CA1274573A - Electro-aimant a courant continu a mouvement de translation - Google Patents
Electro-aimant a courant continu a mouvement de translationInfo
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
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Abstract
Société dite : LA TELEMECANIQUE ELECTRIQUE "Electro-aimant à courant continu à mouvement de translation". (Invention de Gérard KOEHLER) Un noyau magnétique (3) entouré par une bobine (1, 2) porte un premier épanouissement polaire (4) formant un entrefer a grande surface avec deux régions (5a, 6a) de deux armatures (5, 6) fixées l'une à l'autre et disposées magnétiquement en parallèle. Le noyau (3) est prolongé au-delà de la bobine et porte à cette extrémité un second épanouissement polaire (9) qui forme avec deux autres régions (5c, 6c) des armatures un second entrefer à grande surface disposé magniquement en série avec le premier. Utilisation pour réaliser un électroaimant puissant, fiable et peu encombrant. Voir Figure 1.
Description
~27g~S73 La pr~sente in~ention concerne un ~lectro-aimant ~ courant continu ~ mouvement de translation.
On sait que pour un ~lectro-aimant donn~, ~ courant continu. il existe une distance optimum d'entrefer pour laquelle le produit de la force d~attraction ~ cette distance par la course restant parcourir est maximum.
En effetl quand cette distance diminue~ la force d'attraction ne tend pas vers 17infini~ compte tenu des effets de la saturati~n magn~tique et de la pr~sence d~entre~ers r~siduels ou antir~manents, et le produit diminue pour tendre vers z~ron Et d'autre part~ quand cette distance augmente, la force d~attraction diminue ~ensiblement comme le carr~ de la course et le produit diminue ~galement. Dn constate exp~rimentalement que cet entrefer optimum est voisin du dixi~me de la racine carr~e de la surface de l'entrefer.
La r~alisation de cet entrefer optimum pour vaincre un travail m~canique r~sistant tel que celui des contacts d~un relais, conduit en g~n~ral augmenter la surface d~entrefer par rappurt ~ la ~ection de fer, par exemple en disposant à l~extr~mit~
d~un noyau un ~panouissement polaire dont la surface est double de celle du fer.
5imultan~ment~ on peut utiliser une amplification par rotation en faisant pivoter l~armature sur une extr~mit~ d~une branche d~un U dont l autre branche porte la bobine. ~insi, la cDurse de fermeture de l'entrefer peut ~tre plu5 petite que le d~placement utile communi~u~ par l'~lectro-aimant~ par exemple aux contacts d7un relais.
lZ7~573 Si toutefois il est n~cessaire que l~armature ait un mouvement de translation~ par exemple pour commander directement des contacts a double coupure dans des contacteurs~ on ne peut plus utiliser l~artifice de 1 7 amplification par rotation. On pourrait envisager d~utiliser un noyau plongeur mais cette disposition s~accompagne d~une r~luctance de coulissement non n~gligeable. On est donc contraint de recourir à une configuration à deux entrefers en serie tarmature plane en face d~un U ou d~un E~ ou armature en U ou en E en face d~une culasse de m~me forme).
Or avec deux entrefers en s~rie, pour retrouver les m~mes caract~ristiques ~r~luctance~
inductions~ flux~ forces) qu~avec un seul entrefer~ il est n~cessaire de doubler la surface de chaque entrefer ~r~luctance totale d~entrefers inchang~e, flux inchang~
donnant deux forces ~gales chacune à la moiti~ de la force pr~c~dente).
Pour retrouver les effets du doublement de la surface d~un entrefer unique il faudrait alors deux ~panouissements de chacun quatre fois la section de fer. Non seulement les circuits identiques en E ou en U se faisant face ne seront plus utilisables~ mais m~me avec une armature planel l~encombrement devient p~ohibitif et les flux de fuite sont importants.
Pour r~soudre ce probl~me~ on a propos~ d~avoir des surfaces d~entrefer non planes~ en di~dre. ~ais on ne peut aller au-del~ de l~uivalent du douhlement des surfaces. Et cela pose des probl~mes de guidage. Dans le FR-~-2 522 871, un des entrefers est à recouvrement~ donc à faible r~luctance~ mais les surfaces correspondantes doivent ~tre recouvertes d~une mati~re plastique telle que du polyt~trafluor~thyl~ne~
ce qui rend la r~alisation d~licate et on~reuse sans lZ74573 ~liminer les risques d7usure et de coïncement.
La pr~sente invention a ~insi pour but de proposer une structure d7~lectro-aimant ~
courant continu à mouvement de tran61ation permettant d'avoir deux entrefers en s~rie ayant chacun une surface jusqu~à dix fois sup~rieure ~ la section de fer~ de fa~on ~ retrouver les conditions optimales d~un entrefer unique a ~panouissement important et amplification par rotation~ malgr~ un encombrement restreint et une r~alisation peu on~reuse.
L'inventiDn vise ainsi un ~lectro -aimant à courant continu à mouvement de translation~
comprenant un premier et un second ~quipages magn~tiques mobiles l~un par rapport ~ 17autre, et un bobinage bobin~ sur une carcasse de bobine entourant un noyau qui appartient au premier ~quipage et dont une premi~re extr~mit~ est munie d~un ~panouissement polaire faisant face ~ une premi~re r~gion du deuxi~me 4quipage en d~finissant ainsi un premier entrefer-grande surface.
Suivant l~invention, l~lectro aimant est caract~ris~ en ce que la deuxi~me extr~mit~
du noyau est prolong~e au-delà de la carcasse de bobine et est munie d~un deuxi~me ~panouissement polaire, et 25- en ce que le deuxi~me ~quipage magn~tique pr~sente une deuxi~me r~gion engag~e entre la carcasse de bobine et le deuxi~me ~panouissement polaire en d~finissant ainsi avec ce dernier un deuxi~me entrefer à grande surface dispos~ magn~tiquement en s~rie avec le premier entrefer et se fermant en simultan~ït~ avec lui.
~insi, chacun des deux entrefers en s~rie se trouve à l'une des extr~mit~s axiales de la bobine et peut donc avoir une tr~s grande surface sans que l~encDmbrement de l~lectrD-aimant dans le plan perpendiculaire à l~axe de la bo~ine en soit affect~.
~27~t~73 Quant à l'encombrement dans le sens de l'axe de la bobine, :il est à peine accru par la présence du second entrefer.
L'invention vise un elec-tro-aiman-t a courant continu à
mouvement de translation, à fonctionnement monostable, comprenant un premier et un second équipages magnétiques, mobiles l'un par rapport à l'autre, et un bobinage bobiné sur une carcasse de bobine entourant un noyau qui appartient au premier équipage et dont une première extrémité est munie d'un épanouissement polaire faisant face à une première région du deuxième équipage en définissant ainsi un premier entrefer à grande surface, caractérisé en ce qu'une deuxième extrémité du noyau est prolongée au-delà de la carcasse de bobine et est munie d'un deuxième épanouissement polaire, et en ce que le deuxiéme équipage magnétique présente une deuxième région engagée entre la carcasse de bobine et le deuxième épanouissement polaire en définissant ainsi avec ce dernier un deuxième entrefer à grande surface disposé magnétiquement en série avec le premier entrefer et se fermant en simultanéité avec lui.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-aprés.
Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs:
la figure 1 est une vue en coupe partielle d'un électro-aimant selon l'invention, selon la ligne I-I de la figure
On sait que pour un ~lectro-aimant donn~, ~ courant continu. il existe une distance optimum d'entrefer pour laquelle le produit de la force d~attraction ~ cette distance par la course restant parcourir est maximum.
En effetl quand cette distance diminue~ la force d'attraction ne tend pas vers 17infini~ compte tenu des effets de la saturati~n magn~tique et de la pr~sence d~entre~ers r~siduels ou antir~manents, et le produit diminue pour tendre vers z~ron Et d'autre part~ quand cette distance augmente, la force d~attraction diminue ~ensiblement comme le carr~ de la course et le produit diminue ~galement. Dn constate exp~rimentalement que cet entrefer optimum est voisin du dixi~me de la racine carr~e de la surface de l'entrefer.
La r~alisation de cet entrefer optimum pour vaincre un travail m~canique r~sistant tel que celui des contacts d~un relais, conduit en g~n~ral augmenter la surface d~entrefer par rappurt ~ la ~ection de fer, par exemple en disposant à l~extr~mit~
d~un noyau un ~panouissement polaire dont la surface est double de celle du fer.
5imultan~ment~ on peut utiliser une amplification par rotation en faisant pivoter l~armature sur une extr~mit~ d~une branche d~un U dont l autre branche porte la bobine. ~insi, la cDurse de fermeture de l'entrefer peut ~tre plu5 petite que le d~placement utile communi~u~ par l'~lectro-aimant~ par exemple aux contacts d7un relais.
lZ7~573 Si toutefois il est n~cessaire que l~armature ait un mouvement de translation~ par exemple pour commander directement des contacts a double coupure dans des contacteurs~ on ne peut plus utiliser l~artifice de 1 7 amplification par rotation. On pourrait envisager d~utiliser un noyau plongeur mais cette disposition s~accompagne d~une r~luctance de coulissement non n~gligeable. On est donc contraint de recourir à une configuration à deux entrefers en serie tarmature plane en face d~un U ou d~un E~ ou armature en U ou en E en face d~une culasse de m~me forme).
Or avec deux entrefers en s~rie, pour retrouver les m~mes caract~ristiques ~r~luctance~
inductions~ flux~ forces) qu~avec un seul entrefer~ il est n~cessaire de doubler la surface de chaque entrefer ~r~luctance totale d~entrefers inchang~e, flux inchang~
donnant deux forces ~gales chacune à la moiti~ de la force pr~c~dente).
Pour retrouver les effets du doublement de la surface d~un entrefer unique il faudrait alors deux ~panouissements de chacun quatre fois la section de fer. Non seulement les circuits identiques en E ou en U se faisant face ne seront plus utilisables~ mais m~me avec une armature planel l~encombrement devient p~ohibitif et les flux de fuite sont importants.
Pour r~soudre ce probl~me~ on a propos~ d~avoir des surfaces d~entrefer non planes~ en di~dre. ~ais on ne peut aller au-del~ de l~uivalent du douhlement des surfaces. Et cela pose des probl~mes de guidage. Dans le FR-~-2 522 871, un des entrefers est à recouvrement~ donc à faible r~luctance~ mais les surfaces correspondantes doivent ~tre recouvertes d~une mati~re plastique telle que du polyt~trafluor~thyl~ne~
ce qui rend la r~alisation d~licate et on~reuse sans lZ74573 ~liminer les risques d7usure et de coïncement.
La pr~sente invention a ~insi pour but de proposer une structure d7~lectro-aimant ~
courant continu à mouvement de tran61ation permettant d'avoir deux entrefers en s~rie ayant chacun une surface jusqu~à dix fois sup~rieure ~ la section de fer~ de fa~on ~ retrouver les conditions optimales d~un entrefer unique a ~panouissement important et amplification par rotation~ malgr~ un encombrement restreint et une r~alisation peu on~reuse.
L'inventiDn vise ainsi un ~lectro -aimant à courant continu à mouvement de translation~
comprenant un premier et un second ~quipages magn~tiques mobiles l~un par rapport ~ 17autre, et un bobinage bobin~ sur une carcasse de bobine entourant un noyau qui appartient au premier ~quipage et dont une premi~re extr~mit~ est munie d~un ~panouissement polaire faisant face ~ une premi~re r~gion du deuxi~me 4quipage en d~finissant ainsi un premier entrefer-grande surface.
Suivant l~invention, l~lectro aimant est caract~ris~ en ce que la deuxi~me extr~mit~
du noyau est prolong~e au-delà de la carcasse de bobine et est munie d~un deuxi~me ~panouissement polaire, et 25- en ce que le deuxi~me ~quipage magn~tique pr~sente une deuxi~me r~gion engag~e entre la carcasse de bobine et le deuxi~me ~panouissement polaire en d~finissant ainsi avec ce dernier un deuxi~me entrefer à grande surface dispos~ magn~tiquement en s~rie avec le premier entrefer et se fermant en simultan~ït~ avec lui.
~insi, chacun des deux entrefers en s~rie se trouve à l'une des extr~mit~s axiales de la bobine et peut donc avoir une tr~s grande surface sans que l~encDmbrement de l~lectrD-aimant dans le plan perpendiculaire à l~axe de la bo~ine en soit affect~.
~27~t~73 Quant à l'encombrement dans le sens de l'axe de la bobine, :il est à peine accru par la présence du second entrefer.
L'invention vise un elec-tro-aiman-t a courant continu à
mouvement de translation, à fonctionnement monostable, comprenant un premier et un second équipages magnétiques, mobiles l'un par rapport à l'autre, et un bobinage bobiné sur une carcasse de bobine entourant un noyau qui appartient au premier équipage et dont une première extrémité est munie d'un épanouissement polaire faisant face à une première région du deuxième équipage en définissant ainsi un premier entrefer à grande surface, caractérisé en ce qu'une deuxième extrémité du noyau est prolongée au-delà de la carcasse de bobine et est munie d'un deuxième épanouissement polaire, et en ce que le deuxiéme équipage magnétique présente une deuxième région engagée entre la carcasse de bobine et le deuxième épanouissement polaire en définissant ainsi avec ce dernier un deuxième entrefer à grande surface disposé magnétiquement en série avec le premier entrefer et se fermant en simultanéité avec lui.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-aprés.
Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs:
la figure 1 est une vue en coupe partielle d'un électro-aimant selon l'invention, selon la ligne I-I de la figure
2;
la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure l;
~`
~27~L~;i73 - 4a -la figure 3 est une vue en coupe partielle selon la ligne III-III de la figure 2;
la figure 4 est une vue similaire à la figure 1 concernant une variante de réalisation; et la figure 5 est une vue similaire à la figure 3 concernant la même variante de réalisation.
L'électro-aimant représenté aux figures 1 à 3 comprend un bobinage 1 bobiné autour d'une carcasse de bobine 2, cette carcasse étant en matière plastique isolante. On appelle bobine l'ensemble du bobinage 1 et de sa carcasse 2.
La carcasse 2 entoure un noyau magnétique 3 appartenant à un premier équipage magnétique, qui est fixe dans l'exemple.
Une première extrémité 3a du noyau 3 est munie d'un épanouissement polaire adjacent à une face externe d'une joue 2a de la carcasse 2. Cet épanouissement est réalisé à l'aide d'une pièce polaire 4 emmanchée fixement sur l'extrémité 3a contre un épaulement du noyau 3.
B
12'~ 3 Comme le montre la figure 25 les joues 2a et ~b ~seule la joue 2a est visible~ ~e la carcasse ~ ont une forme 94n~rale rectangulaire et l~panouissement 4 a une forme rectangulaire dont la S longueur et la largeur sont voisines de oel 1 es des joues ~a et 2b.
L~lectro--aimant comprend en outre un ~;econd ~cluipage magnétique7 mobile dans l~e~cemple~
qui comprend deux armatures magnétiques 5 et 6 disposées sym~triquement de part et d~autre de l~axe de la bobine.
Ci~aque armature 5~ 6 comprend une r~gion centrale plane 5b~ 6b dispos~e à cP,t~ de la bobine~ parallèlement ~ son axe, et guidée en translation parall~?le audit axe entre deux paires d~ergots 2c port~es chacune par l~une des ioues ~2a~ 2b.
Les deux r~gions centrales 5b~ 6b sont dispo~ées de part et d'autre de la bobine5 parallèlement l~une l~autre.
~ 17 extr4mit~ de la r~gion centrale 5b~ 6b qui est adjacente a l~panouissement 4~ les armatures 5~ 6 sont cambr~es à angle drait l~une vers l~autre pour former chacune une premiè~e région d~entrefer 5a~ 6a qui fait 1Face 3~ panouissement 4 du cat~ OppO51~ ~ la joue 2a. Les r~gions 5a" 6a des armatures 5, 6 forment ainsi avec l~panouissement 4 un premier entrefer variable el à grande surface t4/5a.
6a). L~appui des régions 5a, 6a sur l~épanouissement 4 c~est--à--dire la fermeture du premier entrefer5 d~termine l~une des extr~mit~s du mouvement de translation des armatures 5~ 6.
Les armatu~es 55 6 sont fix~es l~une l~autre par un support 7 en mati~re plastique dans lequel sont mont~s les contacts mobiles 13 d~un conta.cteur dont l~lectro--aimant constitue 1~ ment ~Z7~i73 mateur. Les cont~cts mobiles 13 sont sollicit~s contre un appui de but~e 14 par des ressorts 16~ Pour la fixation des armatures 5~ ~ au support 7~ chaque r~gion 5a~ ~a est retenue contre la face inf~rieure du support 7 entre deux glissi~res 7a pr~vues sur deux bords oppos~s de ce dernier. ~insi, apr~s montage de la bobine et du pre~ier ~quipage magn~tique~ ainsi que du support de contacts mobiles et du support de contac$s fixes (seuls les contacts fixes sont repr~sent~s en trait mixte sous la r~f~rence 17~ il est possible de monter les deux armatures 5~ 6 en les introduisant lat~ralement, de part et d'autre de la bobine~ dans leurs paires de glissi~res 7a respectives.
En position mont~e, les armatures 5 et ~ sont en but~e l'une contre l'autre par l'extr~mit~
libre de leur r~gion 5a, 6a~ Celles-ci d~finissent cependant entre elles un aiour circulaire 5d positionnant l'extr~mit~ large d'un ressort h~licoïdal de compression conique 8 mont~ entre la face inf~rieure du suppurt 7 et l'extr~mit~ 3a du noyau 3 qui appara~t par le trou d'emmanchement de la piece polaire 4.
Suivant l'invention la deuxi~me extr~mit~ 3b du noyau 3 est prolong~e au-dela de la carcas~e de bobine 2 et est munie, ~ une certaine distance au-delà de la joue 7b~ d~un deuxi~me ~panouissement polaire r~alis~ au moyen d7une pi~ce polaire 9 pr~sentant un trou central 9a par lequel elle est engag~e et sertie autour de l'extr~mit~ 3b~ en appui contre ~n ~paulement 3c du noyau~ L'~panouis-sement 9 a une forme g~n~rale rectangulaire dont la longueur et la largeur sont sensi~lement ~gales aux dimensions correspondantes de l'~quipage mobile~ Pour assurer la constance radiale de la section de fer au passage du noyau 3 a la pi~ce polaire 9~ une rondelle de fer 10 est sertie sur l'extr~mit~ 3b contre la pi~ce ~274~i73 polaire du c~t~ OppO5~ ~ la bobine 1, 2.
Selon une autre particularit~
importante de l~invention~ ~ l'extr~it~ de leur r~gion centrale 5b~ 6b~ qui est adjacente ~ l~extr~mit~ 3b du noyau~ les armatures 5~ 6 sont cambr~es une seconde foi 5 1 ~ une vers l~autre ~ 90 pour former une deuxi~me r~gion d~entrefer 5c~ 6c engag~e entre la ioue 2b et l?~panouissement 9~ pour former un deuxi~me entrefer variable e2 ~9/5c~ 6c) dispos~ magn~tiquement en s~rie avec le premier el. Dans la position extr~me dans laquelle le premier entrefer el est ferm~. le second entrefer e2 est ~galement ferm~. ~ans l~exemple repr~sent~, les contacts mobiles 13 sont alors appliqu~s sur les contacts fixes 17 avec une force qui est d~termin~e par les ressorts 16.
Lorsque le bobinage 1 n~est pas excit~ les armatures 5~ 6 sont ramen~es par le re~sort 8 ~ans la position extr~me repr~sent~e aux figures~
dans laquelle leurs r~gions 5c~ 6c sont en but~e contre la ioue 2b de la carcasse 2.
Comme le premier entre~er el, le second entrefer e2 a une surface remarquablement large, par exemple de cinq à dix fois la section de fer du circuit magn~tique~ c'est-a-dire la section du noyau 3 ou encore la somme des sections des r~gions centrales 5b et 6b des armatures 5 et 6 qui sont ma~n~tiquement en pAra~ e. Le~ deux entrefers ont de pr~f~rence une surface ~gale.
Un manchon 11 en cuivre ou en laiton~ L~est-~-dire en mati~re non magn~tique mais ~lectriquement conductrice~ est emmanch~ sur le noyau entre le deuxi~me ~panauissement polaire 9 et la joue adjacente 2b de la carcasse de babine~ Le manchon 11 a plusieurs r~les. D~une part il fixe l~cartement axial entre l~panouissement polaire 9 et la carcasse de lZ7~573 bobine ~ ~'autre part~ son diam~tre ext~rieur est voisin du diam~tre int~rieur d~un orifice 5e que d~finissent ensemble les extr~mit~s dirig~es l'une vers 17autre des r~gions 5c et 6c. ~insi l'orifice 5e coop~re avec le manchon 11 pour compl~ter le guidage en translation des armatures 5 et 6 tout en r~servant entre elles et le noyau 3 un entrefer ~ ~cartement fixe e3 qui minimise les fuites magn~tiques~
De plus le manchon ~1 joue le role d'une bague de retard diminuant la surtension provoqu~e par une coupure brusque de l'alimentation du bobi-nage 1.
Du cot~ de la joue ~b, le manchon 11 pr~sente une collerette lla qui soutient m~caniquement la ioue 2b, ~vitant que, au fil du temps~ la joue 2b ne se d~forme sous la pression du bobinage 1 et fasse dimi-nuer l'~cartement maximal possible de l'entrefer e2.
On notera encore qu'il est r~serv~
entre la tranche de la pi~ce polaire 4 et la r~gion centrale 5b ou 6b de chaque armature 5~ 6 un entrefer e4, d~cartement constant~ qui minimise les fuites magn~tiques inutiles entre la pi~ce polaire 4 et chaque armature 5, 6a L'invention permet de donner ~
chaque entrefer variable une surface d'environ dix fois celle de la section de fer du noyau 3~ ce qui est magn~tiquement ~quivalent ~ un circuit magn~tique qui ne comporterait qu'un seul entre~er ayant une surface cinq fois plu5 grande que celle du noyau ou encore à un circuit magn~tique ayant un entre~er unique dont la surface est 215 fois sup~rieure ~ celle de la section du noyau en combinaison avec une amplification doublant la course utile au moyen d'une rotation.
Bien entendu, 5i la surface d'entrefer ainsi procur~e est excessive7 il est facile lZ7'~573 de la dimirtuer. On peut donc arriver ~ choisir une surface d entrefer optimum. Il ne sert en effet a rien d?augmenter exag~r~ment la surface d~entrefer car alors la r~luctance du fer devient voisine de celle des entrefers ~ circuit ouvert~ et" d~autre part, la force ~ circuit ~agn~tique ferm~ diminue au point d~entralner des di4ficult~s ~ comprimer les ressorts des contacts de puissance~
Moyennant suppression du manrhon 11 le noyau peut ~tre coulissant dans la carcasse de bDbine~ les pi~ces telles que 5 et b ~tant fix~es contre la joue 2c de la ~arcasse de bobine.
Les figures 4 et 5~ homolog~les simplifi~s des figures I et 3 d~crites en d~tail ci-lS avant~ illu~trent cette variante de r~alisation. ~ans ce cas l~quipage magn~tique 5~ 6 constitue l'~quipage fixe et est maintenu avec la bobine ly 2 dans un boltier 35 tandis que l~quipage 3~ 4 constitue l~quipage mobile.
~insi le noyau 3 est mont~ ~
coulisse dans l~al~sage 32 de la carcasse de bobine 2 tandis qu~un ressort de rappel 28 de l~quipage mobile
la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure l;
~`
~27~L~;i73 - 4a -la figure 3 est une vue en coupe partielle selon la ligne III-III de la figure 2;
la figure 4 est une vue similaire à la figure 1 concernant une variante de réalisation; et la figure 5 est une vue similaire à la figure 3 concernant la même variante de réalisation.
L'électro-aimant représenté aux figures 1 à 3 comprend un bobinage 1 bobiné autour d'une carcasse de bobine 2, cette carcasse étant en matière plastique isolante. On appelle bobine l'ensemble du bobinage 1 et de sa carcasse 2.
La carcasse 2 entoure un noyau magnétique 3 appartenant à un premier équipage magnétique, qui est fixe dans l'exemple.
Une première extrémité 3a du noyau 3 est munie d'un épanouissement polaire adjacent à une face externe d'une joue 2a de la carcasse 2. Cet épanouissement est réalisé à l'aide d'une pièce polaire 4 emmanchée fixement sur l'extrémité 3a contre un épaulement du noyau 3.
B
12'~ 3 Comme le montre la figure 25 les joues 2a et ~b ~seule la joue 2a est visible~ ~e la carcasse ~ ont une forme 94n~rale rectangulaire et l~panouissement 4 a une forme rectangulaire dont la S longueur et la largeur sont voisines de oel 1 es des joues ~a et 2b.
L~lectro--aimant comprend en outre un ~;econd ~cluipage magnétique7 mobile dans l~e~cemple~
qui comprend deux armatures magnétiques 5 et 6 disposées sym~triquement de part et d~autre de l~axe de la bobine.
Ci~aque armature 5~ 6 comprend une r~gion centrale plane 5b~ 6b dispos~e à cP,t~ de la bobine~ parallèlement ~ son axe, et guidée en translation parall~?le audit axe entre deux paires d~ergots 2c port~es chacune par l~une des ioues ~2a~ 2b.
Les deux r~gions centrales 5b~ 6b sont dispo~ées de part et d'autre de la bobine5 parallèlement l~une l~autre.
~ 17 extr4mit~ de la r~gion centrale 5b~ 6b qui est adjacente a l~panouissement 4~ les armatures 5~ 6 sont cambr~es à angle drait l~une vers l~autre pour former chacune une premiè~e région d~entrefer 5a~ 6a qui fait 1Face 3~ panouissement 4 du cat~ OppO51~ ~ la joue 2a. Les r~gions 5a" 6a des armatures 5, 6 forment ainsi avec l~panouissement 4 un premier entrefer variable el à grande surface t4/5a.
6a). L~appui des régions 5a, 6a sur l~épanouissement 4 c~est--à--dire la fermeture du premier entrefer5 d~termine l~une des extr~mit~s du mouvement de translation des armatures 5~ 6.
Les armatu~es 55 6 sont fix~es l~une l~autre par un support 7 en mati~re plastique dans lequel sont mont~s les contacts mobiles 13 d~un conta.cteur dont l~lectro--aimant constitue 1~ ment ~Z7~i73 mateur. Les cont~cts mobiles 13 sont sollicit~s contre un appui de but~e 14 par des ressorts 16~ Pour la fixation des armatures 5~ ~ au support 7~ chaque r~gion 5a~ ~a est retenue contre la face inf~rieure du support 7 entre deux glissi~res 7a pr~vues sur deux bords oppos~s de ce dernier. ~insi, apr~s montage de la bobine et du pre~ier ~quipage magn~tique~ ainsi que du support de contacts mobiles et du support de contac$s fixes (seuls les contacts fixes sont repr~sent~s en trait mixte sous la r~f~rence 17~ il est possible de monter les deux armatures 5~ 6 en les introduisant lat~ralement, de part et d'autre de la bobine~ dans leurs paires de glissi~res 7a respectives.
En position mont~e, les armatures 5 et ~ sont en but~e l'une contre l'autre par l'extr~mit~
libre de leur r~gion 5a, 6a~ Celles-ci d~finissent cependant entre elles un aiour circulaire 5d positionnant l'extr~mit~ large d'un ressort h~licoïdal de compression conique 8 mont~ entre la face inf~rieure du suppurt 7 et l'extr~mit~ 3a du noyau 3 qui appara~t par le trou d'emmanchement de la piece polaire 4.
Suivant l'invention la deuxi~me extr~mit~ 3b du noyau 3 est prolong~e au-dela de la carcas~e de bobine 2 et est munie, ~ une certaine distance au-delà de la joue 7b~ d~un deuxi~me ~panouissement polaire r~alis~ au moyen d7une pi~ce polaire 9 pr~sentant un trou central 9a par lequel elle est engag~e et sertie autour de l'extr~mit~ 3b~ en appui contre ~n ~paulement 3c du noyau~ L'~panouis-sement 9 a une forme g~n~rale rectangulaire dont la longueur et la largeur sont sensi~lement ~gales aux dimensions correspondantes de l'~quipage mobile~ Pour assurer la constance radiale de la section de fer au passage du noyau 3 a la pi~ce polaire 9~ une rondelle de fer 10 est sertie sur l'extr~mit~ 3b contre la pi~ce ~274~i73 polaire du c~t~ OppO5~ ~ la bobine 1, 2.
Selon une autre particularit~
importante de l~invention~ ~ l'extr~it~ de leur r~gion centrale 5b~ 6b~ qui est adjacente ~ l~extr~mit~ 3b du noyau~ les armatures 5~ 6 sont cambr~es une seconde foi 5 1 ~ une vers l~autre ~ 90 pour former une deuxi~me r~gion d~entrefer 5c~ 6c engag~e entre la ioue 2b et l?~panouissement 9~ pour former un deuxi~me entrefer variable e2 ~9/5c~ 6c) dispos~ magn~tiquement en s~rie avec le premier el. Dans la position extr~me dans laquelle le premier entrefer el est ferm~. le second entrefer e2 est ~galement ferm~. ~ans l~exemple repr~sent~, les contacts mobiles 13 sont alors appliqu~s sur les contacts fixes 17 avec une force qui est d~termin~e par les ressorts 16.
Lorsque le bobinage 1 n~est pas excit~ les armatures 5~ 6 sont ramen~es par le re~sort 8 ~ans la position extr~me repr~sent~e aux figures~
dans laquelle leurs r~gions 5c~ 6c sont en but~e contre la ioue 2b de la carcasse 2.
Comme le premier entre~er el, le second entrefer e2 a une surface remarquablement large, par exemple de cinq à dix fois la section de fer du circuit magn~tique~ c'est-a-dire la section du noyau 3 ou encore la somme des sections des r~gions centrales 5b et 6b des armatures 5 et 6 qui sont ma~n~tiquement en pAra~ e. Le~ deux entrefers ont de pr~f~rence une surface ~gale.
Un manchon 11 en cuivre ou en laiton~ L~est-~-dire en mati~re non magn~tique mais ~lectriquement conductrice~ est emmanch~ sur le noyau entre le deuxi~me ~panauissement polaire 9 et la joue adjacente 2b de la carcasse de babine~ Le manchon 11 a plusieurs r~les. D~une part il fixe l~cartement axial entre l~panouissement polaire 9 et la carcasse de lZ7~573 bobine ~ ~'autre part~ son diam~tre ext~rieur est voisin du diam~tre int~rieur d~un orifice 5e que d~finissent ensemble les extr~mit~s dirig~es l'une vers 17autre des r~gions 5c et 6c. ~insi l'orifice 5e coop~re avec le manchon 11 pour compl~ter le guidage en translation des armatures 5 et 6 tout en r~servant entre elles et le noyau 3 un entrefer ~ ~cartement fixe e3 qui minimise les fuites magn~tiques~
De plus le manchon ~1 joue le role d'une bague de retard diminuant la surtension provoqu~e par une coupure brusque de l'alimentation du bobi-nage 1.
Du cot~ de la joue ~b, le manchon 11 pr~sente une collerette lla qui soutient m~caniquement la ioue 2b, ~vitant que, au fil du temps~ la joue 2b ne se d~forme sous la pression du bobinage 1 et fasse dimi-nuer l'~cartement maximal possible de l'entrefer e2.
On notera encore qu'il est r~serv~
entre la tranche de la pi~ce polaire 4 et la r~gion centrale 5b ou 6b de chaque armature 5~ 6 un entrefer e4, d~cartement constant~ qui minimise les fuites magn~tiques inutiles entre la pi~ce polaire 4 et chaque armature 5, 6a L'invention permet de donner ~
chaque entrefer variable une surface d'environ dix fois celle de la section de fer du noyau 3~ ce qui est magn~tiquement ~quivalent ~ un circuit magn~tique qui ne comporterait qu'un seul entre~er ayant une surface cinq fois plu5 grande que celle du noyau ou encore à un circuit magn~tique ayant un entre~er unique dont la surface est 215 fois sup~rieure ~ celle de la section du noyau en combinaison avec une amplification doublant la course utile au moyen d'une rotation.
Bien entendu, 5i la surface d'entrefer ainsi procur~e est excessive7 il est facile lZ7'~573 de la dimirtuer. On peut donc arriver ~ choisir une surface d entrefer optimum. Il ne sert en effet a rien d?augmenter exag~r~ment la surface d~entrefer car alors la r~luctance du fer devient voisine de celle des entrefers ~ circuit ouvert~ et" d~autre part, la force ~ circuit ~agn~tique ferm~ diminue au point d~entralner des di4ficult~s ~ comprimer les ressorts des contacts de puissance~
Moyennant suppression du manrhon 11 le noyau peut ~tre coulissant dans la carcasse de bDbine~ les pi~ces telles que 5 et b ~tant fix~es contre la joue 2c de la ~arcasse de bobine.
Les figures 4 et 5~ homolog~les simplifi~s des figures I et 3 d~crites en d~tail ci-lS avant~ illu~trent cette variante de r~alisation. ~ans ce cas l~quipage magn~tique 5~ 6 constitue l'~quipage fixe et est maintenu avec la bobine ly 2 dans un boltier 35 tandis que l~quipage 3~ 4 constitue l~quipage mobile.
~insi le noyau 3 est mont~ ~
coulisse dans l~al~sage 32 de la carcasse de bobine 2 tandis qu~un ressort de rappel 28 de l~quipage mobile
3~ 4 est emmanch~ sur le noyau 3 entre le deuxi~me ~panouissement polaire ~ et la joue adiacente 2b appartenant a la carcasse de bobine 2.
Par ailleurs~ par analogie de fonctionnement avec la forme de r~alisation pr~f~r~e d~crite ci-avant~ le premier ~p2nouissement polaire 4 est cambr~ sensiblement a angle droit du cot~ oppos~ au second ~panouissement polaire 9 et de part et d7autre de la pi~ce isolante 7 portant les contacts mobiles 13~
pour former des r~gions 4b solidaires en d~placement de la pi~ce isolante 7 tandis que naturellement~ celle-ci a ~t~ d~solidaris~e de la r~gion 5a5 6a de l~quipage fixe 5, ~-127~i73 ~ien entendu~ l'inventian n'est pas limit~e aux exemples d~crits et repr~sent~s, et de nombreux am~nagements peuvent ~tre apport~s ~ ces exemples sans sortir du cadre de l~invention.
Si l~on se contente d~entre~ers ayant une ~urface cinq ~ois plus grande que 1A section du noyau~ il est possible de supprimer l~une des armatures 5 et 6~
Il serait ~galement possible de ne pr~voir qu'une seule armature sans r~duire les sur~aces d~entrefer ~ condition de pr~voir dans l~une des r~gions d~entrefer de cette armature un trou pnur le pas~age du prolongement du noyau qui porte la pi~ce polaire telle que 9.
Le noyau peut avoir une section rectangul ire, et par exemple ~tre constitu~ d~un empilage de toles d~cuupees, ou encore de deux t~les cambr~2s ~ angle droit en directions oppos~es au-del~
de cha~ue extr~mit~ de la bobine de 4a~on a r~aliser d~un seul tenant le noyau et ses deux ~panouissements polaires.
Par ailleurs~ par analogie de fonctionnement avec la forme de r~alisation pr~f~r~e d~crite ci-avant~ le premier ~p2nouissement polaire 4 est cambr~ sensiblement a angle droit du cot~ oppos~ au second ~panouissement polaire 9 et de part et d7autre de la pi~ce isolante 7 portant les contacts mobiles 13~
pour former des r~gions 4b solidaires en d~placement de la pi~ce isolante 7 tandis que naturellement~ celle-ci a ~t~ d~solidaris~e de la r~gion 5a5 6a de l~quipage fixe 5, ~-127~i73 ~ien entendu~ l'inventian n'est pas limit~e aux exemples d~crits et repr~sent~s, et de nombreux am~nagements peuvent ~tre apport~s ~ ces exemples sans sortir du cadre de l~invention.
Si l~on se contente d~entre~ers ayant une ~urface cinq ~ois plus grande que 1A section du noyau~ il est possible de supprimer l~une des armatures 5 et 6~
Il serait ~galement possible de ne pr~voir qu'une seule armature sans r~duire les sur~aces d~entrefer ~ condition de pr~voir dans l~une des r~gions d~entrefer de cette armature un trou pnur le pas~age du prolongement du noyau qui porte la pi~ce polaire telle que 9.
Le noyau peut avoir une section rectangul ire, et par exemple ~tre constitu~ d~un empilage de toles d~cuupees, ou encore de deux t~les cambr~2s ~ angle droit en directions oppos~es au-del~
de cha~ue extr~mit~ de la bobine de 4a~on a r~aliser d~un seul tenant le noyau et ses deux ~panouissements polaires.
Claims (10)
EXCLUSIF DE PROPRIÉTÉ OU DE PRIVILEGE EST REVENDIQUÉ, SONT
DÉFINIS COMME IL SUIT:
1. Electro-aimant à courant continu à mouvement de translation, à fonctionnement monostable, comprenant un premier (3, 4) et un second (5, 6) équipages magnétiques, mobiles l'un par rapport à l'autre, et un bobinage (1) bobiné sur une carcasse de bobine (2) entourant un noyau (3) qui appartient au premier équipage et dont une première extrémité (3a) est munie d'un épanouissement polaire (4) faisant face à une première région (5a, 6a) du deuxième équipage (5) en définissant ainsi un premier entrefer à grande surface (4/5a, 6a), caractérisé en ce qu'une duexième extrémité (3b) du noyau (3) est prolongée au-delà de la carcasse de bobine (2) et est munie d'un deuxième épanouissement polaire (9), et en ce que le deuxième équipage magnétique (5, 6) présente une deuxième région (5c, 6c) engagée entre la carcasse de bobine (2) et le deuxième épanouissement polaire (9) en définissant ainsi avec ce dernier (9) un deuxième entrefer à
grande surface (9/5c, 6c) disposé magnétiquement en série avec le premier entrefer (4/5a, 6a) et se fermant en simultanéité avec lui.
grande surface (9/5c, 6c) disposé magnétiquement en série avec le premier entrefer (4/5a, 6a) et se fermant en simultanéité avec lui.
2. Electro-aimant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de chaque entrefer (4/5a, 6a; 9/5c, 6c) est de cinq à dix fois supérieure à la section de fer du noyau (3).
- 12 - 20l55-414
- 12 - 20l55-414
3. Electro-aimant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième équipage magnétique (5, 6) comprend une région centrale (5b, 6b) sensiblement parallèle à un axe de la bobine (1, 2) et est cambré sensiblement à angle droit vers l'axe de la bobine et de part et d'autre de celle-ci pour former la première (5a, 6a) et la deuxième (5c, 6c) régions du deuxième équipage (5, 6).
4. Electro-aimant selon la revendication 3, caractérisé en ce que le deuxième équipage magnétique (5, 6) comprend deux demi-armatures (5, 6) identiques en forme de U, introduites latéralement de part et d'autre de la bobine (1, 2) et fixées chacune à une extrémité d'une face inférieure d'une pièce isolante (7) portant des contacts mobiles (13).
5. Electro-aimant selon la revendiation 1, caractérisé en ce qu'un manchon (11) de matiére non magnétique, mais électriquement conductrice telle que du cuivre est emmanché sur le noyau (3) entre le deuxième épanouissement polaire (9) et une joue adjacente (2b) appartenant à la carcasse de bobine (2).
6. Electro-aimant selon la revendication 5, caractérisé en ce que le manchon (11) comporte une collerette (11a) de renforcement de ladite joue (2b).
7. Electro-aimant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième équipage magnétique (5, 6) comprend deux demi-armatures (5, 6) identiques en forme de U, s'étendant latéralement de part et d'autre de la bobine (1, 2) et fixées chacune contre une joue (2c) de la carcasse de la bobine (2).
8. Electro-aimant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épanouissement polaire (4) dont est munie la première extrémité (3a) du noyau (3) est cambré sensiblement à angle droit du côté opposé au second épanouissement polaire (9) et de part et d'autre d'une pièce isolante (7) portant des contacts mobiles (13), pour former des régions (4b) solidaires en déplacement de la piéce isolante (7).
9. Electro-aimant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un ressort de rappel (28) de l'équipage mobile (3, 4) est emmanché sur le noyau (3) entre le deuxième épanouisssement polaire (9) et une joue adjacente (2b) appartenant à la carcasse de bobine (2).
10. Electro-aimant selon la revendiation 1, caractérisé en ce qu'un équipage fixe (5, 6) desdits premier et second équipages magnétiques et la bobine (1, 2) sont maintenus dans un boitier (35).
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Publications (1)
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| FR3054924B1 (fr) * | 2016-08-04 | 2020-12-04 | Schneider Electric Ind Sas | Partie mobile d'un actionneur electromagnetique pour un contacteur electrique, actionneur comprenant une telle partie et contacteur |
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| US2531500A (en) * | 1948-02-13 | 1950-11-28 | Gen Motors Corp | Solenoid unit |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MKLA | Lapsed |