ES2241025T3 - Accionador magnetico. - Google Patents

Abstract

SE PRESENTA UN DISPOSITIVO DE ACCIONAMIENTO BIESTABLE DE IMAN PERMANENTE, QUE COMPRENDE UNA HORQUILLA MAGNETICA (1); AL MENOS UN IMAN PERMANENTE (6, 7); UNA ARMADURA (3) HECHA DE MATERIAL FERROMAGNETICO, QUE PUEDE MOVERSE AXIALMENTE ENTRE UNA PRIMERA POSICION Y UNA SEGUNDA POSICION; Y ELEMENTOS (4, 5) PARA MOVER LA ARMADURA (3) A LOS QUE SE CONECTA UNA CARGA MECANICA A TRAVES DE UN ACOPLAMIENTO DE ACCIONAMIENTO (2), ENTRE LA PRIMERA POSICION Y LA SEGUNDA POSICION. LA HORQUILLA (1) ESTA FORMADA POR UNA PRIMERA Y UNA SEGUNDA PIEZA (10, 20) MONTADAS EN UNA POSICION MUTUAMENTE ENFRENTADA Y SEPARADAS POR DOS HUECOS (8, 9). LAS PARTES TERMINALES (31, 32) DE LA ARMADURA HECHAS DE MATERIAL FERROMAGNETICO ESTAN ADAPTADAS PARA PENETRAR EN LOS DOS HUECOS (8, 9).

Description

Accionador magnético.

La presente invención se refiere a un accionador electromagnético o magnético, en particular para accionar disyuntores de circuito en redes de distribución de energía eléctrica.

Más específicamente, la presente invención se refiere a un accionador del tipo biestable, es decir, que tiene dos posiciones fijas, cada una de las cuales se puede mantener permanentemente, e incluyendo al menos un imán permanente. Preferiblemente, el accionador según la invención se utiliza para accionar un disyuntor de circuito aislado por gas (por ejemplo, SF6).

Los accionadores electromagnéticos biestables, por medio de la presencia de imanes permanentes en su estructura, son capaces de aplicar fuerza de retención considerable en las dos posiciones, y dicha fuerza debe ser superada para mover el elemento accionador.

Por lo tanto, hay que generar un campo magnético intenso, generalmente por medio de devanados, para superar el campo de los imanes permanentes y producir una fuerza de separación suficientemente intensa.

Documentos de la técnica anterior, como DE 43 04 921 C, describen un accionador biestable del tipo de imán permanente, que incluye un yugo magnético que tiene una estructura laminar, al menos un imán permanente, una armadura que se puede mover axialmente entre una primera posición estable y una segunda posición estable, y medios para mover la armadura entre dichas posiciones estables primera y segunda. El lugar de las características de fuerza/posición se representa en la figura 3. Los accionadores de la técnica anterior se centran generalmente en la solución de problemas que derivan de la necesidad de tener una fuerza de retención alta, sin considerar problemas asociados con las fuerzas de rozamiento.

Un problema de los accionadores magnéticos surge de la característica de fuerza/posición mecánica generada por el mecanismo a ser accionado, y en particular de las fuerzas de rozamiento que están asociadas con el disyuntor de circuito accionado y que deben ser superadas para la operación correcta de dichos dispositivos.

Las fuerzas de rozamiento son fuerzas estáticas y/o dinámicas y pueden estar presentes solamente en secciones particulares de la carrera de la armadura. La presencia de fuerzas de rozamiento es especialmente evidente en disyuntores de circuito aislados por gas, debido a la naturaleza de los contactos eléctricos en este tipo de disyuntores de circuito.

Además, dichas fuerzas de rozamiento no son generalmente simétricas, y esto comporta la necesidad de tener características diferentes del accionador al pasar de la posición abierta a la posición cerrada y viceversa, mientras que la fuerza de retención es relativamente menos importante.

Por estas razones, los accionadores convencionales están sobredimensionados; esto afecta negativamente a los costos del accionador, haciendo frecuentemente más económico recurrir a accionadores mecánicos empujados por muelle convencionales.

La finalidad de la presente invención es resolver el problema técnico antes descrito, superando las limitaciones de la técnica anterior, y en particular proporcionar un accionador magnético biestable que tiene una característica adaptada de fuerza de conmutación/posición, con una fuerza de retención adecuada en las posiciones de extremo, y al mismo tiempo tiene un costo relativamente bajo.

Esta finalidad se logra por la presente invención, que consta de un accionador caracterizado porque el yugo está formado por dos partes que se montan mirando una a otra y están separadas por dos intervalos en los que pueden entrar las partes de extremo de la armadura.

Otras características ventajosas se exponen en las reivindicaciones anexas.

En particular, la presente invención ha previsto la presencia de intervalos de aire en el circuito magnético, cuyas dimensiones se pueden cambiar fácilmente durante el diseño para obtener las características deseadas. Por ejemplo, es posible dar preferencia al logro de una fuerza de accionamiento inicial máxima, o de una fuerza que llega a su pico a mitad de camino a lo largo del accionamiento o es mínima en una posición y máxima en la otra, y así sucesivamente.

Otra característica que se puede lograr fácilmente actuando solamente en la estructura geométrica del accionador es la asimetría del comportamiento de la fuerza de accionamiento durante el accionamiento en una dirección con respecto a la otra.

Otra característica es que también la fuerza de retención se puede modular según las necesidades.

El accionador de imán permanente biestable de la presente invención incluye un yugo magnético, al menos un imán permanente, una armadura que se puede mover axialmente entre una primera posición estable y una segunda posición estable dentro de dicho yugo y medios para mover dicha armadura entre dichas posiciones estables primera y segunda; el accionador de la presente invención se caracteriza porque el yugo está formado por partes primera y segunda que se montan en una posición una enfrente de otra y están separadas por dos intervalos.

En una realización preferida el accionador de la presente invención se caracteriza porque la armadura incluye un cuerpo central que tiene forma parecida a un paralelepípedo y cuyas partes de extremo están adaptadas para entrar en uno de los dos intervalos en dichas posiciones estables primera y segunda.

Alternativamente, el accionador de la presente invención se caracteriza porque la armadura incluye un cuerpo central conformado como un paralelepípedo, y al menos una, pero preferiblemente dos partes de extremo son más estrechas y están adaptadas de manera que entren en uno de los dos intervalos en las posiciones estables primera y segunda.

Cada una de las dos partes del yugo está formada preferiblemente por un núcleo en forma de E que tiene dos brazos exteriores horizontales y un brazo intermedio; dichos dos intervalos se definen entre respectivas superficies opuestas de dicho brazos exteriores.

La presente invención se describe con referencia ahora a los dibujos anexos, que se refieren a sus realizaciones preferidas pero no limitativas, y donde:

La figura 1 es una vista en sección transversal de un accionador según la presente invención.

La figura 2 representa algunas de las características de fuerza/posición de un accionador según la invención,

Y la figura 3 representa la característica de fuerza/posición de un accionador de la técnica anterior.

Con referencia a la figura 1, el accionador según la presente invención incluye un yugo magnético 1, una armadura 3 que se puede mover dentro de un espacio definido por el yugo, y una varilla de conexión 2 fijada a la armadura y adaptada para mover la parte móvil de un disyuntor de circuito para abrirla y cerrarla.

El yugo 1 está formado por dos partes de núcleo 10 y 20, cada una de las cuales tiene forma de E; sus dos brazos horizontales, designados por los números de referencia 11 y 21 (12, 22) respectivamente, son idénticos y son preferiblemente más estrechos que los brazos centrales 13 y 23.

Las dos partes de núcleo 10, 20 del yugo se montan en un soporte (no representado), de manera que las superficies de extremo de los brazos horizontales miren una a otra, pero están separadas las distancias 2c y 2c'. Por consiguiente, se forman dos intervalos de aire 8, 9 que pueden tener la misma longitud (si c = c') y en los que pueden entrar las partes de extremo de la armadura, como se describe más adelante.

Dos imanes permanentes, designados por los números de referencia 6 y 7 respectivamente, están encajados en las superficies opuestas de los dos brazos intermedios 13 y 23 y garantizan la fuerza de retención para operación biestable; dentro del yugo 1 también hay dos devanados 4 y 5.

Las bobinas o devanados 4 y 5, introducidos respectivamente entre los brazos intermedios 13, 23 y los brazos exteriores 11, 12 y 21, 22 del yugo 1, proporcionan la fuerza de accionamiento cuando se les suministra una corriente unidireccional.

La armadura 3 incluye un cuerpo central, que está conformado sustancialmente como un paralelepípedo y tiene una anchura m, y dos partes de extremo 31 y 32, que se hacen de material ferromagnético y están adaptadas para entrar en uno de los dos intervalos 8, 9 en dichas dos posiciones estables. Dichas partes de extremo pueden ser más estrechas que el cuerpo central 3, es decir, tienen un paso que tiene una anchura a (a').

La parte de extremo 31 de la armadura 3 tiene una altura b y una anchura (m-2a), y la parte de extremo 32 de la armadura tiene una altura b' y una anchura (m-2a'), mientras que el grosor o la profundidad de ambas es sustancialmente igual al grosor del yugo 1. La forma y las dimensiones de las partes de extremo 31 y 32 (es decir, a, a', b, y b') se pueden modificar para tener el intervalo deseado entre las partes de extremo 31, (32) y los brazos 11, 21, (12, 22), respectivamente.

Según la invención, la suma de la diferencia de anchura (2a) en un extremo de la armadura 3 y de la anchura (2c) del intervalo destinado a acomodar dicho extremo es preferiblemente constante. En otros términos, para cada intervalo 8, 9, la suma de (m-2a) o (m-2a') de la porción de extremo de la armadura y de la longitud del intervalo correspondiente (c o c') es igual a una constante preestablecida.

Brevemente:

m-2a + 2c = K,

y

a+c = K1

Por consiguiente, esto permite suma flexibilidad en la ejecución.

La armadura 3 se puede formar como una parte sólida hecha de material ferromagnético o preferiblemente con una estructura laminada por medio de laminados superpuestos.

Según realizaciones alternativas, una o ambas partes de extremo de la armadura 3 pueden tener la misma anchura que el cuerpo, es decir, a y a' pueden ser iguales a cero, y la armadura puede asumir así la forma de un paralelepípedo. La anchura de los intervalos 8 y 9 se incrementa correspondientemente para acomodar estas formas modificadas de las porciones de extremo.

La disposición de la invención, en la que las dos partes en forma de E del yugo no están en contacto entre sí, sino separadas por intervalos 8 y 9, permite una concentración del flujo producido por las bobinas 4 y 5.

Cuando la armadura está en la posición estable inferior, como se representa en la figura 1, la parte de extremo 31 está suficientemente cerca de los brazos 11, 21, reduciendo por ello la energía requerida para iniciar el movimiento (es decir, la separación); al mismo tiempo, la fuerza de retención generada por los imanes permanentes es relativamente baja y es una función de la distancia (m-2c'). Por consiguiente, dimensionando adecuadamente la armadura y las partes de extremo, el accionador se puede personalizar de acuerdo con las necesidades. Lo mismo se aplica cuando la armadura está en la posición estable superior.

Las posiciones iniciales se establecen por dos insertos hechos de material no ferromagnético 50 y 51, que tienen dimensiones d y d' que son generalmente diferentes y se deben determinar apropiadamente en base a las características de fuerza/posición deseadas.

Donde las características técnicas indicadas en las reivindicaciones van seguidas por signos de referencia, los signos de referencia se han incluido con la única finalidad de incrementar la inteligibilidad de las reivindicaciones y por consiguiente tales signos de referencia no tienen ningún efecto limitativo en el alcance de cada elemento identificado a modo de ejemplo por tales signos de referencia.

Claims (11)

1. Un accionador de imán permanente biestable, incluyendo un yugo magnético (1); al menos un imán permanente (6, 7); una armadura (3) que se puede mover axialmente entre una primera posición y una segunda posición dentro de dicho yugo; medios para mover la armadura (3) entre una primera posición estable y una segunda posición estable, caracterizado porque el yugo (1) está formado por partes primera y segunda (10, 20) que se montan en una posición una enfrente de otra y están separadas por dos intervalos (8, 9) en los que pueden entrar las partes de extremo (31, 32) de la armadura (3).

2. Un accionador según la reivindicación 1, caracterizado porque la armadura incluye un cuerpo central (3) que tiene forma parecida a un paralelepípedo y cuyas partes de extremo (31, 32) están adaptadas para entrar en uno de los dos intervalos (8, 9) en dichas posiciones estables primera y segunda.

3. Un accionador según la reivindicación 1, caracterizado porque la armadura incluye un cuerpo central (3), que tiene forma parecida a un paralelepípedo, y dos partes de extremo más estrechas (31, 32), que están adaptadas para entrar en uno de los dos intervalos (8, 9) en las posiciones estables primera y segunda.

4. Un accionador según la reivindicación 1, caracterizado porque cada una de las dos partes (10, 20) del yugo está formada por un núcleo en forma de E que tiene dos brazos exteriores horizontales (11, 12; 21, 22) y un brazo intermedio (13; 23), y porque los intervalos (8; 9) se definen entre respectivas superficies opuestas de los brazos exteriores (11, 12; 21, 22).

5. Un accionador según la reivindicación 1, caracterizado porque para cada intervalo, la suma de la anchura (m-2a; m-2a') de una parte de extremo de la armadura y de una longitud de un intervalo correspondiente (2c; 2c') es igual a un valor constante.

6. Un accionador según la reivindicación 5, caracterizado porque las longitudes (2c; 2c') de los intervalos (8, 9) son idénticas.

7. Un accionador según la reivindicación 2, caracterizado porque las anchuras (m-2a; m-2a') de partes de extremo (31, 32) de la armadura son iguales.

8. Un accionador según la reivindicación 4, caracterizado porque incluye dos imanes permanentes (6, 7), montándose cada uno de dichos imanes permanentes en la superficie de uno de los brazos intermedios (13; 23).

9. Un accionador según la reivindicación 4, caracterizado porque los medios para mover la armadura (3) incluyen dos devanados (4, 5) alojados respectivamente entre los brazos intermedios (13; 23) y los brazos exteriores (11, 12; 21, 22) del yugo (1).

10. Un accionador según la reivindicación 1, caracterizado porque las partes primera y segunda (10, 20) y la armadura (3) tienen una estructura laminar.

11. Un accionador según la reivindicación 1, caracterizado porque incluye dos insertos (50, 51) hechos de material no ferromagnético para establecer las posiciones iniciales de la armadura dentro del yugo.