chocs et vibrations.
Dan,s la forme de réalisation représentée sur les figures

4 et 5, le relais comporte un aimant permanent l enserré entre deux flasques magnétiques 2, en forme de U, dont deux des jam-bages forment les pôles 4 coopérant avec une palette magnétique 6, et dont les deux autres jambages 17 forment support dlarti-culation du porte-palette 14. Les deux flasques magnétiques 2 sont réunis par un shunt magnétique 7 monté sur un boulon 8.
Sur une des branches polaires 4, est montée une bobine de déclenchement lO dont la flux, lorsqu'elle est alimentée par un courant, s'oppose à celui créé par l'aimant l dans,la palette mobile. La palette 6 est montée dans une cage 13 fixée à une extrémité du porte-palette 14 dont l'autre extrémité 15 constitue une queue de déclenchement. Un ressort 21, agissant dans le - sens du réenclenchement de la palette mobile 6, est fixé en haut du boitier 40 et appuie sur la partie centrale du porte-palette 14.
Le réarmement du relais s'effectue en ramenant le porte-palette 14 dans la position représentée dans la figure 4. La palette 6 se recolle automatiquement sur les pôles 4 sous l'action du ressort 21 et de l'attraction des pôles aimantés par l'aimant 1. .
La palette magnétique 6 repose sur un point d'appui 30 placé au centre d'une barrette 31 disposée à la partie infér~
ieure de la cage 13. A sa partie supérieure, la palette 6 est maintenue par un matelas Souple 32, en forme de champignon, placé dans un trou 33 d'une plaque de maintien 34. Cette plaque de maintien est fixée sur la cage 13 au moyen de deux ergots 35 et de deux rabats 36. La palette 6 est guidée dans la cage 13 par des colonnettes de guidage 37.

~081~285 Dans la variante représentée sur la figure 6, le matelas souple 32 est remplacé par un bossage 38 réalisé au centre de la plaque de maintien 34.
- Les dispositions décrites permettent de réaliser la fixation souple d'une palette qui peut néanmoins se déplacer légèrement pour se positionner sur les pièces polaires de facon que les portées d'entrefer soient dans les conditions normales de fonc-tionnement du relais. Le matelas 32 est constitué en un matériau souple, tel que par exemple élastomère, caoutchouc d'urethane, adhésif, mais stable après polymérisation, ou séchage, ou solidification. Il est injecté en petites doses entre la palette et la plaque de maintien 34 pour former un matelas amortisseur. Le matelas assure une liaison précise en orientation et suffisamment souple entre palette et plaque-support pour ne pas transmettre de contraintes autres que celles résultant des conditions prévues de fonctionnement.
L'avantage du montage représenté sur les figures 4 et 5 permet d'assurer une meilleure régulation de fonctionnement, une meilleure stabilité en fonction du nombre de manoeuvre, une meilleure tenue aux secousses et aux vibrations.
La mise en oeuv~e industrielle est facilitée par l'utilisa--tion d'un procédé d'injection automatique et dosable d'un matériau souple.
La figure 6 represente une variante dans laquelle la palette 6 est maintenue dans la cage 13, d'une part sur le point d'appui 30 de la barrette inférieure 31 et, d'autre part, par le bossage 38 Eormé dans la plaque de maintien 34. Dans cette disposition, le maintien de la palette 6 est obtenu par l'élas-ticité de la plaque 34.
Un autre avantage de l'invention réside dans la régularité
du relais que n'est pas influencée par sa position dans l'es-~08al~35 pace: verticale, horizontale, ou inclinée.
Dans la forme de realisation représentée sur les figures 7 à 9, le relais est enfermé dans un boitier 40 et est fixé sur une platine-support 25 par l'intermédiaire d'une plaque souple 41. Cette dernière est fixée sur le support 25 au moyen de trois rivets 42, avec interposition de rondelles 43 formant amortisseur. La plaque souple 41 comporte trois trous 44 dans lesquels viennent se positionner trois plots 45 situés à la base du boitier~ Le boltier 40 est fixé sur la plaque 41 par l'inter-médiaire d'une broche 46 placée dans un trou 47 de la plaquesouple et maintenu dans cette plaque par une tete 48. La broche 46 comporte une colerette 49 dans laquelle vient se fixer un clips 50. La broche 46 est entourée d'une gaine de protection 51 qui traverse le boîtier du relais. La gaine 51 est collée sur une paroi du relais et la broche dépasse légèrement le couvercle du boltier de façon à permettre la mise en place du clips 50 dans la collerette 49.
La plaque 41 est réalisée en un matériau souple de dureté
Shore A inférieure à 100, par exemple en caoutchouc d'uréthane.
Le montage suivant l'invention permet de réaliser un relais pour .
- des applications soumises à des secousses et vibrations impor-tantes. Le positionnement du relais sur son support se fait aisément grâce aux trois plots de positionnement 45 qui per-mettent une suspension équilibrée. Aucun polnt du boltier n'est directement en contact avec le support rigide 25, sauf en ce qui concerne le point d'application de la queue de déclenchement du porte-palette sur le renvoi du levier de déclenchement 22, lequel point d'application est réalisé par un bossage 52 qui s'appuie sur une portée plane 53 du renvoi. Mais ce point de contact ne transmet pratiquement pas de vibrations au relais; en effet, il n'y a pas de variation de position du bras du levier ~0~3~Z85 OA du porte-palette en fonction des vibrations, ou secousses, mais seulement du bras de levier AB du renvoi; le rapport des variations possibles de la longueur de ce bras donne des variations d'eEfort négligeables, donc contribue à la stabilité
du relais~
La plaque souple 41A représentée en figures 10 et 11, de plus faible épaisseur, est en un matériau souple du dureté plus élevée, pouvant aller dans l'échelle Shore 0 jusqu'à ~5, par exemple en un élastomère polyestèr, la souplesse etant alors obtenue par la section et la répartition des points d'appui du relais et du support.
La plaque 41A est fixée sur le support au moyen de trois rivets engagés dans les trous 54 (la plaque étant vue de dessous en figure 10). Elle comporte en outre un trou 47, entouré d'un bossage 48, permettant le passage d'une broche ~ixée comme précédemment au boitier par un circlips, et trois trous 44A pour l'introduction de plots de positionnement, disposés autour du trou 47 et dont les bossages 55j 56, 58 sont reliés au bossage 48 par des bras de raidissement relatif 59, 60, 61.

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Claims

Les réalisations de l'invention au sujet des-quelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Relais électromagnétique à haute sensibilité
comportant un aimant permanent, de caractéristiques optimisées, deux pièces magnétiques, un shunt magnétique, une palette mobile coopérant avec les deux pièces magnétiques et une bobine de commande, caractérisé en ce que les deux pièces magnétiques sont constituées par deux flasques plats parallèles en forme de U qui enserrent entre eux l'aimant permanent et le shunt magnétique pour constituer un ensemble plat et que la palette mobile s'applique, normalement, sur un jambage de chaque flasque dont les extrémités forment pièces polaires.

2. Relais selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le shunt magnétique est situé à un coude des flasques plats magnétiques et forme une entretoise entre les flasques plats disposés parallèlement, l'aimant permanent étant enserré
entre les parties centrales des flasques, la saturation desdites parties centrales assurant la régulation du flux d'aimant et par suite l'indépendance de l'induction dans les pièces polaires vis-à-vis des tolérances sur les caractéristiques de l'aimant.

3. Relais selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'un intercalaire amagnétique est disposé entre le shunt magnétique et l'un des flasques.

4. Relais selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'il comporte un organe de déclenchement avec un premier ressort de rappel agissant sur un bras porte-palette portant la palette mobile, cet organe de déclenchement étant indépendant dudit bras.

5. Relais selon la revendication 4, caractérisé
en ce qu'il comporte un deuxième ressort pour la fermeture de la palette qui agit en fin de course de la palette, ledit deuxième ressort étant réglable.

6. Relais selon la revendication 2, caractérisé
en ce que les flasques plats en forme de U comportent deux jambages formant pièces polaires pour la palette mobile, les deux autres jambages formant support d'articulation pour un bras porte-palette,et sont assemblés par une entretoise non magnétique.

7. Relais selon la revendication 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que le bras porte-palette comporte une queue formant levier d'amplification mécanique.

8. Relais selon la revendication 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que le bras porte-palette est en trois parties:
cage support de palette, bras d'articulation et queue de déclen-chement, qui sont réalisées en matière plastique moulée d'une seulepièce.

9. Relais selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'aimant permanent est un aimant plat de petites dimensions enserré dans une structure plate constituée par deux flasques en forme de U disposés parallèlement avec un écartèment de faible épaisseur, les deux flasques étant en numétal.

10. Relais selon la revendication 9, caractérisé
en ce que la largeur d'une pièce polaire d'un flasque est dans la plage de 4 à 5mm, l'épaisseur du shunt magnétique est dans la plage de 2 à 6mm et l'épaisseur de l'intercalaire est dans la plage de 0,005 à 0,02 mm.

11. Relais selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que les proportions entre les sections du circuit magnétique, les volumes du shunt magnétique et de l'intercalaire sont telles que les inductions dues à l'aimant sont le double dans les sections des parties centrales des flasques entre l'aimant et le shunt de celles dans les sections des pièces polaires au delà du shunt.

12. Relais selon la revendication 1, caractérisé
en ce que ladite palette mobile étant montée sur un bras porte-palette et s'appliquant sur deux pièces polaires d'un circuit ma-gnétique, cette palette mobile est maintenue au bras porte-palette par une liaison souple qui positionne la palette mobile tout en lui permettant un déplacement relatif par rapport aux pièces polaires.

13. Relais selon la revendication 12, caractérisé
en ce que la palette est positionnée dans une cage portée par le bras porte-palette et maintenue entre un point d'appui inférieur central et un point d'appui supérieur central permettant le pivotement de ladite palette dans la cage.

14. Relais selon la revendication 12, caractérisé
en ce que la liaison souple qui positionne la palette mobile sur le bras porte-palette est obtenue au moyen d'un matelas souple.

15. Relais selon la revendication 13, caractérisé
en ce que le point d'appui inférieur est porte par une barrette solidaire de la cage et que le point d'appui supérieur est porté
par une plaque de maintien fixée sur la cage.

16. Relais selon la revendication 14, caractérisé
en ce que le matelas est constitué par un champignon en matériau plastique souple fixé dans un trou d'une plaque de maintien.

17. Relais selon la revendication 13 ou 15, caractérisé en ce que la cage comporte des colonnes latérales permettant le centrage de la palette.

18. Relais selon la revendication 14 ou 16, caractérisé en ce que le matelas est en matériau plastique tel que caoutchouc synthétique.