FR2626711A1

FR2626711A1 - DC electromagnet in the form of a pot, with two air gaps having large surface areas

Info

Publication number: FR2626711A1
Application number: FR8801103A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-02-01
Filing date: 1988-02-01
Publication date: 1989-08-04
Anticipated expiration: 2008-02-01
Also published as: FR2626711B1

Abstract

The two air gaps E1, E2 having large surface areas are delimited by pole outgrowths 4, 5 at the ends of a core 1 and by pole pieces 7, 8 flanking a yoke 6. The yoke 1 has a thin cylindrical shape and the pole pieces 7, 8, in the form of discs, are fitted onto the ends of the yoke 6. The pole pieces 7, 8 and the pole outgrowths 4, 5 have decreasing thicknesses. In addition, a cap 9 closes the cylindrical pot thus formed. Application to aviation-type contactors.

Description

La présente invention concerne un électro-aimant a courant continu a mouvement de translation. The present invention relates to a direct current electromagnet with translational movement.

Cet électro-aimant peut avoir une forme en pot cylindrique avec un entrefer central attirant un noyau-plongeur et être utilisé dans le domaine de l'aviation, pour actionner par exemple un contacteur. This electromagnet can have a cylindrical pot shape with a central air gap attracting a plunger core and be used in the field of aviation, for actuating for example a contactor.

Pour avoir une certaine densité massique de ces appareils. on est conduit à munir ce type d'électro-aimant d'un double bobinae, dont une partie est courtcircuitée par un contact qui ne s'ouvre qu'en fin de course, de fanon à avoir suffisamment d'ampèretours à l'appel tout en limitant la consommation au maintien. To have a certain mass density of these devices. we are led to equip this type of electromagnet with a double coil, part of which is short-circuited by a contact which opens only at the end of the race, with a baleen to have enough amperetours on call while limiting consumption to maintenance.

En dehors du supplément de prix occasionné cette disposition de réduction de consommation affecte aussi la fiabilité du fonctionnement de l'appareil (usure du contact, choc important, destruction de l'appareil si le noyau ne peut effectuer a course complète etc.)
Pour augmenter la force d'attraction à circuit magnétique ouvert sans majorer artificiellement les ampéretours d'appel, on sait qu'il est intéressant d'augmenter la surface d'entrefer. Un entrefer central conique n'apporte pas de gain suffisant. Par contre l'entrefer péripherique conique enseigné paréle
FR-A-2.568.402 peut donner une surface d'entrefer jusqu'a six fois la section de fer et permet de multiplier par trois la force initiale.Apart from the additional cost caused by this consumption reduction provision also affects the reliability of the device's operation (contact wear, significant shock, destruction of the device if the core cannot perform at full stroke, etc.)
To increase the attraction force with an open magnetic circuit without artificially increasing the call amperes, it is known that it is advantageous to increase the airgap surface. A conical central air gap does not provide sufficient gain. On the other hand, the conical peripheral air gap taught
FR-A-2.568.402 can give an airgap surface up to six times the section of iron and allows to multiply by three the initial force.

Cependant dans cette réalisation, la réluctance du joint coulissant est onéreuse et introduit des frottements. De plus, l'entrefer périphérique n'est pas protégé contre l'introductoin de corps étrangers, ce qui présente de gros risques si l'électro-aimant est muni d'un dispositif de réduction de consommation. However in this embodiment, the reluctance of the sliding joint is expensive and introduces friction. In addition, the peripheral air gap is not protected against the introduction of foreign bodies, which presents great risks if the electromagnet is equipped with a device for reducing consumption.

Dans le FR-A-2 586 324. il n'y a plus de réluctance de joint grâce à la présence de deux entrefers di spc's4s magnétiquement en série et ces derniers sont également de grande surface. In FR-A-2 586 324. there is no longer any reluctance of the joint thanks to the presence of two air gaps di spc's4s magnetically in series and the latter are also of large area.

Cependant, ici aussi les entrefers ne sont pas protégés et de plus le corps de l'électro-aimant n'a pas une forme en pot cylindrique. Engins la précision de fermeture des deux entrefers dépend de deux cambrages à angles droits d'une tôle en fer. However, here too the air gaps are not protected and moreover the body of the electromagnet does not have a cylindrical pot shape. Gear the closing accuracy of the two air gaps depends on two bends at right angles to an iron sheet.

La présente invention a ainsi pour but de proposer une structure d'électro-aimant à courant continu à mouvement de translation, a deux entrefers à grandes surfaces disposés magnétîquement en série de fason à augmenter la force d'attraction à circuit magnétique ouvert sans artifice de réduction de consommation, ledit électro-aimant ayant par ailleurs une forme en pot cylindrique fermé, analogue à celle des électro-aimants d'usage actuel , par exemple en aviation. The object of the present invention is thus to propose a structure of electromagnet with direct current with translational movement, has two air gaps with large surfaces arranged magnetically in a series of ways to increase the force of attraction with open magnetic circuit without artifice of reduction in consumption, said electromagnet also having a shape in a closed cylindrical pot, similar to that of electromagnets in current use, for example in aviation.

L' invention vise ainsi un électro-aimant a courant continu à mouvement de translation, a deux entrefers à grandes surfaces disposés magnétiquement e série, comprenant d'une part un noyau cylindrique mobile coulissant dans une carcasse de bobine munie d'un bobinage, ledit noyau présentant en deux emplacements axialement espacés l'un de l'autre un premier et un deuxième large épanouissement polaire et d'autre part une culasse disposée parallèlement a l'axe du noyau e t munie d'une première et d'une deuxième pièce polaire transversale à l axe du noyau, la première pièce polaire étant située en face du premier épanouissement polaires à l'opposé de la carcasse de bobine par rapport au premier épanouissement polaire, pour constituer le premier entrefer, la deuxième pièce polaire, comportant une ouverture pour laisser passer le noyau, étant Si tuée en face du deuxième épanouissement polaire, entre le deuxiéme épanouissement polaire et la carcasse de bobine, pour constituer le deuxième entrefer. The invention thus relates to a direct current electromagnet with translational movement, with two air gaps with large surfaces arranged magnetically in series, comprising on the one hand a movable cylindrical core sliding in a coil carcass provided with a coil, said core having in two axially spaced locations from each other a first and a second large polar expansion and on the other hand a yoke arranged parallel to the axis of the core and provided with a first and a second pole piece transverse to the axis of the core, the first pole piece being located opposite the first pole shoe opposite the coil casing with respect to the first pole shoe, to form the first air gap, the second pole piece, having an opening for allow the core to pass, being If killed opposite the second pole shoe, between the second pole shoe and the coil casing, to constitute the second gap er.

Suivant l'invention, l'électro-aimant est caractérisé en ce que.la culasse a une forme cylindrique de faible épaisseur concentrique à l'axe du noyau et entourant le bobinage, en ce que les épanouissements polaires ont un périmètre circulaire et en ce que les pièces polaires ont chacune une forme de disque emmanché à une extrémité de la culasse, de +açon à former un pot cylindrique. According to the invention, the electromagnet is characterized in that the cylinder head has a cylindrical shape of small thickness concentric with the axis of the core and surrounding the winding, in that the pole shoes have a circular perimeter and in that that the pole pieces each have a shape of a disc fitted at one end of the cylinder head, in a way to form a cylindrical pot.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, les pièces polaires en forme de disque ont une épaisseur décroissante de leur péripherie es leur centre et les épanouissements polaires du noyau ont une épaisseur décroissante depuis le périmètre du noyau jusqu'à leur périphérie, de façon à augmenter les surfaces d'entrefer, à minimiser les flux de fuite et à diminuer la longueur axiale de l'électro-aimant. According to another characteristic of the invention, the disc-shaped pole pieces have a decreasing thickness of their periphery at their center and the polar expansions of the core have a decreasing thickness from the perimeter of the core to their periphery, so as to increase the air gap surfaces, minimize leakage fluxes and decrease the axial length of the electromagnet.

D'autres particularités et avantages de 1' invention ressortiront encore de la description ci-après. Other features and advantages of the invention will become apparent from the description below.

kux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs:
-la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un électro-aimant selon l'invention, le circuit magnétique étant ouvert à la partie supérieure de la figure et fermé à la partie inférieure.kux annexed drawings, given by way of nonlimiting examples:
FIG. 1 is a view in axial section of an electromagnet according to the invention, the magnetic circuit being open at the upper part of the figure and closed at the lower part.

-la figure 2 est une vue e coupe radiale au centre de l'électro-aimant. FIG. 2 is a view in radial section at the center of the electromagnet.

-la figure 3 est une vue en élévation de l'électro-aimant. FIG. 3 is an elevation view of the electromagnet.

L'électro-aimant représenté aux figures comprend un noyau cylindrique 1 mobile, d'axe YY, coulissant dans une carcasse de bobine 2 munie d'un bobinage 3. Une extrémité du noyau 1 est munie d'un premier large épanouissement polaire 4. Un deuxième large épanouissement polaire 5 est situé sur le noyau 1 à a un emplacement axialement espacé du premier épanouissement. The electromagnet shown in the figures comprises a movable cylindrical core 1, of axis YY, sliding in a coil carcass 2 provided with a coil 3. One end of the core 1 is provided with a first large pole shoe 4. A second large pole shoe 5 is located on the core 1 at a location axially spaced from the first shoe.

Cet électro-aimant comprend aussi une culasse e disposée parallèlement à l'axe XY du noyau et munie à une extrémité d'une première pièce polaire 7 dont la face polaire est transversale à l'axe XY e t située e face du premier épanouissement polaire 4, à l'opposé de la carcasse de bobine 2 par rapport au premier épanouissement polaire 4, pour constituer le premier entrefer El à grande surface. This electromagnet also comprises a yoke arranged parallel to the axis XY of the core and provided at one end with a first pole piece 7, the pole face of which is transverse to the axis XY and situated on the face of the first pole shoe 4 , opposite the coil carcass 2 relative to the first pole shoe 4, to form the first air gap El with a large surface area.

La culasse 6 est également munie d'une deuxième pièce polaire 8 dont la face polaire est transversale à l'axe XY et située en face du deuxième épanouissement polaire 5, entre le deuxième épanouissement polaire 5 et la carcasse de bobine 2, pour constituer le deuxième entrefer E2 à grande sur+ace. Cette deuxième pièce polaire 8 comporte une ouverture pour laisser passer le noyau 1. The cylinder head 6 is also provided with a second pole piece 8, the pole face of which is transverse to the axis XY and situated opposite the second pole shoe 5, between the second pole shoe 5 and the coil casing 2, to constitute the second air gap E2 at large on + ace. This second pole piece 8 has an opening to let the core 1 pass.

Suivant l'invention, la culasse 6 a une forme cylindrique de faible épaisseur, concentrique à l'axe XY du noyau 1 et entourant le bobinage 3, les épanouissements polaires 4,5 ont un périmètre circulaire et les pièces polaires 7,3 ont chacune une forme de disque emmanché b une extrémité de la culasse, de façon à former un pot cylindrique. According to the invention, the cylinder head 6 has a cylindrical shape of small thickness, concentric with the axis XY of the core 1 and surrounding the winding 3, the pole shoes 4.5 have a circular perimeter and the pole pieces 7.3 each have a form of disc fitted at one end of the cylinder head, so as to form a cylindrical pot.

L'épanouissement polaire 4 peut par exemple i e être obtenu par matriçage à froid et l'épanouissement 5 peut être constitué par un disque emmanché à force sur le noyau 1 jusqu'a un épaulement. The pole breakout 4 can for example be obtained by cold stamping and the breakout 5 can consist of a disc force fitted on the core 1 up to a shoulder.

De préférence, les pièces polaires 7,8 en forme de disques ont une épaisseur décroissante de leur périphérie vers leur centre et les épanouissements polaires 4,5 ont une épaisseur également décroissante depuis le périmètre du noyau 1 vers leur périphérie. Preferably, the pole pieces 7, 8 in the form of discs have a thickness which decreases from their periphery towards their center and the pole shoes 4.5 also have a thickness which decreases from the perimeter of the core 1 towards their periphery.

De la sorte, les surfaces des entrefers El etE2 sont encore un peu augmentées tandis qu'on diminue les flux de fuite entre l'épanouissement polaire 4 et la culasse 6 ainsi qu'entre la pièce polaire 8 et le noyau 1. In this way, the areas of the air gaps E1 and E2 are further increased a little while the leakage fluxes between the pole shoe 4 and the yoke 6 as well as between the pole piece 8 and the core 1 are reduced.

Par ailleurs, la longueur axiale de l'électro-aimant est un peu diminuée.Furthermore, the axial length of the electromagnet is slightly reduced.

Au lieu d'être tournée dans la masse, la culasse 6 peut avantagement être constituée par une tôle roulée en arc de cercle , les extrémités roulées 6a,6b se trouvant amenées bord a bord comme on le voit sur la figure 2. Une brasure ou des points de soudure permettent d'avoir une culasse 6 rigide. Instead of being turned in the mass, the cylinder head 6 may advantageously be constituted by a sheet rolled in an arc of a circle, the rolled ends 6a, 6b being brought edge to edge as seen in FIG. 2. A solder or welding points make it possible to have a rigid cylinder head 6.

Cependant, en fonction des tolérances sur la longueur développée, on risque d'avoir un diamètre de culasse trop grand ou un jour entre les bords 6a,6b. Pour éviter ces défauts, au lieu d'avoir des extrémitées roulées à découpe rectiligne, il est avantageux d'avoir une découpe en forme de créneaux trapézoïdaux conplémentaires les uns des autres comme on le voit sur la figure 3. Les tolérances sur la longueur développée peuvent ainsi etre absorbées, en donnant plus de rigidité à la culasse . Bien entendu, la culasse 6 pourrai t aussi etre sectionnée dans un profilé en forme de tube. However, depending on the tolerances on the developed length, there is a risk of having a too large cylinder head diameter or one day between the edges 6a, 6b. To avoid these faults, instead of having rolled ends with rectilinear cutting, it is advantageous to have a cutting in the form of trapezoidal slots complementary to each other as can be seen in FIG. 3. Tolerances on the developed length can thus be absorbed, giving more rigidity to the cylinder head. Of course, the cylinder head 6 could also be sectioned in a profile in the form of a tube.

Comme on le voit sur la figure 1, la première pièce polaire 7 a un diamètre extérieur légèrement supérieur à celui du cylindre de la culasse 6 et est munie vers la périphérie de sa face polaire d'une gorge circulaire dans laquelle est emmanchée une ey.trêmi té de la culasse 6. Cet assemblage peut être consolidé par points de soudure. As seen in Figure 1, the first pole piece 7 has an outer diameter slightly larger than that of the cylinder head 6 and is provided towards the periphery of its pole face with a circular groove in which is fitted an ey. hull of the cylinder head 6. This assembly can be consolidated by welding points.

4 l'autre extrémité de la culasse, une coupelle 9 en matériau non-magnétique tel que du laiton présente un taraudage se vissant sur un filetage 6c de l'extrémité de la culasse 6 adjacente a la deuxième pièce polaire
D'autre par t ce t te coupelle 9 présente un trou axial laissant passer un prolongement la du noyau 1. Ce prolongement sert a transmettre vers 1 extérieur le mouement de l'électro-aimant, en fermant ainsi le pot cylindrique.4 the other end of the cylinder head, a cup 9 of non-magnetic material such as brass has a thread screwed onto a thread 6c from the end of the cylinder head 6 adjacent to the second pole piece
On the other hand, this cup 9 has an axial hole allowing an extension of the core 1 to pass there. This extension serves to transmit the movement of the electromagnet to the outside, thereby closing the cylindrical pot.

Par ailleurs, un épaulement interne Da de la coupelle 9 vient buter sur l'extrémité périphérique de la face polaire de la deuxième pièce polaire 8 saris rentrer en contact avec le chant de la culasse 6, qui est légerement en retrait par rapport à la face polaire de la deuxième pièce polaire 8. Furthermore, an internal shoulder Da of the cup 9 abuts on the peripheral end of the pole face of the second pole piece 8 without coming into contact with the edge of the cylinder head 6, which is slightly set back relative to the face second pole piece 8.

De la sorte, on peut régler l'enfoncement de la deuxième pièce polaire 8 dans la culasse 6 en fonction du vissage de la coupelle 9 sur la culasse 6. In this way, the depression of the second pole piece 8 can be adjusted in the cylinder head 6 as a function of the screwing of the cup 9 on the cylinder head 6.

On voit ainsi que cet électro-aimant performant peut être realise d'une manière simple et précise. 4 titre d'exemple, à partir d'un électro-aimant classique à noyau plongeur, la disposition de deux entrefers ayant chacun une surface cinq fois plus grande, avec une section de fer 30 plus faible permet d'avoir la ee force d'attraction a circuit magnétique ouvert avec seulement 850 ampêretours donnés par un seul bobinage consommant 6 W au lieu de 1400 ampêretours du bobinage classique d'appel consommant 40 W. It can thus be seen that this powerful electromagnet can be produced in a simple and precise manner. 4 by way of example, using a conventional electromagnet with a plunger core, the arrangement of two air gaps, each having a surface five times larger, with a smaller section of iron, gives the ee force of attraction with open magnetic circuit with only 850 amperes given by a single winding consuming 6 W instead of 1400 amperets from the conventional winding consuming 40 W.

D'une manière classique, on peut incorporer à l'électro-aimant un ressort de rappel a compression, cylindrique ou de préférence helicoidal 10 comme représenté figure 1, de façon à ne pas diminuer la section du noyau 1 par un perçage. Conventionally, it is possible to incorporate into the electromagnet a compression return spring, cylindrical or preferably helical 10 as shown in FIG. 1, so as not to reduce the section of the core 1 by drilling.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit et représenté et des aménagements peuvent étre apportés sans sortir du domaine rie de l'invention. Of course, the invention is not limited to the example described and shown and arrangements can be made without departing from the scope of the invention.

On peut par exemple ajouter une cale cylindrique 11 entre la première pièce polaire 7 et l'extrémité de la joue correspondante de la carcasse de bobine 2 pour éviter une perte de course due à une déformation de cette joue
On peut aussi ajouter dans chaque entrefer une cale anti-rémanente, qui peut etre une rondelle 12, en matière plastique, partiellement fendue ou entaillée radialement, étant donné que la force en fin de course n'est pas surabondante et qu'elle se réparti t sur une grande surface sans risque de matage. One can for example add a cylindrical shim 11 between the first pole piece 7 and the end of the corresponding cheek of the coil carcass 2 to avoid a loss of travel due to a deformation of this cheek
One can also add in each air gap an anti-retentive block, which can be a washer 12, made of plastic, partially split or cut radially, since the force at the end of the stroke is not superabundant and it is distributed t over a large area without risk of dulling.

Claims

1. Direct current electromagnet with translational movement with two air gaps (E1, E2) with large surfaces arranged magnetically in series, comprising on the one hand a core (1> movable cylindrical sliding in a coil carcass (2) provided of a winding (3), said core having in two axially spaced locations from each other a first (4) and a second (5? broad pole shoe, and on the other hand a yoke (6) arranged in parallel to the axis of the core (1) and provided with a first (7) and a second (8) pole piece transverse to the axis (XY) of the core (1), the first pole piece (7) being located opposite the first pole shoe (4), opposite the carcass (2) with respect to the first pole shoe (4) to form the first air gap (El), the second pole piece <8), comprising an opening to pass the norau (1) being If killed in front of the second polar expansion (5), between the latter and the carcass (2) to constitute r the second air gap (E2), characterized in that the cylinder head (6) has a cylindrical shape of small thickness, concentric with the axis (XY) of the core (1) and surrounding the winding (3), in that the polar expansions (4,5) have a circular perimeter and in that the polar parts (7,8) each have a disc fore-fitted at one end of the cylinder head so as to form a cylindrical pot.

2.Electromagnet according to claim 1, characterized in that the pole pieces (7 8) in the form of discs have a decreasing thickness from their periphery towards their center and in that the pole shoes (4,5) have a thickness decreasing from the perimeter of the core (1) to their circular periphery.

3.El ectro-magnet salt on claim 1 or 2, characterized in that the cylinder head (6) is constituted by a sheet rolled in an arc, the two rolled ends (6a, 6b) being brought edge to edge.

4.Electromagnet according to claim 3, characterized in that the two rolled ends (6a, 6b) have a cut in the form of trapezoidal slots complementary to each other.

5.Electromagnet according to claim 3 or 4, characterized in that the first pole piece (7) has an outside diameter slightly greater than that of the cylinder head (6) and is provided towards the periphery of its pole face d 'a circular groove in which is fitted one end of the cylinder head (6).

6.Electromagnet according to claim 5, characterized in that a cup (?) Of non-magnetic material has a thread screwed onto a thread (6c) of the end of the yoke (6) adjacent to the second pole piece (8) and in that this cup (9) has an axial hole allowing an extension (la) of the core (1) to pass, serving to transmit the movement of the electromagnet, in order to close the pot cylindrical.

7.Electro-salt magnet is sold on cati on 6, characterized in that an internal shoulder '9a) of the cup (9) abut on the peripheral end of the pole face of the second pole piece (8) saris to come into contact with the edge of the cylinder head (6), so as to be able to adjust 1 depression of the second pole piece (s) in the cylinder head (6) according to the screwing of the cup (9) on the cylinder head (6) .