ES2569903T3 - Sistema de accionamiento magnético para un dispositivo de conmutación - Google Patents

Sistema de accionamiento magnético para un dispositivo de conmutación Download PDF

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Abstract

Sistema de accionamiento magnético para un dispositivo de conmutación que comprende una culata magnética (2, 3), en la que es guiada de forma linealmente desplazable una armadura (8) maciza de material magnético entre dos posiciones contrapuestas, y al menos un imán permanente (6, 7) para producir un flujo magnético en la culata magnética (2, 3) y al menos una bobina, mediante la cual puede moverse en vaivén la armadura (8) entre dos posiciones extremas, en donde la armadura (8) está dotada de unos canales longitudinales (11, 12, 13, 13') para evitar pérdidas por corrientes parásitas, caracterizado porque los canales (11, 12, 13, 13') en la armadura (8) están cerrados circularmente por su perímetro.

Description

DESCRIPCION
Sistema de accionamiento magnetico para un dispositivo de conmutacion
La presente invencion hace referencia a un sistema de accionamiento magnetico para un dispositivo de conmutacion de la clase indicada en el preambulo de la reivindicacion 1.
5 Un sistema de accionamiento bipolar de este tipo se conoce ya por ejemplo del documento De 197 09 089 A1. La armadura se compone a este respecto de un material ferreo magnetico macizo, con lo que puede fabricarse mas economicamente que una armadura compuesta por electrochapas estratificadas y con frecuencia tambien presentara una mayor estabilidad a largo plazo. En cambio la armadura maciza presenta en si misma el inconveniente de que, frente a armaduras de electrochapa estratificada, se producen mas perdidas por corrientes 10 parasitas y se presenta una remanencia mas intensa que, entre otras cosas, dificulta la separacion de los contactos de conmutacion para la conmutacion. Para reducir las perdidas por corrientes parasitas la armadura posee unos canales huecos alargados, que se componen de unas rendijas estrechas y se extienden en la direccion de avance de la armadura y, de este modo, en la direccion de las llneas de campo magneticas. Las rendijas previstas en los lados estrechos de la armadura debilitan la armadura paralelepipedica, a este respecto, aproximadamente en un 15 tercio de su anchura de seccion transversal y en toda su longitud. Desde los lados anchos de la armadura se han rebajado ademas varias rendijas paralelas adyacentes, que sin embargo no se extienden por toda la longitud de la armadura, sino que terminan a cierta distancia de los lados frontales de la armadura. Sin embargo, en total se ve bastante limitada la estabilidad mecanica de la armadura a causa de las rendijas. Por ello esta previsto aumentar de nuevo la estabilidad de la armadura, despues de practicar las rendijas, mediante el llenado de las mismas con 20 material aislante. Precisamente debido a que estas rendijas deben ser lo mas estrechas posible por motivos tecnicos, el llenado de las rendijas es de forma correspondiente sin embargo tecnicamente diflcil y encarece notablemente la produccion de la armadura.
Para hacer frente a la remanencia mas intensa de la armadura, deben poder adaptarse a las necesidades las transiciones entre la superficie de contacto de la armadura y las chapas de culata. Una reduccion de la superficie de 25 contacto, aunque conduce a una mejor capacidad de reaccion en el sentido de un menor tiempo de conmutacion debe asumirse, sin embargo, con el inconveniente de una menor fuerza de sujecion de la armadura. Debido a que una fuerza de sujecion excesivamente reducida de la armadura tiene sin embargo un efecto negativo en la seguridad de funcionamiento del sistema de accionamiento magnetico, el sistema de accionamiento conocido no podra cumplir los requisitos constructivos en muchos casos aplicativos.
30 Por ello el objeto de la invencion consiste en perfeccionar un sistema de accionamiento magnetico de la clase indicada en el preambulo de la reivindicacion 1, con la finalidad de que no se reduzca excesivamente la estabilidad de la armadura mediante su configuracion para reducir las perdidas por corrientes parasitas.
Este objeto es resuelto mediante las caracterlsticas de la reivindicacion 1.
Unas configuraciones ventajosas de la invencion son objeto de las reivindicaciones dependientes.
35 El sistema de accionamiento magnetico conforme a la invencion para un dispositivo de conmutacion comprende una culata magnetica, en la que es guiada de forma linealmente desplazable una armadura maciza de material magnetico entre dos posiciones contrapuestas, y al menos un iman permanente para producir un flujo magnetico en la culata magnetica y al menos una bobina, mediante la cual puede moverse en vaiven la armadura entre dos posiciones extremas, en donde la armadura esta dotada de unos canales longitudinales para evitar perdidas por 40 corrientes parasitas y los canales estan cerrados circularmente por su perlmetro.
Mediante la disposicion de unos canales cerrados circularmente (canales huecos) en la armadura se consigue, de forma sencilla, que casi no se limite la estabilidad de la armadura. De este modo puede prescindirse del llenado de los canales, tecnicamente complicado.
De forma preferida los canales practicados en la armadura se componen de taladros con una seccion transversal 45 hueca relativamente reducida. Estos taladros no es imprescindible que sean circulares, sino que pueden presentar tambien por ejemplo una seccion transversal oval. Sin embargo, en lo posible la seccion transversal hueca deberla estar configurada de tal manera, que sobre la pared perimetrica que delimita la seccion transversal hueca no exista ninguna esquina puntiaguda.
En el caso de taladros practicados a posteriori en el bloque de armadura es ventajoso, sin embargo, que los taladros 50 sean circulares, porque pueden realizarse despues economicamente con berbiqules.
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Desde el punto de vista del efecto tecnico y tambien de la tecnica de fabricacion es ventajoso que los taladros en la armadura sean taladros de paso rectos. Alternativamente los taladros pueden estar tambien configurados como taladros ciegos, que se taladran desde ambas superficies laterales.
El efecto tecnico de una rendija en cuanto a la reduccion de las perdidas por corrientes parasitas puede conseguirse aproximadamente, si varios canales de la armadura estan alineados con una distancia reducida a una fila perforada o a varias filas perforadas. Varias filas perforadas se orientan con ello convenientemente, mutuamente en paralelo, respectivamente a lo largo de una llnea recta.
Es particularmente efectivo que los lados frontales del bloque de armadura atravesados por las barras de guiado de armadura esten unidos a traves de al menos una fila perforada o varias filas perforadas paralelas, en particular dos, tres o cuatro, de orificios de paso, que discurren en paralelo a los lados anchos de la armadura cerca del orificio de la barra de guiado de armadura. Centralmente entre estas filas perforadas puede(n) estar prevista(s) al menos otra fila perforada o varias filas perforadas, en particular dos, tres o cuatro, que se extiende o extienden a lo largo del plano longitudinal central de la armadura entre sus lados estrechos.
Otra mejora tecnica se consigue si tambien los lados anchos del bloque de armadura estan perforados, a traves de varias filas, en gran medida por taladros de paso. Aqul pueden disponerse, junto al plano transversal de la barra de guiado de armadura, dos campos con filas de taladros. Si se han fijado dos barras de guiado de armadura en taladros ciegos contrapuestos de la armadura, puede utilizarse adicionalmente una zona de armadura con material macizo, que haya permanecido entre los extremos de taladros ciegos, tambien para una disposicion central de un taladro de paso.
El bloque de armadura atravesado por taladros en las tres direcciones espaciales es ya responsable, aparte de la reduccion de las perdidas por corrientes parasitas, tambien de una disminucion clara de la tendencia a la remanencia. La reduccion de la remanencia se hace todavla mayor si tambien las contrasuperficies, que cooperan con las superficies de tope de la armadura, estan perforadas respectivamente por una o respectivamente por varias filas de taladros.
El sistema magnetico tiene en total la ventaja, frente al sistema conocido con rendijas como canales huecos, de que la configuration de corrientes parasitas se impide en las tres direcciones axiales y de este modo se reduce. La seguridad de funcionamiento se mantiene con ello casi inalterada, ya que la fuerza de sujecion con una induction total igual solo se reduce de forma insignificante y al mismo tiempo se reduce la induccion remanente del circuito magnetico. Este ultimo efecto se basa fundamentalmente en que la induccion magnetica en la armadura solo aumenta localmente especlficamente hacia dentro de la zona de saturation y, de este modo, se reduce la permeabilidad local. Como consecuencia de los numerosos canales en la armadura la masa de armadura es ademas menor, de tal manera que en total se obtiene una menor remanencia unida a unas mejores caracterlsticas dinamicas de la armadura, respectivamente de todo el sistema magnetico.
De la siguiente exposition de un ejemplo de realization, haciendo referencia a las figuras del dibujo, pueden deducirse otras configuraciones y ventajas convenientes de la invention, en donde las piezas constructivas que se corresponden mutuamente poseen los mismos slmbolos de referencia.
En los dibujos se muestran:
La fig. 1 una estructura soporte de un sistema de accionamiento magnetico en una vista oblicua en perspectiva,
La fig. 2 una armadura de la estructura soporte en una vista individual en perspectiva, oblicuamente desde la izquierda,
La fig.3 la armadura de la estructura soporte en una vista individual en perspectiva, oblicuamente desde la derecha, La fig. 4 una vista frontal de un lado estrecho del bloque de armadura separado,
La fig. 5 una vista frontal de un lado ancho del bloque de armadura separado,
La fig. 6 un corte a traves del bloque de armadura conforme a la llnea de corte VI-VI en la fig. 5, y La fig. 7 una vista frontal de un lado frontal del bloque de armadura separado.
En la figura 1 puede verse una estructura portante 1 de un sistema de accionamiento con iman permanente no representado en su totalidad, para accionar un dispositivo de conmutacion. Esta estructura 1 comprende un bastidor paralelepipedico, que esta compuesto por dos culatas magneticas 2 y 3 con la interposition de dos placas de apoyo
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4 y 5. Las dos culatas magneticas 2 y 3 estan conformadas simetricamente y poseen en los dos extremos unos brazos de culata acodados respectivamente 90°, de tal manera que estan conformados aproximadamente en forma de U en cuanto a su forma basica. Las superficies extremas planas de los brazos de culata orientados uno hacia el otro de las culatas magneticas 2 y 3 hacen contacto, arriba en plano con la superficie lateral vuelta de la placa de apoyo 4 y abajo con la superficie lateral vuelta de la placa de apoyo 5, en donde los brazos de culata correspondientes estan unidos entre si a traves de las placas de apoyo 4 y 5. En la zona central entre los brazos de culata sobresale desde las culatas magneticas 2 y 3 respectivamente un brazo de polo que resalta, en donde los brazos de polo enfrentados entre si estan orientados uno hacia el otro de forma correspondiente a los brazos de culata. En los extremos de los brazos de polo, mutuamente opuestos a cierta distancia, estan fijados unos imanes permanentes 6 o 7 en forma de placa.
Entre los imanes permanentes 6 y 7 plano-paralelos esta situada a una distancia reducida de estos una armadura 8 paralelepipedica en el bastidor de culata, que esta situada en la posicion dibujada sobre la placa de apoyo 5. La armadura 8 comprende tambien dos barras de guiado de armadura 9, que sobresalen centralmente desde el lado superior o el lado inferior del bloque de armadura y estan dispuestas geometricamente coaxialmente una respecto a la otra. Las barras de guiado de armadura 9 atraviesan un taladro de cojinete 10 en la placa de apoyo 4 o 5 asociada a las mismas, con poca holgura periferica, y sobresalen con su zona extrema hacia fuera del taladro de cojinete 10 de su placa de apoyo 4 o 5, de tal manera que la armadura 8 es guiada de forma linealmente desplazable en vertical mediante las barras de guiado 9. El bastidor de culata estarla equipado montado ademas con dos bobinas, los brazos de polo y los brazos de culata, mediante cuyo campo magnetico la armadura 8 con una direccion polar correspondiente, tras superar su adhesion a la placa de apoyo 5, se desplazarla hasta su posicion superior, en la que su avance estarla limitado al hacer tope con el lado inferior de la placa de apoyo 4. Tras invertir la direccion polar del campo magnetico, tras superar la adhesion, serla presionada mediante fuerzas magneticas de nuevo hacia abajo hasta la posicion extrema mostrada sobre la placa de apoyo 5 y sujetada en la posicion de asiento. El modo de funcionamiento de estos accionamientos magneticos es conocido por si mismo, de tal manera que aqul se prescinde de explicaciones adicionales.
Las culatas magneticas 2 y 3 se componen aqul de un gran numero de chapas de culata estrechas, que estan ensambladas a la pila de chapas de culata gruesa mostrada. Frente a esto, la armadura 8 y las placas de apoyo 4 y
5 se componen de bloques de material ferromagnetico de la clase conocida, en particular de una aleacion ferrica correspondiente.
Para reducir las perdidas por corrientes parasitas y la remanencia de la armadura 8 y de las placas de apoyo 4 y 5, se ha integrado en el bloque macizo de la armadura 8 una gran cantidad de canales (canales huecos) 11, 12 y 13, que presentan aqul un diametro coincidente de 2 a 3 mm, todos estan configurados como taladros de paso y solo se diferencian en cuanto a su longitud, ya que atraviesan el bloque de la armadura 8 en diferentes direcciones. Los canales 11, 12 y 13 pueden estar configurados alternativamente tambien como taladros ciegos, que son taladrados desde ambas superficies laterales.
Como puede reconocerse claramente en conexion a las figuras 2 y 3, los canales 11 salen del lado frontal superior de la armadura 8, discurren en paralelo al eje longitudinal central de las barras de guiado de armadura 9 y, de este modo, en angulo recto respecto al lado frontal plano hasta que desembocan en el lado frontal opuesto. A este respecto se dispone de dos filas respectivamente con seis canales 11, en donde los canales 11 en cada una de las dos filas presentan respectivamente una distancia de aprox. 4 mm al canal 11 adyacente. Estas filas discurren en paralelo a las aristas laterales largas de los lados frontales y en lados contrapuestos de un taladro ciego 14, dispuesto centralmente en el lado frontal, con una rosca interior en la que esta enroscada la barra de guiado de armadura 9. Transversalmente a estos canales 11 estan dispuestos los canales 12, que salen de un lado estrecho de la armadura 8 y desembocan en el lado estrecho opuesto de la armadura 8. Estos en total cinco canales 12 forman una llnea recta, que esta dispuesta centralmente entre las aristas laterales largas del lado estrecho, como puede verse claramente en conexion a la figura 4. Estos canales 12 discurren de este modo, sin embargo, tambien centralmente entre las dos filas con los canales 11 y tambien atraviesan el plano de disposicion de las barras de guiado de armadura 9. Si no se quiere que se produzca ningun debilitamiento de la pared de taladro de los taladros ciegos 4, los canales 12 pueden estar por ello configurados alternativamente tambien como taladros ciegos y terminar a cierta distancia del taladro ciego 4. Estos taladros ciegos como canales 12 deberlan terminar entonces en lo posible a la misma distancia del taladro ciego 14 que la distancia lateral de los canales 11 en el lado frontal de la armadura 8. Esta distancia puede reconocerse bien en la vista en planta frontal conforme a la figura 7. En este caso, sin embargo, los canales 12 deberlan taladrarse desde los lados frontales opuestos, lo que tendrla como consecuencia una complejidad adicional a la hora de producir la armadura 8.
Tambien transversalmente a los canales 11 y en una cantidad bastante mayor se han practicado los canales 13, que se extienden todos en angulo recto respecto al plano central longitudinal de la armadura 8. A este respecto los canales 12 salen de un lado ancho de la armadura 8 y desembocan en el lado ancho opuesto. El esquema perforado en el lado ancho comprende con ello dos campos perforados rectangulares, que se componen de tres filas paralelas respectivamente con seis canales huecos 13, en donde los canales huecos 13 presentan en la fila y lateralmente
una separacion mutua coincidente. Estos campos perforados estan situados a ambos lados de una zona central de la armadura 8, en la que estan dispuestas las barras de guiado de armadura 9.
Entre los dos campos perforados formados por canales huecos 13 esta dispuesto ademas centralmente un unico canal 13', que forma un taladro de paso que une los lados anchos. Como puede verse en la vista frontal segun la 5 figura 5 en conexion a la exposicion en corte segun la figura 6, el canal hueco 13' pasa a este respecto por una zona de material macizo del bloque de armadura, que ha permanecido entre los extremos de los dos taladros ciegos 14. De este modo no se limita de forma digna de mencion la estabilidad de la armadura 8 a causa del canal 13'.
Aparte de los canales en la armadura 8 tambien en las placas de apoyo 4 y 5 se encuentran unos canales 15, que se extienden con paralelismo axial respecto a los canales 11. De los canales (canales huecos) 15 se dispone de dos 10 filas respectivamente con seis canales 15, que estan dispuestos de forma preferida congruentemente respecto a los canales 11 en la armadura 8.
Lista de slmbolos de referencia
1 Estructura
2 Culata magnetica
3 Culata magnetica
4 Placa de apoyo
5 Placa de apoyo
6 Iman permanente
7 Iman permanente
8 Armadura
9 Barras de guiado de armadura
10 Taladro de cojinete
11 Canal (canal hueco ) armadura
12 Canal (canal hueco ) armadura
13 Canal (canal hueco ) armadura
13' Canal (canal hueco ) armadura
14 Taladro ciego
15 Canal (canal hueco ) placa de apoyo

Claims (11)

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    30
    REIVINDICACIONES
    1. Sistema de accionamiento magnetico para un dispositivo de conmutacion que comprende una culata magnetica (2, 3), en la que es guiada de forma linealmente desplazable una armadura (8) maciza de material magnetico entre dos posiciones contrapuestas, y al menos un iman permanente (6, 7) para producir un flujo magnetico en la culata magnetica (2, 3) y al menos una bobina, mediante la cual puede moverse en vaiven la armadura (8) entre dos posiciones extremas, en donde la armadura (8) esta dotada de unos canales longitudinales (11, 12, 13, 13') para evitar perdidas por corrientes parasitas, caracterizado porque los canales (11, 12, 13, 13') en la armadura (8) estan cerrados circularmente por su perlmetro.
  2. 2. Sistema de accionamiento magnetico segun la reivindicacion 1, caracterizado porque los canales (11, 12, 13, 13') de la armadura (8) se componen de taladros.
  3. 3. Sistema de accionamiento magnetico segun la reivindicacion 2, caracterizado porque los canales (11, 12, 13, 13') de la armadura (8) son taladros de paso o taladros ciegos.
  4. 4. Sistema de accionamiento magnetico segun la reivindicacion 1, caracterizado porque varios canales (11, 12, 13, 15) cerrados circularmente del sistema de accionamiento estan alineados para formar una fila perforada.
  5. 5. Sistema de accionamiento magnetico segun la reivindicacion 4, caracterizado porque varias filas perforadas formadas por canales (11, 12, 13, 15) discurren mutuamente en paralelo.
  6. 6. Sistema de accionamiento magnetico segun la reivindicacion 5, caracterizado porque los lados frontales de la armadura (8) paralelepipedica, atravesados por las barras de guiado de armadura (9), estan equipados con al menos una fila perforada de canales (11).
  7. 7. Sistema de accionamiento magnetico segun la reivindicacion 2, caracterizado porque la armadura (8) esta atravesada por una disposicion de canales transversalmente a su direccion de avance.
  8. 8. Sistema de accionamiento magnetico segun la reivindicacion 7, caracterizado porque la disposicion de canales presenta al menos una fila de canales (12) que discurre centralmente a lo largo de los lados estrechos de la armadura (8).
  9. 9. Sistema de accionamiento magnetico segun la reivindicacion 7, caracterizado porque la disposicion de canales comprende dos campos perforados dispuestos lateralmente en los lados anchos de la armadura (8) a una distancia mutua, los cuales estan compuestos respectivamente por varias filas perforadas formadas por canales (13).
  10. 10. Sistema de accionamiento magnetico segun la reivindicacion 7, caracterizado porque los lados anchos de la armadura (8) estan unidos entre si a traves de un canal central (13'), que discurre entre taladros ciegos (14) para alojar las barras de guiado de armadura (9) en el material macizo de la armadura (8).
  11. 11. Sistema de accionamiento magnetico segun la reivindicacion 1, caracterizado porque las contrasuperficies sobre el clrculo de culata, que cooperan con las superficies de tope de la armadura (8), presentan al menos una fila perforada con canales (15).
ES08760338.7T 2007-06-15 2008-06-02 Sistema de accionamiento magnético para un dispositivo de conmutación Active ES2569903T3 (es)

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