FR2641121A1

FR2641121A1 -

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Publication number: FR2641121A1
Application number: FR8916697A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1989-12-18
Publication date: 1990-06-29
Anticipated expiration: 2009-12-18
Also published as: DE3843646A1; GB2226453B; FR2641121B1; IT1237850B; IT8922523A0; DE3843646C2; GB2226453A; GB8928626D0

Abstract

Un mécanisme électromagnétique de commande de commutateur, comportant un aimant permanent bipolaire 2 qui est solidaire de l'arbre de commande de commutateur 1 et qui est aimanté perpendiculairement par rapport à l'arbre de commande de commutateur 1, peut être réalisé sous une forme particulièrement compacte et présente un rendement élevé lorsque l'aimant permanent 2 est disposé à l'intérieur de la bobine 3.An electromagnetic switch drive mechanism, comprising a bipolar permanent magnet 2 which is integral with the switch drive shaft 1 and which is magnetized perpendicularly to the switch drive shaft 1, can be made in a particular form. compact and has a high efficiency when the permanent magnet 2 is placed inside the coil 3.

Description

L'invention concerne un mecanisme electromagnetique de commande deThe invention relates to an electromagnetic mechanism for controlling

commutateur pour des commutateurs compcrtant un organe de commutation qui peut tourner entre deux positions sous l'action i'un arbre de commande de commutateur, en particulier pour des commutateurs coaxiaux et de guides d'ondes, mécanisme qui comprend un aimant permanent bipolaire qui est solidaire de l'arbre de commande de commutateur, est aimanté perpendiculairement par rapport a l'arbre de commande de commutateur et peut tourner entre deux positions extremes predéfinles par des butées souS l'action du champ magnétique i'u.ne bobine qui est alimentée en courant continu et dont la polarité peut switch for switches comprising a switching member which can rotate between two positions under the action of a switch control shaft, in particular for coaxial and waveguide switches, mechanism which comprises a permanent bipolar magnet which is integral with the switch control shaft, is magnetized perpendicularly to the switch control shaft and can rotate between two extreme predefined positions by stops under the action of the magnetic field on a coil which is supplied in direct current and whose polarity can

être inversee.be reversed.

Un mécanisme de commande de commutateur est connu d'apres le modèle d'utilite DE 1 914 695. L'aimant permanent a la forme d'un disque circulaire qui est disposé entre les pièces polaires d'une culasse d'aimant en forme d'U dont la branche transversale porte la bobine. L'organe de commutation rotatif présente deux butées qui coopèrent avec une butée fixée au boîtier. Ce mécanisme de commande de commutateur connu a pour inconvénient son encombrement relativement grand, mais surtout la forte consommation de puissance électrique en comparaison du couple de rotation produit. La cause en est que dans la majeure partie de leur angle de rotation, les pôles de l'aimant permanent en forme de disque circulaire se déplacent seulement dans le champ de dispersion électromagnetique de la bobine, ce qui donne lieu & une force directrice réduite en consequence. Un mécanisme de commande de commutateur tout à fait A switch control mechanism is known from the utility model DE 1 914 695. The permanent magnet has the shape of a circular disc which is arranged between the pole pieces of a d-shaped magnet yoke. 'U whose transverse branch carries the coil. The rotary switching member has two stops which cooperate with a stop fixed to the housing. This known switch control mechanism has the disadvantage of its relatively large size, but above all the high consumption of electrical power in comparison with the torque produced. The cause is that in most of their angle of rotation, the poles of the permanent magnet in the shape of a circular disc only move in the electromagnetic dispersion field of the coil, which gives rise to a reduced directing force in result. A completely switch control mechanism

semblable est connu d'apres la demande DE-OS 36 09 347. Similar is known from the application DE-OS 36 09 347.

A la place d'un aimant permanent en forme de disque circulaire, il est ici utilise une lame qui porte un aimant permanent à chacune de ses deux extremites. Dans chacune des deux positions de commutation possibles, la ame s'applique sur l'une ou sur l'autre des surfaces polaires de La culasse d'aimant en forme d'U qui porte la bobine. La culasse,doit donc être disposee dans un plan perpendiculaire a l'arbre de commande de cc=mmutateur. Par Le fait que la lame se déplace exclusivemenr dans ie champ de dispersion electromagnetque, Le couple de rotation qui peut être produit est faible par rapport a une puissance ^d'exc.tation d.dnnee puour 'a bobine. Pour La même raison, úe mecanisme ce commande connu ne convient pas pour des angLzes de cmutariDn qui depassent sensiblement 45' en-viron. L'invention a pour but de mettre a disposition un mecanisme de commande de commutateur du genre défini en preambule qui puisse être construit avec des dimensions beaucoup plus petites que les mécanismes de commande de commutateur connus et qui fournisse un couple de rotation éleve par rapport a une puissance donnée Instead of a permanent magnet in the shape of a circular disc, a blade is used here which carries a permanent magnet at each of its two ends. In each of the two possible switching positions, the core is applied to one or the other of the pole surfaces of the U-shaped magnet yoke which carries the coil. The cylinder head must therefore be placed in a plane perpendicular to the control shaft of cc = switch. By the fact that the blade moves exclusively in the electromagnetic dispersion field, the rotational torque which can be produced is low compared to a power of excitation dnnene for coil. For the same reason, this mechanism, this known command, is not suitable for angles of cmutariDn which substantially exceed 45 'in around. The object of the invention is to provide a switch control mechanism of the kind defined in the preamble which can be constructed with dimensions much smaller than the known switch control mechanisms and which provides a high torque with respect to a given power

d'excitation de la bobine.excitation of the coil.

Ce but est atteint d'après l'invention, dans un mécanisme de commande de commutateur présentant les caracteristicues indiquées précedemment, par le fait que This object is achieved according to the invention, in a switch control mechanism having the characteristics indicated above, by the fact that

la bobine entoure l'aimant permanent. the coil surrounds the permanent magnet.

En dehors de la réduction appréciable du volume de construction en comparaison d'un dispositif à culasse en forme d'U, cette solution offre avant tout l'avantage que l'aimant permanent se trouve constamment dans le champ magnétique homogène, ce qui fait qu'il est exposé & une force directrice intense, surtout dans le trajet de l'une à l'autre des positions extrêmes. Le mécanisme de commande de commutateur a donc au total un rendement électrique/mécanique nettement meilleur que les mécanismes de commande de commutateur connus, cités en préambule. Pour pouvoir donner des dimensions aussi petites que possible a 'a section du noyau de bobine a L'intérieur duquel se trouve l'aimant à noyau, il est judicieux de Apart from the appreciable reduction in the volume of construction compared to a U-shaped cylinder head device, this solution offers above all the advantage that the permanent magnet is constantly in the homogeneous magnetic field, which means that he is exposed to an intense guiding force, especially in the path from one to the other of the extreme positions. The switch control mechanism therefore has a total electrical / mechanical efficiency significantly better than the known switch control mechanisms, mentioned in the preamble. In order to be able to make the cross-section of the coil core as small as possible, the inside of which is the core magnet, it is advisable to

realiser l'aimant permanent sous forme de barreau. make the permanent magnet in the form of a bar.

Si l'on attribue l'angle de rotation de O' a la position moyenne de l'aimant permanent entre ses deux positions extrêmes, la force directrice décroît avec le sinus de l'angle de rotation. il est donc a conseiller de disposer les butées de telle manière que -'angle de rotation de l'aimant permanent soit limita à 60 au maximum de chaque coté de l'axe transversal de la bobine If we attribute the angle of rotation of O 'to the mean position of the permanent magnet between its two extreme positions, the directing force decreases with the sine of the angle of rotation. it is therefore advisable to arrange the stops so that the angle of rotation of the permanent magnet is limited to a maximum of 60 on each side of the transverse axis of the coil.

qui définit la position moyenne.which defines the average position.

La bobine peut être entierement sans fer. En consequence, on n'obtient qu'une augmentation insignifiante du couple de rotation en plaçant une pièce polaire sur ou dans chacune des deux surfaces frontales de la bobine. Toutefois, la disposition de pieces polaires offre l'avantage de réduire le rayon d'action The coil can be entirely without iron. Consequently, only an insignificant increase in the torque is obtained by placing a pole piece on or in each of the two front surfaces of the coil. However, the provision of pole pieces offers the advantage of reducing the radius of action

du champ de dispersion en dehors de la bobine. of the scattering field outside the coil.

Lorsque des pièces polaires sont prévues, il faut veiller par des dispositions appropriées à ce qu'il subsiste un entrefer entre les extremités de l'aimant permanent dans chacune de ses deux positions extrêmes et les pièces polaires, sinon il ne pourrait pas être produit de couple de rétropulsion lors de l'inversion du When pole pieces are provided, care must be taken by appropriate provisions to ensure that there is an air gap between the ends of the permanent magnet in each of its two extreme positions and the pole pieces, otherwise it could not be produced from retropulsion torque when reversing the

sens de passage du courant dans la bobine. direction of current flow in the coil.

En principe, les butées peuvent être disposées en n'importe quel endroit de l'arbre de commande du commutateur, c'est-à-dire même & l'extérieur de la In principle, the stops can be placed anywhere on the switch control shaft, i.e. even outside the

bobine. Losqu'il est prevu des pièces polaires, celles- coil. When pole pieces are provided, these

ci peuvent toutefois servir en même temps de butées. these can, however, also serve as stops.

Dans ce cas, les butees peuvent être constituées par des vis en un matériau non magnétique, vissables dans les pièces polaires, ce qui permet de les régler de In this case, the stops can be constituted by screws of a non-magnetic material, screwable in the pole pieces, which allows them to be adjusted from

façon simple.simple way.

A chacune des deux positions extremes de l'aimant permanent est opportunement associé un indicateur ou détecteur de position remplissant des fonctions de signalisation -ou de commande. On peut utiliser par exemmie des détecteurs magnétosensibles qui sont alors Each of the two extreme positions of the permanent magnet is conveniently associated with a position indicator or detector fulfilling signaling or control functions. One can use for example magnetosensitive detectors which are then

disposes dans le noyau de la bobine. arranged in the core of the coil.

Il est preferable, dans un développement de cette forme de réalisation, que les détecteurs fassent partie d'un circuit de commande electronique pour le courant de la bobine, circuit qui coupe ce courant, après que la position extrême a eté atteinte, avec un retard de temps qui couvre le temps de rebondissement du mécanisme de commande. C'est-à-dire que le courant est maintenu encore pendant un temps bref au-delà de l'instant o la positicon extreme est atteinte, de telle sorte que les processus de rebondissement inevitables autrement soient It is preferable, in a development of this embodiment, that the detectors form part of an electronic control circuit for the current of the coil, circuit which cuts this current, after the extreme position has been reached, with a delay of time which covers the rebound time of the control mechanism. That is, the current is maintained again for a short time beyond the moment when the extreme positicon is reached, so that the otherwise inevitable rebounding processes are

supprimes presque complètement.remove almost completely.

Lorsque le mecanisme de commande doit fonctionner à portée de champs de dispersion magnétiques intenses et/ou lorsqu'il ne doit pas produire de son côté de champs de dispersion, la bobine est complètement entourée par une enveloppe de faible coercivité. Lorsque des pièces polaires sont prévues, elles sont opportunément réalisees sous forme de constituant d'un When the control mechanism has to operate within the range of strong magnetic dispersion fields and / or when it does not have to produce dispersion fields on its side, the coil is completely surrounded by an envelope of low coercivity. When pole pieces are provided, they are conveniently produced as a component of a

seul tenant de cette enveloppe de faible coercivité. the only part of this envelope of low coercivity.

Eu egard au fait que l'arbre de commande du commutateur traverse la bobine, il est & conseiller d'enrouler cette dernière sur deux corps de bobine disposes de part et d'autre de l'arbre de commande du commutateur. Un mécanisme électromagnetique de commande de commutateur selon l'invention est represente sous forme simplifiée schématiquement sur les dessins, dans une In view of the fact that the switch control shaft crosses the coil, it is advisable to wind the latter on two coil bodies arranged on either side of the switch control shaft. An electromagnetic switch control mechanism according to the invention is shown in simplified form schematically in the drawings, in a

forme de réalisation choisie a titre d'exemple. embodiment chosen by way of example.

La fig. 1 est une vue en coupe longitudinale, perpendiculairement à l'arbre de commande de commutateur. La fig. la est une vue en coupe, faite suivant la Fig. 1 is a view in longitudinal section, perpendicular to the switch control shaft. Fig. is a sectional view, made according to the

ligne I-I de la fig. 1.line I-I of fig. 1.

La fig. lb est une vue en coupe longitudinale dans. le Fig. lb is a view in longitudinal section in. the

plan de l'arbre de commande de commutateur. plan of the switch control shaft.

La fig. 2 est une representation correspondant a la fig. 1, completee par des piéces polaires et une Fig. 2 is a representation corresponding to FIG. 1, supplemented by polar parts and a

enveloppe de iaible coercivite.envelope of low coercivity.

Le mecanisme de commande de commutateur proposé comprend un arbre de commande ide commutateur 'I qui est raccorde directement ou par d'intermediaire d'un rouage non représente a un organe de commutation qui peut tourner entre deux positions de commutation et qui n'est pas représentée non plus. Sur l'arbre de commande de commutateur - est monté, sans possibilité de rotation relative, un aimant permanent bipolaire 2 en forme de barreau qui est aimanté perpendiculairement a l'arbre de commande de commutateur 1 et qui se trouve à l'intérieur (noyau de bobine) d'une bobine 3 qui est alimentée en The proposed switch control mechanism includes a switch control shaft which is connected directly or by means of a gear train not shown to a switching device which can rotate between two switching positions and which is not not shown either. On the switch control shaft - there is mounted, without the possibility of relative rotation, a bipolar permanent magnet 2 in the form of a bar which is magnetized perpendicular to the switch control shaft 1 and which is located inside (core coil) of a coil 3 which is supplied with

courant continu et dont la polarité peut être inversee. direct current and whose polarity can be reversed.

L'enroulement 3a de la bobine est réparti sur deux corps de bobine 4a, 4b, ce qui simplifie le bobinage, eu égard au fait que l'arbre de commande de commutateur 1 traverse la bobine 3. Le raccordement électrique des deux enroulements 3a et les connexions extérieures ne sont pas représentés. Afin de parvenir à un volume aussi réduit que possible, la bobine 3 a la section rectangulaire plate qui resulte de la forme de barreau The winding 3a of the coil is distributed over two coil bodies 4a, 4b, which simplifies winding, having regard to the fact that the switch control shaft 1 passes through the coil 3. The electrical connection of the two windings 3a and external connections are not shown. In order to achieve as small a volume as possible, the coil 3 has a flat rectangular section which results from the shape of a bar.

de l'aimant permanent 2 (fig. la).of the permanent magnet 2 (fig. la).

Dans l'exemple de realisation, l'angle de commutation a s'élève à 90'. Cet angle peut être réduit à volonté, mais il ne doit pas être choisi plus grand que 120' In the exemplary embodiment, the switching angle a is 90 '. This angle can be reduced at will, but it should not be chosen larger than 120 '

environ, pour les raisons mentionnées précédemment. approximately, for the reasons mentioned above.

Cette limitation de l'angle de commutation est effectuée par des butées qui peuvent être prévues en n'importe quel endroit du mecanisme de commande, mais qui, dans le ca5 de la fig. 2, sonr realisees sur des pièces polaires a, 5b qui sont enfoncées caans les côtes frontaux de la bobine 3 et qui sont de leur côté des constituants d'une seule piece d'une enveloppe 5 de faible coercivité entourant complètement la bobine. Des vis 6a, 6b en un materiau non magnetique, vissees dans les pièces polaires, servent de butees. Les butées doivent être reglées de tellemaniere qu'un entrefer résiduel subsiste dans les deux positions de commutation (la seconde position de ccmmuuation est indiquée chaque fois en traits discontinus), sinon l'aimant permanent 2 creerait un courtcircuit magnetique entre les pieces Dooaires 5a, 5b, d'ou il résulterait que même avec une polarisation de même signe des pièces polaires 5a, 5b pour "'aimantation de l'aimant permanent, il ne serait ras produit de couple de rotation pour entraîner l'aimant permanent 2 dans son autre position. Dans la region de chacune des deux positions extrêmes de l'aimant permanent 2, il est disposé des détecteurs magnetosensibles 7a, 7b qui sont raccordés à un circuit de commande non représenté pour le courant de bobine. Au moyen d'un élément de retard, ce circuit veille à ce que le courant de bobine continue à passer pendant un bref temps encore après que la position extrême a été atteinte, de manière à éviter que l'aimant permanent 2 ne rebondisse en arrière. En cas de besoin, les butées, par exemple les vis 6a, 6b, peuvent être en plus This limitation of the switching angle is effected by stops which can be provided anywhere in the control mechanism, but which, in ca5 of FIG. 2, sonr made on pole pieces a, 5b which are pressed caans the front ribs of the coil 3 and which are in turn components of a single piece of an envelope 5 of low coercivity completely surrounding the coil. Screws 6a, 6b made of a non-magnetic material, screwed into the pole pieces, serve as stops. The stops must be adjusted so that a residual air gap remains in the two switching positions (the second position of ccmmuuation is indicated each time in broken lines), otherwise the permanent magnet 2 would create a magnetic short circuit between the pieces Dooaires 5a, 5b, from which it would result that even with a polarization of the same sign of the pole pieces 5a, 5b for "magnetization of the permanent magnet, it would not be close to the product of a torque to drive the permanent magnet 2 into its other In the region of each of the two extreme positions of the permanent magnet 2 there are arranged magnetosensitive detectors 7a, 7b which are connected to a control circuit not shown for the coil current. delay, this circuit ensures that the coil current continues to flow for a short time after the extreme position has been reached, so as to prevent the magnet from rmanent 2 does not bounce back. If necessary, the stops, for example the screws 6a, 6b, can be additionally

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realisees avec des propriétés de ressort et/ou made with spring properties and / or

d' amortissement.depreciation.

Claims

CLAIM i 0S i.- Electromagnetic switch control mechanism for switches comprising a switching device. which can rotate between two positions C under the action of a switch control shaft, in particular for coaxial and waveguide switches, mechanism which comprises a permanent bipolar magnet which is integral with the switch control shaft . is magnet perpendicular to the switch control shaft and can rotate between two predefined extreme positions - by stops under the action of the magnetic field of a coil which is supplied with direct current and whose polarity can be reversed , characterized in that the coil <3) surrounds the permanent magnet (2).

2.- switch control mechanism according to claim 1, characterized in that the magnet

permanent (2) is in the form of a bar.

3.- Switch control mechanism according to claim 1 cu 2, characterized in that the stops <6a, 6b) limit the angle of rotation <o) of the permanent magnet (2) & 60 at most on each side of the axis

transverse of the coil (3).

4.- Switch control mechanism according to one

any one of claims 1 to 3, characterized in that

that a pole piece (5a, 5b) is arranged in each

of the two front surfaces of the coil (3).

5. Switch control mechanism according to claim 4, characterized in that there remains an air gap between the pole pieces (5a, 5b) and the ends of the permanent magnet (2) in each of the two extreme positions of this latest. 6.- Switch control mechanism according to claim 4 or 5, characterized in that the stops (6a, 6b) are formed on the pole pieces (5a, b). 7.- switch control mechanism according to claim o, characterized in that the stops are constituted by screws (t3a, 6b) of a non-material

magnetic, screwable in pole pieces (S5a, 5b).

8.- Switch control mechanism according to one

any of claims 1 to 7, characterized in that

that a position detector (7a, 7b) is associated with each of the two extreme magnet positions

permanent (2).

ô.- Switch control mechanism according to claim 8, characterized in that the detectors (7a, 7b) are part of an electronic control circuit for the coil current, circuit which cuts this current, after the position extreme was reached, with a time delay that covers the time of

rebound of the control mechanism.

10.- Switch control mechanism according to one

any of claims 1 to 9, characterized in

that the coil (3) is completely surrounded by a

low coercivity envelope (5).

11.- Switch control mechanism according to one

any one of claims 1 to 10, characterized in

that the coil (3) is wound on two coil bodies (4a, 4b) arranged on either side of the shaft

switch control (1).