EP0466536B1 - Electroaimant, notamment pour contacteur - Google Patents
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- H01H50/546—Contact arrangements for contactors having bridging contacts
Definitions
- the present invention relates to an electromagnet, in particular for a contactor, with a simplified manufacturing magnetic circuit.
- a known direct current electromagnet for an electrical switching device such as a contactor or relay is described in patents FR-1 051 651 and CH 559 414.
- This electromagnet comprises a coil wound on a body and associated with a magnetic circuit consisting of an armature fixed and a movable frame, the latter being able to move along a determined axis to take a rest position and a working position.
- the fixed and movable armatures have, on the one hand, lateral pole surfaces, on the other hand, central pole surfaces, some of these surfaces being oblique with respect to the axis of movement of the movable armature, in order to increase the magnetically active surfaces and as a corollary to decrease the power consumed by the coil.
- the object of the invention is in particular to simplify the manufacture of an electromagnet with oblique polar surfaces of the type described while allowing alignment and satisfactory guidance of the movable frame relative to the fixed frame.
- Another purpose is to simplify the elements that may be provided to materialize the air gap and contribute to the mutual alignment and guidance of the fixed and mobile armatures.
- an electromagnet in particular for a contactor, comprising a coil wound on a body and associated with a magnetic circuit consisting of a fixed armature and a movable armature, the latter being able to move along a determined axis to take a rest position and a working position, said fixed and movable armatures each comprising, on the one hand, a core carrying a central core of magnetic material located in a central housing of the coil body and which has central polar surfaces, and , on the other hand two wings in which are cut teeth and hollows corresponding to the hollows and teeth of the other part so as to form lateral polar surfaces oblique to the axis of movement of the movable frame.
- each of the fixed and mobile armatures comprises a U-shaped piece cut from a thin sheet of magnetic material, which has said core and said wings and in that a piece of the air gap made of non-magnetic material is associated with flanks of opposite slopes on the lateral polar surfaces of at least one wing of the U-shaped part.
- Maintaining the movable armature is facilitated when applying on at least one face of this armature - or of the fixed armature - an airgap piece made of non-magnetic material, this part having on the one hand a wall applied to a face of the frame adjacent to the lateral pole surfaces and on the other hand of the partitions perpendicular to said wall, situated on flanks of opposite slopes of the lateral pole surfaces and of thickness defining the air gap thereof.
- the air-gap part has at least one guide element cooperating with an element of complementary shape provided in the other frame. This arrangement facilitates rigorous alignment of the reinforcing parts, which is particularly advantageous when these are thin sheet metal parts.
- the electromagnet 10 shown is intended to be housed in the housing of a DC contactor. It includes an excitation coil 11 wound on a plastic body 12 and associated with a magnetic circuit 13.
- the magnetic circuit comprises a cylinder head or fixed armature 14 and a movable armature 15.
- the latter is movable from a rest position I to a working position II and vice versa (see FIG. 3), depending on the supply of the coil; the movement of the armature 15 is carried out in translation along an axis X-X.
- a contact holder 16 is fixed to the movable armature.
- the coil body 12 comprises a cylindrical housing 22 in which the cores 18, 20 are housed, as well as two flanges 23, 24 adjacent to the internal surfaces of the U-shaped parts, 17, 19.
- the flange 24 has straight edges 24a, 24b cooperating with the internal flat faces of the wings of the U of the frame part 19 to facilitate the maintenance and the guiding thereof.
- the coil body also comprises lugs 25 for fixing to the contactor housing, these lugs passing through notches formed at the bottom of the frame piece 19, and a lateral extension 26 carrying connection pieces 26a for the coil.
- the contact carrier 16 is fixed to the movable frame 15 via hooks 27 passing through holes 28 in the bottom of the frame piece 19; these orifices are arranged to allow, after engagement of the hooks along the axis X-X, fixing by translation perpendicular to this axis or by quarter-turn rotation.
- the height of the part of the hooks protruding from the bottom of the frame piece 19 is small enough that this part remains contained in a recess 29 of small height provided in the thickness of the flange 24.
- Each frame piece 17, 19 is associated with a gap piece 30, respectively 31, which on the one hand provides the locally desired gap and on the other hand a reciprocal guiding effect.
- the air gap parts will be described later.
- the two cut parts 17, 19 are U-shaped and each have a core 32 constituting the aforementioned bottom and two wings 33, 34. As these parts are strictly identical, the description will only be made for part 19.
- the core 32 has, in addition to the orifices 28 already mentioned, a central orifice 35 for positioning the core and the end of a notch 37 in the wing 34 for the passage of a guide nose belonging to the part d 'air gap 30 associated with the reinforcement piece 17.
- a wing 33 of the part 19 comprises a central tooth 38 and two symmetrical lateral teeth 39, 40.
- the lateral teeth are smaller than the central tooth and are separated from the latter by a notch 41, respectively 42.
- Each tooth 38, 40 is pointed and its song presents two flanks of opposite slopes 38a, 38b; 39a, 39b; 40a, 40b (see Figure 4) which constitute the airgap surfaces of the electromagnet.
- the teeth described can of course be provided in a number different from three. The teeth are cut before or after the U-fold.
- the other wing 34 of the part 19 comprises a central hollow 43 complementary to the central tooth 38 and two symmetrical lateral hollows 44, 45 complementary to the lateral teeth 39, 40.
- the hollow 43 is separated from the hollows 44, 45 by flat teeth 46, 47 able to penetrate with play in the slots 41, 42 of the other U-shaped part.
- the air gap parts 30, 31 are made of non-magnetic material. They are preferably molded in plastic material facilitating sliding and are identical. Each comprises on the one hand one or two walls 50 (see FIG. 7) parallel to the axis XX and applied to the faces of the wing 33 (or 34), more precisely to the lateral faces of the teeth 38-40, and on the other hand partitions 51 of opposite slopes, perpendicular to the wall 50.
- the partitions 51 have a small thickness, corresponding to the desired air gap between the teeth 38-40 and the recesses 43-45, and they are applied to the songs of opposite slopes of the teeth.
- Each air gap piece 30, 31, associated with a frame has a guide nose 52 cooperating with the notch 37 of the wing of the other frame piece, to ensure alignment and mutual guidance of the frames .
- the air-gap piece 30, 31 comprises protrusions 53 penetrating into holes 54 of the frame piece 17, 19 to ensure by interlocking or snap-fastening the maintenance of the application of the air-piece on the piece of frame.
- the protrusions can be elastic nipples or thermowells.
- the air gaps between the various hollows and teeth of the wings of the two frames are materialized by the partitions 51 of the parts 30, 31.
- the thickness of the partitions is identical for all the teeth, but it could be differentiated.
- the relative position of the two armatures in direction A is maintained by the mutual positioning of the two cores in the housing 22 of the coil body, with possibly anti-rotation ribs and grooves provided on the movable core and in the housing.
- the wall 50 of the air-gap piece can contribute to maintaining said relative position.
- Each air-gap piece is applied to one side of the wing 33, 34, but could be arranged to cover the latter and be applied to both of its faces.
- the fixed core 18 is positioned without axial play in the orifice 35 of the reinforcing piece 19 in order to be then fixed to this piece by any usual means.
- the movable cylindrical-conical core 20 is placed on the fixed cylindrical-conical core 18 and the fixed reinforcement part 17 is placed on the part 19.
- An axial clearance j is thus automatically obtained between the core 20 and the part 17 and it is sufficient to fix them then by any usual assembly process at the orifice 35 as indicated at 60 with or without the addition of material to memorize the axial play in question.
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Description
- La présente invention concerne un électroaimant, notamment pour contacteur, à circuit magnétique de fabrication simplifiée.
- Un électroaimant connu à courant continu pour appareil électrique interrupteur tel que contacteur ou relais est décrit dans les brevets FR-1 051 651 et CH 559 414. Cet électroaimant comprend une bobine enroulée sur un corps et associée à un circuit magnétique constitué d'une armature fixe et d'une armature mobile, cette dernière pouvant se déplacer selon un axe déterminé pour prendre une position de repos et une position de travail.
- Les armatures fixe et mobile présentent d'une part des surfaces polaires latérales, d'autre part, des surfaces polaires centrales, certaines de ces surfaces étant obliques par rapport à l'axe de déplacement de l'armature mobile, afin d'augmenter les surfaces magnétiquement actives et corollairement de diminuer la puissance consommée par la bobine.
- La fabrication et l'assemblage des pièces de cet électroaimant sont compliqués.
- L'invention a en particulier pour but de simplifier la fabrication d'un éléctroaimant à surfaces polaires obliques du type décrit tout en permettant un alignement et un guidage satisfaisant de l'armature mobile par rapport à l'armature fixe.
- Elle a pour autre but de simplifier les éléments éventuellement prévus pour matérialiser l'entrefer et contribuer à l'alignement et au guidage mutuels des armatures fixe et mobile.
- Elle propose à cet effet un électroaimant, notamment pour contacteur, comprenant une bobine enroulée sur un corps et associée à un circuit magnétique constitué d'une armature fixe et d'une armature mobile, cette dernière pouvant se déplacer selon un axe déterminé pour prendre une position de repos et une position de travail, lesdites armatures fixe et mobile comportant chacune, d'une part, une âme portant un noyau central en matériau magnétique situé dans un logement central du corps de la bobine et qui présente des surfaces polaires centrales, et, d'autre part deux ailes dans lesquelles sont découpés des dents et des creux correspondant aux creux et aux dents de l'autre pièce de manière à former des surfaces polaires latérales obliques par rapport à l'axe de déplacement de l'armature mobile.
- Selon l'invention, cet électroaimant est caractérisé en ce que chacune des armatures fixe et mobile comprend une pièce en forme de U découpée dans une tôle mince de matériau magnétique, et qui présente ladite âme et lesdites ailes et en ce qu'une pièce d'entrefer en matériau amagnétique est associée à des flancs de pentes opposées sur des surfaces polaires latérales d'au moins une aile de la pièce en U.
- La fabrication des armatures est ainsi simplifiée. La fabrication et le stockage en sont encore davantage simplifiés lorsque les pièces pliées en U et découpées sont identiques, ceci facilitant également un alignement rigoureux desdites pièces.
- Le maintien de l'armature mobile est facilité lorsqu'on applique sur au moins une face de cette armature - ou de l'armature fixe - une pièce d'entrefer en matière amagnétique, cette pièce présentant d'une part une paroi appliquée sur une face de l'armature voisine des surfaces polaires latérales et d'autre part des cloisons perpendiculaires à ladite paroi, situées sur des flancs de pentes opposées des surfaces polaires latérales et d'épaisseur définissant l'entrefer de celles-ci.
- De préférence, la pièce d'entrefer présente au moins un élément de guidage coopérant avec un élément de forme complémentaire prévu dans l'autre armature. Cette disposition facilite l'alignement rigoureux des pièces d'armature, ce qui est particulièrement intéressant lorsque celles-ci sont des pièces en tôle mince.
- La description qui suit en regard des dessins annexés explicite un mode de réalisation de l'invention.
- La figure 1 représente schématiquement et en coupe un électroaimant pour contacteur conforme à l'invention.
- La figure 2 représente l'électroaimant en perspective éclatée.
- La figure 3 est une vue en élévation, selon la flèche A de la figure 2, des armatures de l'électroaimant, dépourvues des pièces d'entrefer.
- La figure 4 montre une seule pièce découpée d'armature.
- La figure 5 est la vue selon la flèche B de la pièce de la figure 4.
- La figure 6 montre la pièce de la figure 4 équipée de la pièce d'entrefer.
- La figure 7 est une vue en perspective d'une pièce d'entrefer.
- La figure 8 est une coupe de l'électroaimant similaire à celle de la figure 1.
- La figure 9 montre à plus grande échelle le détail C de la figure 8.
- L'électroaimant 10 représenté est destiné à être logé dans le boîtier d'un contacteur à courant continu. Il comprend une bobine d'excitation 11 enroulée sur un corps 12 en matière plastique et associée à un circuit magnétique 13.
- Le circuit magnétique comporte une culasse ou armature fixe 14 et une armature mobile 15. Cette dernière est déplaçable d'une position de repos I à une position de travail II et vice versa (voir figure 3), en fonction de l'alimentation de la bobine ; le déplacement de l'armature 15 s'effectue en translation selon un axe X-X. A l'armature mobile est fixé un porte-contact 16.
- L'armature fixe 14 comprend une pièce 17 découpée dans une tôle mince de matériau magnétique et pliée en forme de U, ainsi qu'un noyau fixe 18 fixé à la pièce 17 ; l'armature mobile 15 comprend une pièce 19 identique à la pièce 17 et un noyau cylindrique 20 fixé à la pièce 19. Les noyaux 18, 20 définissent une surface polaire centrale conique pour l'électroaimant. Un ressort 21 est disposé dans une cavité cylindrique du noyau mobile 20 et a ses extrémités en appui respectivement sur le noyau 18 et sur le noyau 20 ; ce ressort a pour fonction de rappeler l'armature mobile vers sa position de repos I.
- Le corps de bobine 12 comprend un logement cylindrique 22 dans lequel sont logés les noyaux 18, 20, ainsi que deux flasques 23, 24 adjacents à des surfaces intérieures des pièces en U, 17, 19. Le flasque 24 a des bords rectilignes 24a, 24b coopérant avec les faces planes internes des ailes du U de la pièce d'armature 19 pour en faciliter le maintien et le guidage. Le corps de bobine comprend également des pattes 25 de fixation au boîtier de contacteur, ces pattes traversant des échancrures ménagées au fond de la pièce d'armature 19, et une extension latérale 26 portant des pièces de connexion 26a pour la bobine.
- Le porte-contact 16 est fixé à l'armature mobile 15 via des crochets 27 traversant des orifices 28 du fond de la pièce d'armature 19 ; ces orifices sont agencés pour permettre, après engagement des crochets selon l'axe X-X, une fixation par translation perpendiculairement à cet axe ou par rotation quart de tour. La hauteur de la partie des crochets dépassant du fond de la pièce d'armature 19 est assez faible pour que cette partie reste contenue dans un évidement 29 de faible hauteur prévu dans l'épaisseur du flasque 24.
- A chaque pièce d'armature 17, 19 est associée une pièce d'entrefer 30, respectivement 31, qui procure d'une part l'entrefer localement souhaité et d'autre part un effet de guidage réciproque. Les pièces d'entrefer seront décrites plus loin.
- Les deux pièces découpées 17, 19 sont en forme de U et présentent chacune une âme 32 constituant le fond précité et deux ailes 33, 34. Comme ces pièces sont rigoureusement identiques, la description ne sera faite que pour la pièce 19.
- L'âme 32 présente, outre les orifices 28 déjà mentionnés, un orifice central 35 pour le positionnement du noyau et l'extrémité d'une échancrure 37 de l'aile 34 pour le passage d'un nez de guidage appartenant à la pièce d'entrefer 30 associée à la pièce d'armature 17.
- Une aile 33 de la pièce 19 comprend une dent centrale 38 et deux dents latérales symétriques 39, 40. Les dents latérales sont plus petites que la dent centrale et sont séparées de celle-ci par un créneau 41, respectivement 42. Chaque dent 38, 40 est pointue et son chant présente deux flancs de pentes opposées 38a, 38b ; 39a, 39b ; 40a, 40b (voir figure 4) qui constituent des surfaces d'entrefer de l'électroaimant. Les dents décrites peuvent bien entendu être prévues en nombre différent de trois. La découpe des dents s'effectue avant ou après le pliage en U.
- L'autre aile 34 de la pièce 19 comprend un creux central 43 complémentaire de la dent centrale 38 et deux creux latéraux symétriques 44, 45 complémentaires des dents latérales 39, 40. Le creux 43 est séparé des creux 44, 45 par des dents plates 46, 47 aptes à pénétrer avec jeu dans les créneaux 41, 42 de l'autre pièce en U.
- Les pièces d'entrefer 30, 31 sont en matériau amagnétique. Elles sont de préférence moulées en matière plastique facilitant le glissement et sont identiques. Chacune comporte d'une part une ou deux parois 50 (voir figure 7) parallèles à l'axe X-X et appliquées sur les faces de l'aile 33 (ou 34), plus précisément sur les faces latérales des dents 38-40, et d'autre part des cloisons 51 de pentes opposées, perpendiculaires à la paroi 50. Les cloisons 51 ont une faible épaisseur, correspondant à l'entrefer souhaité entre les dents 38-40 et les creux 43-45, et elles sont appliquées sur les chants de pentes opposées des dents.
- Chaque pièce d'entrefer 30, 31, associée à une armature, présente un nez de guidage 52 coopérant avec l'échancrure 37 de l'aile de l'autre pièce d'armature, pour assurer l'alignement et le guidage mutuel des armatures. De plus, la pièce d'entrefer 30, 31 comprend des saillies 53 pénétrant dans des trous 54 de la pièce d'armature 17, 19 pour assurer par emboîtement ou encliquetage le maintien de l'application de la pièce d'entrefer sur la pièce d'armature. Les saillies peuvent être des tétons élastiques ou des doigts de gant.
- Les entrefers entre les divers creux et dents des ailes des deux armatures sont matérialisés par les cloisons 51 des pièces 30, 31. L'épaisseur des cloisons est identique pour toutes les dents, mais elle pourrait être différenciée. La position relative des deux armatures dans la direction A est maintenue par le positionnement mutuel des deux noyaux dans le logement 22 du corps de bobine, avec éventuellement des nervures et rainures antirotation prévues sur le noyau mobile et dans le logement. La paroi 50 de la pièce d'entrefer peut contribuer à maintenir ladite position relative. Chaque pièce d'entrefer est appliquée sur une seule face de l'aile 33, 34, mais pourrait être agencée pour coiffer celle-ci et s'appliquer sur ses deux faces.
- Comme on le voit sur les figures 8 et 9, le noyau fixe 18 est positionné sans jeu axial dans l'orifice 35 de la pièce d'armature 19 pour être ensuite fixé à cette pièce par tout moyen habituel. Le noyau cylindroconique mobile 20 est posé sur le noyau cylindroconique fixe 18 et la pièce d'armature fixe 17 est posée sur la pièce 19. On obtient ainsi automatiquement un jeu axial j entre le noyau 20 et la pièce 17 et il suffit de les fixer ensuite par tout procédé d'assemblage habituel au niveau de l'orifice 35 comme indiqué en 60 avec ou sans apport de matière pour mémoriser le jeu axial en question.
Claims (10)
- Electroaimant, notamment pour contacteur, comprenant une bobine (11) enroulée sur un corps (12) et associée à un circuit magnétique constitué d'une armature fixe (14) et d'une armature mobile (15), cette dernière pouvant se déplacer selon un axe déterminé (XX) pour prendre une position de repos et une position de travail, lesdites armatures fixe et mobile (14, 15) comportant chacune, d'une part, une âme (32) portant un noyau central (18, 20) en matériau magnétique situé dans un logement central du corps (12) de la bobine (11) et qui présente des surfaces polaires centrales, et, d'autre part, deux ailes (33, 34) dans lesquelles sont découpés des dents (38, 40) et des creux (43, 45) correspondant aux creux et aux dents de l'autre pièce de manière à former des surfaces polaires latérales obliques par rapport à l'axe de déplacement (XX) de l'armature mobile (15),
caractérisé en ce que chacune des armatures fixe et mobile comprend une pièce en forme de U (17, 19) découpée dans une tôle mince de matériau magnétique et qui présente ladite âme et lesdites ailes et en ce qu'une pièce d'entrefer (30, 31) en matériau amagnétique est associée à des flancs (38a, 38b ; 39a, 39b ; 40a, 40b) de pentes opposées sur des surfaces polaires latérales d'au moins une aile de la pièce en U (17, 19). - Electroaimant selon la revendication 1,
caractérisé par le fait que la pièce d'entrefer (30, 31) comporte d'une part au moins une paroi (50) appliquée sur une face de l'aile (33) et, d'autre part, des cloisons (51) perpendiculaires à la paroi et situées sur les flancs (38a, 38b ; 39a, 39b ; 40a, 40b) de pentes opposées des surfaces polaires latérales et d'épaisseur définissant l'entrefer de celles-ci. - Electroaimant selon la revendication 2,
caractérisé par le fait que la pièce d'entrefer (30, 31) appliquée sur une pièce en U (17, 19) comporte au moins un élément de guidage (52) coopérant avec un élément (37) de forme complémentaire prévu dans l'autre pièce en U. - Electroaimant selon la revendication 3,
caractérisé par le fait que la paroi (50) de la pièce d'entrefer (30, 31) appliquée contre la surface de l'aile (33) de la pièce en U (17, 19) présente des saillies (53) emboîtées ou encliquetées dans des trous (54) ménagés dans l'aile. - Electroaimant selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé par le fait que les pièces en U (17, 19) de l'armature fixe et de l'armature mobile sont identiques. - Electroaimant selon l'une des revendications 1 à 5,
caractérisé par le fait qu'un premier noyau (18, 20) est fixé sans jeu axial contre une première armature (17, 19) correspondante, tandis que le deuxième noyau (20, 18) est fixé à la deuxième armature (19, 17) avec un jeu axial (j) correspondant à la pose du deuxième noyau sur le premier noyau et de la deuxième armature sur la première armature. - Electroaimant selon l'une des revendications 1 à 6,
caractérisé par le fait qu'un porte-contact (16) est fixé à l'âme (32) de la pièce en U (19) de l'armature mobile, le porte-contact présentant des crochets (27) qui traversent des orifices (28) de l'âme et qui peuvent se loger dans des évidements (29) de faible hauteur d'un flasque (24) du corps (12) de la bobine. - Electroaimant selon la revendication 1,
caractérisé en ce que la pièce d'entrefer (30, 31) comporte d'une part au moins une paroi (50) parallèle à l'axe de déplacement (XX) de l'armature mobile (15) et, d'autre part, des cloisons (51) perpendiculaires à la paroi et situées sur des flancs (38a, 38b ; 39a, 39b ; 40a, 40b) de pentes opposées des surfaces polaires latérales et d'épaisseur définissant l'entrefer de celles-ci. - Electroaimant selon la revendication 8,
caractérisé par le fait que la pièce d'entrefer (30, 31) comporte au moins un élément de guidage (52) coopérant avec un élément (37) de forme complémentaire prévu dans l'autre armature (19, 17). - Electroaimant selon l'une des revendications 1 à 9,
caractérisé par le fait que les noyaux fixe et mobile (18, 20) définissent des surfaces polaires centrales coniques.
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