CA1130849A - Percuteur a attraction et verrouillage magnetiques_ - Google Patents
Percuteur a attraction et verrouillage magnetiques_Info
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Abstract
DE DIVULGATION Electro-aimant dont le noyau plongeur est verrouillé par effet magnétique en position de repos. Le noyau plongeur coopère avec des portions de la culasse de façon à former trois jeux de surfaces polaires et d'entrefers dont l'une placée entre les deux autres, peut se saturer lorsque le flux d'excitation du bobinage atteint un certain seuil. Ce dispositif est particulièrement adapté aux percuteurs pour disjoncteurs.
Description
~3~
L'invention se rapporte a un percuteur a attraction et verrouillage magnetiques comprenant d'une part, un bobinage d'ex-citation, et un noyau plongeur magnetique ayant une première por-tion qui pénètre axialement dans le bobinageg une deuxième portion et une troisième portion toutes deux exterieures au bobinage et, d'autre part, une culasse magnetique dont un element penètre par-tiellement dans le bobinage pour presenter une première surface polaire cooperant par un entreFer axial avec la première portion, d'autres elements de cette culasse s'etendant ensuite autour du bobinage pour former une deuxième surface polaire, cooperant par un deuxième entrefer radial avec la deuxième portion du noyau, et Former ensuite une troisième surface polaire cooperant avec la troisième portion du noyau par un troisième entrefer axial de valeur faible et determinee.
Un percuteur repondant à la constitution definie ci-dessus est connu par exemple par le brevet suisse n 230.351.
Dans ce dispositif connu, la deuxième surface polaire de la culasse est placee entre les première et troisième surfaces polaires et le noyau plongeur est monte sur une tige coulissante, constituee par un materiau non magnetique, qui sert à son gui-dage, et comporte à cet effet un prolongement traversant la troisième surface polaire. Le verrouillage magnetique est ici effectue dans un circuit magnetique comprenant les première et troisième surfaces polaires par la cooperation entre la troisième portion du noyau et la troisième surface polaire,cette dernière etant susceptible de se saturer rapidement, tandis que le flux principal necessaire a l'appel du noyau se referme à travers les première et deuxième surfaces polaires et à travers les première et deuxième portions du noyau.
Ces dispositions se traduisent en fonctionnement par un Flux de maintien qui est -faible et difficile à regler, et - 1 - ~
~ 3C~9 qui donne par suite, lieu à des variations importantes du seuil de déverrouillage; ces phenomènes, qui s'observent par ailleurs tant pour des courants de bobine faibles que pour des courants importants, sont prejudiciables lorsque de tels percuteurs doi-5 vent être utilises dans des disjoncteurs où l'on cherche à obtenirun seuil de fonctionnement precis et de bonnes limitations des courants de court-circuit. L'invention se propose par suite, d'-apporter à un dispositif connu dans l'art anterieur des perfec-tionnements susceptibles d'ameliorer le seuil de declenchement.
Selon l'invention, ce resultat est atteint grâce au fait que la troisième portion du noyau est disposee entre la première portion et la seconde portion.
Des mesures complementaires visant à obtenir le resul-tat vise lorsque les courants circulant dans la bobine sont eleves, 15 apparaîtront dans la description ci-dessous qui est accompagnee par :
Les figures la et lb, representant en coupe axiale un premier mode de realisation du percuteur et du noyau, et Les figures 2a et 2b qui illustrent un second mode de 20 realisation du percuteur, et des surfaces polaires placees à 1'-interieur du bobinage.
Un percuteur magnetique tel que represente à la figure -la comporte un enroulement (1) dispose sur une bobine (2) pour constituer le bobinage d'excitation, un noyau plongeur (4) apte 25 à se deplacer axialement à l'interieur de l'alésage (3) de la bobine, est constitue en un materiau magnetisable et comporte une première portion (5) comprise entre une face latérale (14) et la ligne tracee en pointille, une troisième portion (6) faisant suite à la première et limitee par une surface annulaire radiale (17) et 30 enfin, une seconde portion (7) ayant un diamètre cylindrique (20) plus reduit que celui de la troisième portion (6) et faisant suite à cette dernière.
~L~3~ 9 Une culasse magnetique (8) coopère avec ce bobinage et se trouve formee par plusieurs elements successifs dont le pre-mier element (9) penètre partiellement à l'interieur de l'alesage en etant limite par sa surface polaire (13) perpendiculaire à l'-5 axe XX'i les autres elements (10) (11) et (12) prolongent le pre-mier element en entourant le bobinage, et le dernier element de carcasse (12) est dirige vers l'axe pour former d'une part une sur-face polaire (19) entourant la deuxième surface (22) de la portion (7) tout en laissant substituer un entrefer annulaire (21), et 10 d'autre part, une surface annulaire (16) dirigee vers le bobinage ~
et placee perpendiculairement à l'axe XX'. - :
Deux entreFers (15) et (18) de valeurs respectives el et e2 existent egalement entre les faces (13, 14) et respectivement les faces (17) et (16).
Un ressort de rappel non représente, mais ayant une grande elasticite, tend à placer le noyau plongeur dans les posi-tions representees à la figure la et dans la region superieure R
de la Figure 1b.
Enfin, la premier element de carcasse (9) est perce d'-20 un alesage (23) destine à recevoir un poussoir amagnetique (24)qui transmettra à un organe approprie les mouvements du noyau diriges vers la gauche et visibles à la region inferieure T de la figure lb.
Ce dispositi~ est dimensionne de façon que pour une 25 intensite de courant comprise entre une valeur nulle et une valeur de seuil, les flux magnetiques parcourant le trajet ~ 1 et ~
(figure 1b), maintiennent le noyau vers la droite de la figure en creant en (16) et (17) une force d'attraction superieure à
celle developpee entre les surfaces polaires (13) et (14). Pour 30 une certaine intensite du courant, une saturation apparaît au niveau des surfaces polaires (16) et (17) et les forces develop-pees par les surfaces polaires (13) et (14) devenant prepond~rantes, ~36:~39L9 le noyau se déplace rapidement vers la gauche, au cours de ce dé-placement, l'entreFer entre (16) et ~17) augmente tandis que l'-entrefer entre (13) et (14) diminue, et que l'entrefer entre les surfaces polaires (19) et (20) permet au flux ~ 2 de se refermer par une faible réluctance sans créer d'attractions axiales para-sites, voir figure 1b.
Ce dispositif qui procure une amélioration de la force de verrouillage du noyau dans sa position de la figure lb R, per-met également un réglage pl`us facile et plus fidèle de l'entrefer (18) qui se traduit par une intéressante constance de la force de verrouillage.
Lorsque des intensités importantes sont appelées à
traverser le bobinage, il faut recourir à un artifice supplémen-taire pour augmenter la force de maintien sans perdre les béne-fices obtenus par le dispositif decrit ci-dessus.
A la figure 2a~ où l'on a mis en oeuvre ces mesures complementaires, la première portion (5) du noyau plongeur est entouree au moins partiellement sur une longueur (.l) par une jupe cylindrique magnétisable (25) concentriquement reliée au premier élément (9) de la carcasse, soit en venant d'une seule pièce, soit en étant fixée par ajustement (voir les traits tiretés).
Entre la surface intérieure ~33) de cette jupe et la surface ex-térieure (26) de la première portion et de la troisième portion du noyau, subsiste un entrefer (27) de valeur (e4). La valeur (e4) de cet entrefer, ainsi que les surfaces polaires qui le limitent, sont placées en parallèle sur l'entrefer (15) de valeur el placé entre (13) et (14).
A l'état de repos du noyau, obtenu par exemple par le faible ressort (31) et visible sur la portion R de la figure 2b~
le flux 0 3 traversant les surfaces polaires (16) et (17) emprunte maintenant un trajet ~' 3 passant principalement par l'entrefer (27) de valeur e4 dont la réluctance est plus faible que celle de ~L3~849 l'entrefer (21), de sorte que la force de maintien est amelioree;
les flux 0" 3 et 0"'3 sont faibles devant le flux 0' 3.
Par ailleurs, la jupe (25) a une epaisseur mesuree par d sur la figure 2a dont la valeur est choisie pour qu'une satu-5 ration apparaisse ici egalement pour une certaine intensite ducourant circulant dans le bobinage.
Dans la region T de la figure 2b correspondant à un de-placement du noyau, on voit que le flux 0 4 est devenu prepon-derant devant les flux secondaires 0' 4 et 0" 4 passant par les 10 entrefers e'2 et e4.
Un cinquième entrefer e5 existant par ailleurs entre 1'-extremite frontale de la jupe dirigee vers l'element de carcasse (12) et celle-ci ne concourt pas à creer de Force d'attraction ou de maintien.
Toutefois, la position de ce dernier entrefer en paral-lèle sur les flux totaux ~ d et 0 c visibles à la figure 2b per-met d'effectuer certains ajustements par modifications de la lon-gueur de la jupe allant eventuellement jusqu'à la portion (12).
Les entrefers tels que (27) de valeur e4, ~21) de valeur 20 (e3) peuvent naturellement etre materialises par des fourrures telles que (28) respectivement (29) qui seront realisees à l'-aide de materiaux non magnetiques dont les bonnes proprietes de frottement permettront de les utiliser le cas echeant pour assurer le guidage du noyau. Enfin, pour ameliorer la vitesse de depla-cement du noyau, sa masse peut etre allegee par la presence d'unalesage interieur tel que celui montre en (32) à la figure 2b.
L'invention se rapporte a un percuteur a attraction et verrouillage magnetiques comprenant d'une part, un bobinage d'ex-citation, et un noyau plongeur magnetique ayant une première por-tion qui pénètre axialement dans le bobinageg une deuxième portion et une troisième portion toutes deux exterieures au bobinage et, d'autre part, une culasse magnetique dont un element penètre par-tiellement dans le bobinage pour presenter une première surface polaire cooperant par un entreFer axial avec la première portion, d'autres elements de cette culasse s'etendant ensuite autour du bobinage pour former une deuxième surface polaire, cooperant par un deuxième entrefer radial avec la deuxième portion du noyau, et Former ensuite une troisième surface polaire cooperant avec la troisième portion du noyau par un troisième entrefer axial de valeur faible et determinee.
Un percuteur repondant à la constitution definie ci-dessus est connu par exemple par le brevet suisse n 230.351.
Dans ce dispositif connu, la deuxième surface polaire de la culasse est placee entre les première et troisième surfaces polaires et le noyau plongeur est monte sur une tige coulissante, constituee par un materiau non magnetique, qui sert à son gui-dage, et comporte à cet effet un prolongement traversant la troisième surface polaire. Le verrouillage magnetique est ici effectue dans un circuit magnetique comprenant les première et troisième surfaces polaires par la cooperation entre la troisième portion du noyau et la troisième surface polaire,cette dernière etant susceptible de se saturer rapidement, tandis que le flux principal necessaire a l'appel du noyau se referme à travers les première et deuxième surfaces polaires et à travers les première et deuxième portions du noyau.
Ces dispositions se traduisent en fonctionnement par un Flux de maintien qui est -faible et difficile à regler, et - 1 - ~
~ 3C~9 qui donne par suite, lieu à des variations importantes du seuil de déverrouillage; ces phenomènes, qui s'observent par ailleurs tant pour des courants de bobine faibles que pour des courants importants, sont prejudiciables lorsque de tels percuteurs doi-5 vent être utilises dans des disjoncteurs où l'on cherche à obtenirun seuil de fonctionnement precis et de bonnes limitations des courants de court-circuit. L'invention se propose par suite, d'-apporter à un dispositif connu dans l'art anterieur des perfec-tionnements susceptibles d'ameliorer le seuil de declenchement.
Selon l'invention, ce resultat est atteint grâce au fait que la troisième portion du noyau est disposee entre la première portion et la seconde portion.
Des mesures complementaires visant à obtenir le resul-tat vise lorsque les courants circulant dans la bobine sont eleves, 15 apparaîtront dans la description ci-dessous qui est accompagnee par :
Les figures la et lb, representant en coupe axiale un premier mode de realisation du percuteur et du noyau, et Les figures 2a et 2b qui illustrent un second mode de 20 realisation du percuteur, et des surfaces polaires placees à 1'-interieur du bobinage.
Un percuteur magnetique tel que represente à la figure -la comporte un enroulement (1) dispose sur une bobine (2) pour constituer le bobinage d'excitation, un noyau plongeur (4) apte 25 à se deplacer axialement à l'interieur de l'alésage (3) de la bobine, est constitue en un materiau magnetisable et comporte une première portion (5) comprise entre une face latérale (14) et la ligne tracee en pointille, une troisième portion (6) faisant suite à la première et limitee par une surface annulaire radiale (17) et 30 enfin, une seconde portion (7) ayant un diamètre cylindrique (20) plus reduit que celui de la troisième portion (6) et faisant suite à cette dernière.
~L~3~ 9 Une culasse magnetique (8) coopère avec ce bobinage et se trouve formee par plusieurs elements successifs dont le pre-mier element (9) penètre partiellement à l'interieur de l'alesage en etant limite par sa surface polaire (13) perpendiculaire à l'-5 axe XX'i les autres elements (10) (11) et (12) prolongent le pre-mier element en entourant le bobinage, et le dernier element de carcasse (12) est dirige vers l'axe pour former d'une part une sur-face polaire (19) entourant la deuxième surface (22) de la portion (7) tout en laissant substituer un entrefer annulaire (21), et 10 d'autre part, une surface annulaire (16) dirigee vers le bobinage ~
et placee perpendiculairement à l'axe XX'. - :
Deux entreFers (15) et (18) de valeurs respectives el et e2 existent egalement entre les faces (13, 14) et respectivement les faces (17) et (16).
Un ressort de rappel non représente, mais ayant une grande elasticite, tend à placer le noyau plongeur dans les posi-tions representees à la figure la et dans la region superieure R
de la Figure 1b.
Enfin, la premier element de carcasse (9) est perce d'-20 un alesage (23) destine à recevoir un poussoir amagnetique (24)qui transmettra à un organe approprie les mouvements du noyau diriges vers la gauche et visibles à la region inferieure T de la figure lb.
Ce dispositi~ est dimensionne de façon que pour une 25 intensite de courant comprise entre une valeur nulle et une valeur de seuil, les flux magnetiques parcourant le trajet ~ 1 et ~
(figure 1b), maintiennent le noyau vers la droite de la figure en creant en (16) et (17) une force d'attraction superieure à
celle developpee entre les surfaces polaires (13) et (14). Pour 30 une certaine intensite du courant, une saturation apparaît au niveau des surfaces polaires (16) et (17) et les forces develop-pees par les surfaces polaires (13) et (14) devenant prepond~rantes, ~36:~39L9 le noyau se déplace rapidement vers la gauche, au cours de ce dé-placement, l'entreFer entre (16) et ~17) augmente tandis que l'-entrefer entre (13) et (14) diminue, et que l'entrefer entre les surfaces polaires (19) et (20) permet au flux ~ 2 de se refermer par une faible réluctance sans créer d'attractions axiales para-sites, voir figure 1b.
Ce dispositif qui procure une amélioration de la force de verrouillage du noyau dans sa position de la figure lb R, per-met également un réglage pl`us facile et plus fidèle de l'entrefer (18) qui se traduit par une intéressante constance de la force de verrouillage.
Lorsque des intensités importantes sont appelées à
traverser le bobinage, il faut recourir à un artifice supplémen-taire pour augmenter la force de maintien sans perdre les béne-fices obtenus par le dispositif decrit ci-dessus.
A la figure 2a~ où l'on a mis en oeuvre ces mesures complementaires, la première portion (5) du noyau plongeur est entouree au moins partiellement sur une longueur (.l) par une jupe cylindrique magnétisable (25) concentriquement reliée au premier élément (9) de la carcasse, soit en venant d'une seule pièce, soit en étant fixée par ajustement (voir les traits tiretés).
Entre la surface intérieure ~33) de cette jupe et la surface ex-térieure (26) de la première portion et de la troisième portion du noyau, subsiste un entrefer (27) de valeur (e4). La valeur (e4) de cet entrefer, ainsi que les surfaces polaires qui le limitent, sont placées en parallèle sur l'entrefer (15) de valeur el placé entre (13) et (14).
A l'état de repos du noyau, obtenu par exemple par le faible ressort (31) et visible sur la portion R de la figure 2b~
le flux 0 3 traversant les surfaces polaires (16) et (17) emprunte maintenant un trajet ~' 3 passant principalement par l'entrefer (27) de valeur e4 dont la réluctance est plus faible que celle de ~L3~849 l'entrefer (21), de sorte que la force de maintien est amelioree;
les flux 0" 3 et 0"'3 sont faibles devant le flux 0' 3.
Par ailleurs, la jupe (25) a une epaisseur mesuree par d sur la figure 2a dont la valeur est choisie pour qu'une satu-5 ration apparaisse ici egalement pour une certaine intensite ducourant circulant dans le bobinage.
Dans la region T de la figure 2b correspondant à un de-placement du noyau, on voit que le flux 0 4 est devenu prepon-derant devant les flux secondaires 0' 4 et 0" 4 passant par les 10 entrefers e'2 et e4.
Un cinquième entrefer e5 existant par ailleurs entre 1'-extremite frontale de la jupe dirigee vers l'element de carcasse (12) et celle-ci ne concourt pas à creer de Force d'attraction ou de maintien.
Toutefois, la position de ce dernier entrefer en paral-lèle sur les flux totaux ~ d et 0 c visibles à la figure 2b per-met d'effectuer certains ajustements par modifications de la lon-gueur de la jupe allant eventuellement jusqu'à la portion (12).
Les entrefers tels que (27) de valeur e4, ~21) de valeur 20 (e3) peuvent naturellement etre materialises par des fourrures telles que (28) respectivement (29) qui seront realisees à l'-aide de materiaux non magnetiques dont les bonnes proprietes de frottement permettront de les utiliser le cas echeant pour assurer le guidage du noyau. Enfin, pour ameliorer la vitesse de depla-cement du noyau, sa masse peut etre allegee par la presence d'unalesage interieur tel que celui montre en (32) à la figure 2b.
Claims (3)
1- Percuteur à attraction et verrouillage magnétique comprenant d'une part, un bobinage d'excitation et un noyau plongeur magnétique ayant une première portion qui pénètre axialement dans le bobinage, une deuxième portion et une troi-sième portion, toutes deux placées vers l'extérieur du bobinage et, d'autre part, une culasse magnétique dont un élément pénètre partiellement dans le bobinage pour présenter une première sur-face polaire coopérant par un entrefer axial avec la première portion, d'autres éléments de cette culasse s'étendant ensuite autour du bobinage pour former une deuxième surface polaire, coopérant par un deuxième entrefer radial avec la deuxième por-tion du noyau, et former ensuite une troisième surface polaire, coopérant avec la troisième portion du noyau par un troisième entrefer axial de valeur faible et déterminée, caractérisé en ce que la troisième portion du noyau est disposée entre la première portion et la seconde portion.
2- Percuteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première portion du noyau est entourée au moins sur une portion de sa longueur par une jupe cylindrique magnétisable reliée à un élément de la culasse qui pénètre dans le bobinage, un quatrième entrefer étant disposé radialement entre ladite jupe et ladite première portion.
3- Percuteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que des paliers de guidage amagnétiques sont disposés autour des première et deuxième portions du noyau et servent accessoirement à assurer l'uniformité des entrefers dans lesquels ils sont disposés.
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ID=9223755
Family Applications (1)
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