ES2312673T3 - Electroiman de corriente continua. - Google Patents

Abstract

Disposición de electroimán de corriente continua a partir de piezas de imán de chapas para su uso en un dispositivo de conmutación eléctrico, especialmente en un contactor con una bobina de accionamiento, que comprende una culata (10) magnética fija formada por un alma (12) central y dos brazos (11), estando dispuestos los extremos (14, 14'') libres de los brazos (11) de culata magnética con una distancia entre sí formando un intersticio (23) de paso estrecho para una armadura (60) prismática móvil, guiándose la armadura (60) en su carrera de desplazamiento a través de unos dispositivos (40) de guiado, estando dirigido el extremo (64) libre de la armadura (60) al alma (12) central de la culata (10) magnética, y existiendo entre el extremo (64) libre de la armadura (60) y la zona central del alma (12) central perpendicular al eje longitudinal de la armadura (60) un entrehierro (22) de trabajo cuyas superficies (15, 65) están configuradas inclinadas de manera oblicua con respecto al eje de la armadura (60), caracterizada porque las superficies (15, 65) del entrehierro (22) de trabajo están configuradas de manera cuneiforme situadas en el eje de la armadura (60), y porque las superficies extremas libres de las piezas (14, 14'', 60) de imán, dirigidas a la culata magnética, están cubiertas con una lámina no magnética.

Description

Electroimán de corriente continua.

La invención se refiere a un electroimán de corriente continua a partir de piezas de imán de chapas para su uso en un dispositivo de conmutación eléctrico, especialmente en un contactor con una bobina de accionamiento.

Los electroimanes de corriente continua que se utilizan especialmente en contactores existen en diferentes formas. Cuando tales electroimanes comprenden dos pares de superficies polares, por ejemplo en el caso de una culata magnética en forma de U con una armadura en forma de barra que cierra la culata magnética o en el caso de piezas de imán en forma de E, es necesaria la adaptación relativa de la posición de los pares de superficies polares. Además en el caso de tales electroimanes existen al menos dos entrehierros de trabajo, por lo que se contribuye a determinar la magnitud de la potencia perdida.

Por los documentos DE 35 05 724 C2 y US 4 700 165 se derivan disposiciones con en cada caso un núcleo magnético en forma de E fijo y un núcleo magnético en forma de E móvil. A este respecto existen tres pares de superficies polares y tres entrehierros de trabajo. El movimiento relativo en línea recta de los núcleos magnéticos uno hacia otro sin vuelco de los núcleos magnéticos debe garantizarse a través de dispositivos de guiado. Especialmente los extremos de los brazos laterales de los núcleos magnéticos están dotados de superficies biseladas, por lo que se produce una orientación automática.

Se conocen disposiciones similares con núcleos magnéticos en forma de E fijos y móviles en cada caso (documentos DE 28 44 361 A1 y US 4 700 165 B). En el caso de estas disposiciones también los extremos de los brazos laterales de los núcleos magnéticos están biselados y se usan también dispositivos de guiado que estabilizan el movimiento relativo de los núcleos magnéticos uno hacia otro.

Además se ha publicado una disposición de electroimán de corriente continua a partir de piezas de imán de chapas en el documento GB 532 905 A que se considera el estado de la técnica más próximo. Las características de esta disposición de imán forman el preámbulo de la solicitud.

La invención se basa en el objetivo de indicar un electroimán de corriente continua con una potencia perdida y funcionalidad similar en comparación, con un despliegue de costes reducido en la fabricación, o con un número de piezas de imán lo más reducido posible y en el que el número de los pares de superficies polares se ha reducido.

El objetivo se soluciona según la invención mediante las características de la reivindicación independiente, mientras que de las reivindicaciones dependientes pueden deducirse perfeccionamientos ventajosos de la invención.

La idea de la invención se basa en que no se utiliza una construcción con cuerpos de imán en forma de E. En comparación con los documentos mencionados del estado de la técnica sólo existe un único entrehierro de trabajo.

De este modo la invención consiste en que la culata magnética fija está configurada en forma de anillo o C y comprende un alma central y dos brazos de culata magnética que sobresalen de manera angular del alma central. Además entre el extremo libre de la armadura prismática móvil y la zona central del alma central perpendicularmente al eje longitudinal de la armadura está configurado un único entrehierro de trabajo; los dos extremos de brazo libres de la culata magnética están muy próximos a la armadura, donde está formado un intersticio de paso estrecho para la armadura.

La armadura se guía en su carrera de desplazamiento a través de dispositivos de guiado. El extremo libre de la armadura está dirigido hacia el alma central de la culata magnética y las superficies del entrehierro de trabajo están configuradas oblicuas con respecto al eje de la armadura.

El intersticio de paso estrecho configurado entre los extremos libres de los brazos de culata magnética y la armadura sólo representa un entrehierro parásito cuya resistencia magnética no varía con movimientos de carrera de desplazamiento.

Se prefiere una configuración simétrica del entrehierro de trabajo en la que las superficies se sitúan de manera cuneiforme. La forma de cuña del entrehierro de trabajo está configurada en el extremo libre de la armadura de tal modo que la punta de cuña se sitúa en el plano de simetría del alma central y la cuña está dirigida hacia el alma central. De manera correspondiente a esto la forma de cuña del entrehierro de trabajo en el alma central está configurada como rebajo cuneiforme. El entrehierro de trabajo está dotado al menos de un tope de material no magnético, formando el material el entrehierro de remanencia en el caso de un circuito magnético cerrado.

Mediante la configuración de superficies cuneiformes simétricas en el entrehierro de trabajo se consiguen relaciones de fuerza definidas entre la armadura y la culata magnética. No puede producirse un vuelco lateral o deslizamiento en las superficies oblicuas, ya que existe una especie de centrado automático. Mediante la configuración de la forma de cuña se aumenta la superficie de imán efectiva y de este modo la energía magnética en el entrehierro, especialmente en el caso de un entrehierro grande.

A continuación se entiende por "perfil de culata" el espacio interior que se forma por las superficies interiores de los brazos laterales y del alma central. La superficie del alma central dirigida al perfil de culata, puede estar configurada preferiblemente sin elevaciones o cavidades hacia el interior del perfil de culata. Como alternativa en el alma central de la culata magnética está configurada un alma de prolongación que soporta el rebajo cuneiforme de manera correspondiente al entrehierro de trabajo configurado en el extremo de la armadura.

La ventaja de la disposición de imán descrita se basa en que en comparación con disposiciones con un volumen de accionamiento comparable y una potencia perdida comparable pueden conseguirse mayores fuerzas de presión de contacto. Además es ventajoso que la estructura se realice a partir de chapas estampadas en paquetes que pueden estar soldadas o remachadas. El montaje del accionamiento puede configurarse de manera sencilla, ya que mediante la estructura simétrica de la disposición de imán sólo tienen que usarse pocos elementos de acoplamiento. En total puede mejorarse por tanto la rentabilidad de la fabricación.

Para el montaje de la bobina de accionamiento se crea en una de las formas de realización un espacio libre lo más grande posible. La configuración del entrehierro de trabajo está destinada a este requisito (primera forma de realización) de modo que toda la superficie interior del brazo transversal dirigida a la armadura de imán forma un único plano que no tiene conformaciones (elevaciones) físicas hacia el interior del perfil de culata, por lo que se evitaría la inserción de la bobina de accionamiento.

Con respecto al objeto según la invención se proponen formas de realización que se diferencian en la longitud de la armadura usada o en la posición del entrehierro de trabajo con respecto al alma central de la culata magnética.

Otros detalles y ventajas de la invención se obtienen a partir de los dos siguientes ejemplos de realización explicados mediante figuras. Muestran

la figura 1, una disposición de imán con una armadura larga y un entrehierro de trabajo situado profundamente en el alma central de la culata magnética y

la figura 2, una disposición de imán con una armadura más corta y un entrehierro de trabajo configurado en el alma central de la culata magnética con un alma prolongada.

Las piezas de imán (culata 10 y armadura 60) de la disposición de imán están compuestas por paquetes de chapa estampada y tienen una sección transversal rectangular. Los paquetes están remachados sin chapas de cubierta (remaches 80), por lo que se obtiene la cohesión mecánica. De este modo se consigue una fabricación muy rentable que no es posible en el caso de una fabricación a partir de piezas giratorias (especialmente en el caso de la de la armadura).

En una carcasa no representada está dispuesta la culata 10 magnética fija, en forma de anillo o en C que comprende dos brazos 11 laterales que sobresalen de manera perpendicular del alma 12 central y de este modo están orientados paralelamente entre sí. Los extremos 14 de los brazos 11 laterales están angulados hacia dentro hacia la armadura 60. Los extremos de brazo están muy próximos a la armadura de imán en la que forman un intersticio 23 de paso estrecho para la armadura. En el intersticio de paso existe entre el extremo de brazo y la armadura en cada caso un entrehierro parásito. La anchura de los entrehierros asciende a pocas décimas de milímetro. Debería garantizarse el mantenimiento de la anchura de entrehierro durante el movimiento de la armadura a través de elementos de guiado precisos o, preferiblemente, a través de un recubrimiento de plaquitas de material no magnético. El revestimiento de material (de lámina o plaquitas) se realiza sobre las superficies de entrehierro en el intersticio de paso sobre las piezas 14, 14', 60 de imán. Mediante un revestimiento de material que disminuye la fricción puede minimizarse la fricción en el intersticio 23 de paso. Mediante dispositivos de guiado indicados con el número 40 de referencia se guía la armadura de imán durante la carrera de desplazamiento.

La armadura 60 de imán está diseñada de manera prismática o en forma de barra. Su extremo 64 libre está dirigido al centro del alma 12 central de la culata magnética. El lado 66 superior de la armadura 60 de imán soporta una ranura 80 para la introducción de elementos de acoplamiento no representados para el mecanismo de accionamiento. Una fuerza recuperadora puede generarse mediante al menos un resorte.

La armadura 60 de imán está rodeada por una bobina de accionamiento no representada con cuerpo de bobina y bobinado de excitación. La disposición de imán se completa mediante la bobina de accionamiento que ocupa casi completamente el espacio (perfil 300 de culata o interior) entre el alma 12 central, los brazos 11 laterales y los extremos 14 de brazo, y en cuyo interior se mueve la armadura 60 en la dirección hacia el alma 12 central de la culata magnética. La armadura de imán tiene una carrera correspondiente en el entrehierro 22 de trabajo. La forma del entrehierro 22 de trabajo está diseñada de manera cuneiforme o triangular.

La disposición de imán está configurada de manera simétrica con respecto a un plano de simetría perpendicular de la culata magnética en forma de C.

El perfil 300 de culata abarcado por la culata 10 magnética está configurado cuadrado o rectangular. La sección transversal formada por el perfil de culata permite en la forma de realización según la figura 1 la inserción libre de la bobina de accionamiento no representada incluyendo el cuerpo de bobina perpendicular al plano de simetría de la culata magnética.

Para garantizar un espacio libre grande para la bobina de accionamiento el entrehierro de trabajo está configurado de modo que toda la superficie 17 interior del brazo 12 transversal, dirigida a la armadura de imán forma una superficie tal por la que no se adentra ninguna elevación en el perfil 300 de culata.

Las dos formas de realización según las figuras 1 y 2 se diferencian en la longitud de la armadura y la posición del entrehierro 22 de trabajo y también en el tamaño del espacio de bobinado para la bobina de accionamiento. En la forma de realización según la figura 2 el perfil de culata tiene un espacio libre mayor, ya que el alma 12 central puede realizarse con una sección transversal lo más pequeña posible. Sobre el alma 12 central de la culata magnética está configurada un alma 13 de prolongación. Entre el alma de prolongación y el extremo 64 libre de la armadura está configurado un entrehierro de trabajo cuneiforme con una realización correspondiente según la figura 1.

En la disposición de electroimán de corriente continua según la figura 1 los extremos 14 de brazo están configurados formando una sola pieza con la culata 10 magnética. Toda la culata 10 magnética está compuesta por chapas estampadas uniformes que se mantienen unidas mediante remaches 80.

En la disposición según la figura 2 los extremos 14' de brazo están configurados a partir de piezas magnéticamente conductoras (piezas conductoras del flujo) en la culata 10 magnética y fijados con conexiones no representadas con más detalle en los brazos 11 laterales. Preferiblemente las piezas 14' conductoras del flujo pueden estar insertadas con muescas 114 en ranuras en el lado superior de los brazos 11 laterales. La configuración de múltiples piezas es necesaria, ya que de este modo se posibilita el montaje de la bobina de accionamiento hacia el interior de la culata magnética cronológicamente antes del ensamblaje de la culata magnética.

Con el número 77 de referencia se indican superficies que deberían estar cubiertas con plaquitas de tope de material no magnético (por ejemplo lámina de plástico o metal). Dos plaquitas de tope pueden estar dispuestas de manera simétrica en la armadura o en la culata magnética o en ambas. Mediante las plaquitas de tope se forma un grosor de entrehierro definido que excluye una adhesión y por lo que se cumple la función de antirremanencia del entrehierro.

Claims (9)

1. Disposición de electroimán de corriente continua a partir de piezas de imán de chapas para su uso en un dispositivo de conmutación eléctrico, especialmente en un contactor con una bobina de accionamiento,

que comprende una culata (10) magnética fija formada por un alma (12) central y dos brazos (11),

estando dispuestos los extremos (14, 14') libres de los brazos (11) de culata magnética con una distancia entre sí formando un intersticio (23) de paso estrecho para una armadura (60) prismática móvil,

guiándose la armadura (60) en su carrera de desplazamiento a través de unos dispositivos (40) de guiado,

estando dirigido el extremo (64) libre de la armadura (60) al alma (12) central de la culata (10) magnética, y existiendo entre el extremo (64) libre de la armadura (60) y la zona central del alma (12) central perpendicular al eje longitudinal de la armadura (60) un entrehierro (22) de trabajo cuyas superficies (15, 65) están configuradas inclinadas de manera oblicua con respecto al eje de la armadura (60),

caracterizada porque las superficies (15, 65) del entrehierro (22) de trabajo están configuradas de manera cuneiforme situadas en el eje de la armadura (60), y porque las superficies extremas libres de las piezas (14, 14', 60) de imán, dirigidas a la culata magnética, están cubiertas con una lámina no magnética.

2. Disposición de electroimán de corriente continua según la reivindicación 1, caracterizada porque la forma de cuña del entrehierro (22) de trabajo en la armadura (60) está configurada de modo que la punta de cuña se extiende en el plano de simetría del alma (12) central.

3. Disposición de electroimán de corriente continua según la reivindicación 2, caracterizada porque la punta de cuña está dispuesta en la dirección hacia el alma (12) central.

4. Disposición de electroimán de corriente continua según una de las reivindicaciones 2, 3 ó 4, caracterizada porque la forma de cuña del entrehierro (22) de trabajo en la culata (10) magnética está configurada como rebajo cuneiforme.

5. Disposición de electroimán de corriente continua según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la superficie (17) interior del alma (12) central, dirigida al perfil (300) de culata, está configurada sin elevaciones hacia el interior del perfil (300) de culata.

6. Disposición de electroimán de corriente continua según la reivindicación 4, caracterizada porque el entrehierro (22) de trabajo en la culata magnética está configurado en un alma (13) de prolongación en la zona central del alma (12) central.

7. Disposición de electroimán de corriente continua según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el entrehierro de trabajo está dotado de al menos una plaquita (77) de tope de un material no magnético.

8. Disposición de electroimán de corriente continua según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los extremos (14) de brazo están configurados formando una sola pieza con la culata (10) magnética.

9. Disposición de electroimán de corriente continua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque los extremos (14') de brazo están configurados a partir de piezas magnéticamente conductoras en la culata (10) magnética.