CH625640A5 - Apparatus for electromagnetic switching intended to be supplied with direct current - Google Patents

Description

L'invention se rapporte à un appareil de commutation électromagnétique destiné à être alimenté en courant continu, comprenant d'une part, un boîtier creux dans lequel sont disposés une culasse fixe à trois branches et un bobinage enfilé

sur la branche centrale et, d'autre part, un bloc de contact comportant des bornes de raccordement, des contacts fixes et mobiles, ainsi que l'armature associée à la culasse, ledit bloc présentant des surfaces de repos pour l'armature, et des surfaces de portée coopérant avec des surfaces d'appui appartenant au boîtier.

Une telle constitution, qui présente des avantages relativement à la facilité du montage, en particulier pour les électro-aimants alimentés en courant alternatif, doit être adaptée lorsque l'électro-aimant est alimenté en courant continu, car, dans ce cas et lorsque l'on ne veut pas utiliser de circuit réducteur de courant, le volume du bobinage et la disposition de l'entrefer pour une course déterminée amènent à utiliser un circuit magnétique de forme très différente.

Si l'on souhaite, de plus, associer à un tel appareil des contacts auxiliaires amovibles, qui nécessitent une force d'appel plus importante de l'électro-aimant, on doit donner aux éléments fixes et mobiles du circuit magnétique des dispositions respectives au repos qui soient reproduites de façon aussi régulière que possible, au cours du montage en série, ou augmenter la valeur des ampères-tours et tolérer par suite un échauffement supplémentaire du bobinage.

L'invention se propose par suite de fournir un appareil de commutation électromagnétique destiné à être alimenté en courant continu, dont la structure permette un montage aisé lors de la fabrication en série, et dans lequel l'utilisation de contacts auxiliaires sera possible, même pour les valeurs inférieures de la tension d'alimentation du bobinage, sans faire appel à un circuit magnétique volumineux et sans nécessiter un nombre d'ampères-tours susceptible de provoquer un échauffement excessif de la bobine.

Selon l'invention, ce résultat est atteint grâce au fait que au moins les surfaces polaires de la branche centrale de la culasse et celles de la portion centrale de l'armature qui coopère avec elle comprennent deux portions de surfaces placées obliquement et symétriquement en forme de V par rapport à l'axe de ladite branche centrale et que les branches extérieures de la culasse présentent chacune, au voisinage de leur surface polaire, un rebord latéral qui est dirigé vers l'extérieur et qui coopère avec une butée du boîtier voisine de la surface d'appui du boîtier sur laquelle est appliqué le bloc de contact, le fond du boîtier présentant un moyen élastique qui agit sur la traverse commune aux trois branches de la culasse pour appliquer lesdits rebords contre lesdites butées.

D'autres caractéristiques intéressantes de formes d'exécution de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, et qui est accompagnée par les figures où:

La figure 1 représente en deux demi-coupes axiales, un con-tacteur selon l'invention,

La figure 2 représente un détail des organes d'accrochage du noyau fixe,

La figure 3 représente un mode de réalisation susceptible de diminuer l'importance des attractions latérales entre la culasse et l'armature.

Le corps du contacteur est constitué par un boîtier creux 1 fermé par un bloc de contact 2 faisant office de couvercle.

A l'intérieur du boîtier 1 est disposée une culasse métallique fixe en forme de E, comprenant une jambe centrale 7 et deux jambes latérales 5,6, parallèles réunies par une traverse commune 8. Ce noyau est maintenu dans le boîtier en trois points par un moyen élastique 10 agissant sur la surface 27 de la traverse pour repousser le noyau vers le haut de la figure, et par deux rebords tels que 26,26', voir aussi figure 2, qui s'appliquent respectivement sur des butées 25,25', portées par des parois latérales 19,19' du boîtier.

Le moyen élastique peut être constitué par le fond élastique

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9 du boîtier, tandis que les butées sont avantageusement représentées parles bords supérieurs d'ouvertures 20, respectivement 20' pratiquées dans les parois 19,19', voir figure 2, qui sont suffisamment élastiques pour s'écarter dans le sens transversal lorsque le noyau est introduit à force dans le logement interne du boîtier.

Le noyau est donc maintenu dans ce cas par des surfaces du boîtier venant d'une seule pièce lors du moulage, qui fait appel à une matière appropriée à ces fonctions.

Dans le sens perpendiculaire au plan de la figure, le maintien du noyau peut être assuré par d'autres bords des ouvertures 20,20' et par des joues telles que 29 venant également d'une pièce avec le fond 9 du boîtier.

Une bobine 4 placée autour de la jambe centrale permet d'exciter l'électro-aimant. La surface intérieure de l'ouverture de cette bobine, qui entoure ladite jambe, comporte des rainures telles que 28 circulant parallèlement à son axe et aptes à coopérer avec une goupille transversale 33 du noyau pour réaliser l'alignement de ces organes.

La partie supérieure du boîtier 1 comprend une surface plane 11 qui vient limiter l'ouverture de ce dernier.

Cette surface d'appui 11 est destinée à coopérer avec une surface plane de portée 31 d'un bloc de contact 2 qui vient se fixer sur le boîtier à l'aide de moyens de serrage non représentés.

Ce bloc de contact représenté sommairement regroupe tous les organes mobiles de l'appareil, à savoir: une armature mobile 12 prenant également la forme d'un E, un porte-contact 16 sur lequel sont disposés les contacts mobiles 17 coopérant avec les contacts fixes 18, et un ressort de rappel 13 qui viendra s'appuyer lors du montage contre une portion fixe du boîtier ou de la bobine pour appliquer la surface supérieure 14 à l'armature contre une surface de repos 15 du bloc de contact 2. La jambe centrale 32 de l'armature comporte une goupille transversale 30 dont les extrémités viennent se loger dans les rainures 28 mentionnées ci-dessus.

A l'état de repos représenté dans la moitié gauche de la figure 1, l'armature est appliquée contre la surface 15 qui est une surface de référence.

Lorsque la bobine est parcourue par un courant continu suffisant, l'armature exécute un mouvement d'amplitude L qui provoque à son terme la mise en contact des surfaces polaires 22,22' de l'armature et 21,21' du noyau, disposées sur les jambes externes des circuits magnétiques.

Pour cette position où le circuit magnétique est fermé, un entrefer résiduel e subsiste entre les surfaces polaires 24,23 appartenant aux jambes centrales 32 respectivement 7 de l'armature du noyau, voir figures 2 et 1.

Comme il aparaît sur la figure 1, les surfaces polaires 21,22, 23,24 des jambes externes et des jambes centrales, sont inclinées par rapport à l'axe XX' de la bobine. Cette mesure a été prise pour obtenir des entrefers plus réduits et une surface de pôles plus élevée pour une course d'armature donnée L; on rappellera à ce sujet que l'entrefer résiduel e existe encore lorsque les surfaces 21,22 sont en contact pour éviter ou réduire l'influence des phénomènes de rémanence.

Les surfaces polaires 23,24 disposées sur la jambe centrale 7 sont disposées en forme de V symétrique par rapport à l'axe XX' de la bobine et les angles que forment ces surfaces avec cet axe seront en général plus faibles que les angles que font les surfaces 21,22 des pôles externes, afin que l'attraction développée entre les jambes centrales 7,32 soit plus élevée que celle qui apparaît sur les autres jambes.

Cette mesure assure une meilleure stabilité du mouvement axial de l'armature mais peut se traduire par un déséquilibre d'attraction latéral au niveau de la jambe 32. Ce déséquilibre est limité, par le respect de la symétrie, par le choix de la valeur de l'inclinaison des surfaces polaires, ensuite par la présence de la goupille 30 qui assure le guidage de la jambe centrale mobile en regard de la jambe centrale fixe, et enfin d'autre part, grâce au fait que les normales N élevées au centre des surfaces polaires 21,21 ' de chaque pôle latéral passent sensiblement par la région de la jambe centrale où se trouve placée la goupille de guidage 30.

Pour ne pas être amené à disposer les butées 25,25 ' à une distance importante de la surface de portée 11, les surfaces 21,21' des branches 5,6 de la culasse sont dirigées vers l'extérieur de celle-ci.

Il découle de cette disposition et des proportions usuelles des circuits magnétiques que les surfaces polaires des jambes centrales sont placées sensiblement au milieu de la distance séparant les traverses supérieure et inférieure du noyau et de l'armature lorsque ces deux éléments sont en contact.

Les dernières mesures qui viennent d'être décrites visent à améliorer la stabilité du système qui bénéficie déjà, grâce aux mesures précédentes, d'un accroissement important de la force d'attraction de départ.

Toutefois, la garantie que l'armature sera effectivement attirée ne peut être acquise si la distance séparant l'armature de la culasse varie au-delà de certaines limites. Cette distance doit par suite être déterminée avec une précision qui puisse s'acco-moder des tolérances de fabrication.

Dans l'appareil qui vient d'être décrit, la distance di sépare le plan commun aux surfaces 11 et 31 et la surface de repos 15 sur laquelle repose l'armature, la distance d2 sépare le même plan commun du plan contenant la surface de butée 25, 25' sur laquelle s'appuient les rebords 26,26' et la distance d3 sépare la surface de butée de la surface inférieure 27 du noyau fixe recevant l'action élastique du moyen élastique 10.

Comme les pièces 1 et 2 sont moulées en matière plastique, on peut craindre que des variations de longueur de ces pièces viennent modifier de façon trop importante la distance L. L'influence de ces variations dues par exemple aux tolérances de fabrication est diminuée si la somme des distances di et d2 est aussi faible que possible.

Comme le prolongement des jambes externes du noyau fixe jusqu'au niveau de la surface 15 entraînerait des actions magnétiques latérales perturbatrices en même temps qu'une augmentation exagérée des dimensions transversales de l'appareil, il est prévu que les surfaces d'appui 25,25' et par suite les rebords 26,26' seront placés aussi près que possible du plan commun passant par la surface 11.

En même temps, cette disposition confère une fixation efficace et un alignement rigoureux de la culasse qui est maintenue par trois points éloignés, ainsi qu'une grande facilité de montage.

Dans un mode de construction faisant toujours appel aux dispositions déjà décrites (fig. 3), on peut améliorer la symétrie des attractions magnétiques en réalisant le noyau fixe et la palette en deux demi-circuits 40,41 respectivement 46,47 symétriques par rapport à un plan passant par l'axe XX', perpendiculairement au plan de la figure, et associé par des tôles latérales de façon à ménager un entrefer 51,50.

Dans le mode de construction illustré à la figure 3, on constate que si une dissymétrie magnétique, ou simplement une action latérale P de la pesanteur rapprochait deux surfaces telles que 42,44 et 43,45, appartenant à deux pôles de branche extérieure et à deux pôles de la jambe centrale, la réluctance importante créée par les entrefers 50,51 et placée dans le chemin magnétique repéré par R, limiterait l'attraction qui pourrait se développer entre les surfaces en question et, par suite, limiterait les composantes latérales de l'attraction globale entre l'armature et le noyau.

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1. Appareil de commutation électro-magnétique, destiné à être alimenté en courant continu, comprenant d'une part, un boîtier creux dans lequel sont disposés une culasse fixe à trois branches et un bobinage enfilé sur la branche centrale et, d'autre part, un bloc de contact comportant des bornes de raccordement, des contacts fixes et mobiles, ainsi que l'armature associée à la culasse, ledit bloc présentant des surfaces de repos pour l'armature et des surfaces de portée coopérant avec des surfaces d'appui appartenant au boîtier, caractérisé en ce que au moins les surfaces polaires (23,23') de la branche centrale (7) de la culasse et celles (24,24') de la portion centrale (32) de l'armature qui coopère avec elle comprennent deux portions de surfaces placées obliquement et symétriquement en forme de V par rapport à l'axe XX' de ladite branche centrale et que les branches extérieures (5,6) de la culasse présentent chacune, au voisinage de leur surface polaire (21, respectivement 21'), un rebord latéral (26, respectivement 26') qui est dirigé vers l'extérieur et qui coopère avec une butée (25, respectivement 25') du boîtier, voisine de la surface d'appui (11) du boîtier sur laquelle est appliqué le bloc de contact (2), le fond du boîtier (1) présentant un moyen élastique (10) qui agit sur la traverse (8) commune aux trois branches de la culasse pour appliquer lesdits rebords contre lesdites butées.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion centrale (32) de l'armature pénètre dans la branche centrale (7) de la culasse.

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REVENDICATIONS

3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les surfaces polaires (21,21') situées à l'extrémité des branches extérieures (5, respectivement 6) de la culasse sont disposées chacune obliquement et de façon symétrique par rapport à l'axe XX' et que lesdites extrémités pénètrent à l'intérieur des branches extérieures (22,22') d'un organe mobile en forme de E constituant l'armature (12).

4. Appareil selon l'une des revendications 1,2 ou 3, caractérisé en ce que les normales (N), élevées au centre des surfaces polaires (22,22') des branches extérieures de l'armature passent sensiblement par l'axe d'une goupille de guidage (30) traversant la branche centrale (32) de ladite armature au voisinage de ses surfaces polaires (24,24') et coopérant avec une ramure axiale (28) disposée à l'intérieur de la carcasse de la bobine (4).

5. Appareil selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'inclinaison des surfaces polaires (23,24) des branches centrales (7,32) par rapport à l'axe XX' est plus faible que l'inclinaison des surfaces polaires (21,22) des branches extérieures.

6. Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que au moins un des éléments du circuit magnétique formés par la culasse et l'armature est constitué par deux portions distinctes (40,41, respectivement 46,47) symétriques par rapport à l'axe XX' et assemblées de façon à laisser subsister entre elles un entrefer axial (51, respectivement 50).

7. Appareil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moyen élastique (10) qui applique la culasse fixe contre les butées (25,25') est constitué par le fond (9) du boîtier et que les butées sont formées par les bords supérieurs d'ouvertures (20,20') pratiquées dans les parois latérales déformables (19,19') du boîtier.