FR2815461A1 - Dispositif de commutation - Google Patents
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Abstract
Un dispositif de commutation qui comprend une bobine mobile (10) qui est renforcée par un élément de renfort afin d'augmenter la résistance de la bobine mobile (10) aux moments de flexion. Le renfort peut comprendre un boîtier non magnétique (31) qui entoure la bobine mobile. En variante ou en plus, il peut comprendre une résine ou un autre matériau encapsulant la bobine mobile.
Description
La présente demande est basée sur la demande de brevet japonais
n 2000-315 191, déposée au Japon le 19 octobre 2000.
L'invention concerne un dispositif de commutation qui utilise une répulsion électromagnétique pour régénérer une force d'entrainement afin de produire un mouvement relatif d'une paire de contacts les amenant en contact ou hors contact l'un avec l'autre pour fermer ou ouvrir un circuit électrique. Les Fig. 10a et lO0b sont des vues en élévation éclatées schématiques d'un dispositif de commutation connu des inventeurs qui Io utilise une force de répulsion électromagnétique dans un état de contact fermé et un état de contact ouvert, respectivement. Le dispositif de commutation illustré comprend une partie de commutation 3 qui peut ouvrir et fermer un circuit électrique, un arbre mobile 5 qui transmet une force d'entraînement à la partie de commutation 3, et un mécanisme d'actionnement 9 qui est entraîné par une source d'énergie électrique non illustrée et applique une force d'entraînement à l'arbre mobile 5 pour ouvrir
et fermer la partie de commutation 3.
La partie de commutation comprend un contact fixe 1 qui est fixé à une plaque de support 16 et un contact mobile 2 qui est disposé en regard du Zo contact fixe 1. Pour obtenir de bonnes propriétés d'extinction d'arc pour la partie de commutation 3, les contacts 1 et 2 sont logés dans une chambre 4 placée sous vide. Une première borne 14 est connectée électriquement au contact fixe 1 et une seconde borne 15 est connectée électriquement au contact mobile 2. La partie de commutation 3 peut être connectée électriquement à un circuit électrique externe par le biais de ces bornes 14 et 15. L'arbre mobile 5 comprend une partie active 6 connectée au contact mobile 2 et une partie non active 7 connectée au mécanisme d'actionnement 9. La partie active 6 et la partie non active 7 sont connectées l'une à l'autre et isolées électriquement l'une de l'autre par une tige 8 isolante électriquement qui empêche le courant de s'écouler de la partie de
commutation 3 au mécanisme d'actionnement 9.
Le mécanisme d'actionnement 9 comprend une bobine fixe d'ouverture de contacts 11 qui est fixée à une plaque de support stationnaire 17, une bobine fixe de fermeture de contacts 12 fixée à une autre plaque de support stationnaire, et une bobine mobile 10 qui est fixée à l'arbre mobile 5 et est disposée entre la bobine fixe d'ouverture de contacts 11 et la bobine fixe de fermeture de contacts 12, et un ressort de sollicitation bidirectionnelle 13 qui est fixé à une plaque de support 19 et à la partie non active 7 de l'arbre mobile 5. L'arbre mobile 5 passe de manière lâche à travers la plaque de support 17 et la plaque de support 18 de telle sorte que la bobine mobile 10 puisse effectuer un mouvement de va-et-vient entre la bobine fixe d'ouverture de contacts 11 et la bobine fixe de fermeture de contacts 12. Le ressort de sollicitation 13 est un ressort non linéaire qui exerce une force de sollicitation qui change de sens en fonction de la position de l'arbre mobile 5. Lorsque l'arbre mobile 5 est dans la position relevée représentée sur la Fig. 10a, le ressort de sollicitation 13 exerce une force de sollicitation ascendante sur l'arbre mobile 5 afin de maintenir les contacts de la partie de commutation 3 à l'état fermé et, lorsque l'arbre mobile 5 est dans la position abaissée représentée sur la Fig. 10b, le ressort de sollicitation 13 exerce une force de sollicitation descendante sur l'arbre mobile 5 pour maintenir les contacts de la partie de commutation 3 dans un
état ouvert.
On expliquera à présent l'opération d'ouverture des contacts.
Lorsque le dispositif de commutation se trouve à l'état de contacts fermés représenté sur la Fig. 10 Oa, si une impulsion de courant délivrée par la source d'énergie non illustrée est délivrée à la bobine fixe d'ouverture de contacts 11 et à la bobine mobile 10, ces bobines 10 et 11 génèrent des champs magnétiques qui produisent des forces de répulsion électromagnétiques qui repoussent les bobines 11 et 10 l'une de l'autre. La bobine mobile 10 est poussée vers le bas sur la figure par les forces de répulsion électromagnétiques et l'arbre mobile 5 qui est fixé à la bobine mobile 10 et le contact mobile 2 qui est connecté à l'arbre mobile 5 se déplacent également vers le bas, ce qui amène le contact mobile 2 à se séparer du contact fixe 1, et l'ouverture des contacts de la partie de commutation 3 a lieu. Lorsque l'arbre mobile 5 se déplace vers le bas audelà d'un point prescrit, le sens dans lequel le ressort de sollicitation 13 exerce une force de sollicitation sur l'arbre mobile 5 change du sens de fermeture de contacts (vers le haut sur la figure) au sens d'ouverture de contacts (vers le bas sur la figure) si bien que, lorsque les contacts 1 et 2 de la partie de commutation 3 sont séparés l'un de l'autre, le ressort de sollicitation maintient la partie de commutation 3 dans un état de contacts ouverts, comme montré sur la Fig. Ob.
On expliquera à présent l'opération de fermeture de contacts.
Lorsque le dispositif de commutation est à l'état de contacts ouverts de la Fig. 10b, si une impulsion de courant délivrée par la source d'alimentation est délivrée à la bobine fixe de fermeture de contacts 12 et à la bobine mobile 10, des champs magnétiques sont générés par ces bobines 12 et 10 et les champs magnétiques produisent des forces de répulsion électromagnétiques qui repoussent les bobines 12 et 10 l'une de l'autre. La bobine 10 est poussée vers le haut sur la figure par les forces de répulsion électromagnétiques, l'arbre mobile 5 et le contact mobile 2 se déplacent vers le haut avec la bobine mobile 10, et le contact mobile 2 vient en contact avec le contact fixe 1 pour effectuer une fermeture des contacts de la partie de commutation 3. Lorsque l'arbre mobile 5 se déplace vers le haut au-delà d'un point prescrit, le sens dans lequel le ressort de sollicitation 13 exerce une force de sollicitation sur l'arbre mobile 5 repasse du sens d'ouverture des contacts (vers le bas sur la figure) au sens de fermeture des contacts (vers le haut sur la figure) si bien que, lorsque les contacts 1 et 2 de la partie de commutation 3 sont en contact l'un avec l'autre, le ressort de sollicitation 13 maintient la partie de commutation 3 à l'état de contacts fermés
représenté sur la Fig. 10a.
Dans le dispositif de commutation des Fig. 10a et 10b, les opérations d'ouverture et de fermeture de contacts sont assurées par la répulsion électromagnétique entre les bobines opposées, si bien que la vitesse de fonctionnement est élevée. A la suite de la collision due la force magnétique qui se produit entre les bobines opposées au cours de cette opération à grande vitesse, de grands chocs sont appliqués aux bobines et
les bobines peuvent être endommagées par ces impacts.
Comme la bobine mobile 10 est plate, elle est soumise à un grand moment de flexion à proximité de son axe longitudinal. Si l'épaisseur de la bobine mobile est augmentée pour accroître sa rigidité et sa résistance aux impacts, la distance de centre à centre entre les bobines opposées (et la distance entre deux bobines opposées mesurée d'un point à mi- chemin sur l'épaisseur d'une bobine à un point à mi-chemin sur l'épaisseur de la bobine opposée) augmente, et les forces de répulsion électromagnétiques ne peuvent être générées de manière efficace. En outre, l'augmentation de l'épaisseur de la bobine mobile augmente la taille globale du dispositif de commutation dans la direction axiale, ce qui rend le dispositif de
commutation plus encombrant.
Un objet de la présente invention vise un dispositif de commutation qui empêche l'endommagement de bobines opposées du dispositif de commutation en raison d'impacts au cours d'opérations d'ouverture ou de
fermeture de contacts.
Un autre objet de la présente invention vise un dispositif de commutation ayant des bobines qui peuvent générer de manière efficace des
forces de répulsion électromagnétiques.
Un autre objet encore de la présente invention vise un dispositif de
commutation qui est très fiable et a une bonne sensibilité à vitesse élevée.
Selon une forme de réalisation de la présente invention, un dispositif de commutation comprend une partie de commutation ayant un contact fixe et un contact mobile, un arbre mobile raccordé selon une liaison motrice au contact mobile, et un mécanisme d'actionnement raccordé selon une liaison motrice à l'arbre mobile et déplaçant l'arbre mobile pour ouvrir et fermer la partie de commutation. Le mécanisme d'actionnement comprend une bobine mobile plate connectée opérationnellement à l'arbre mobile, une bobine fixe opposée à la bobine mobile, et un renfort de bobine qui augmente la rigidité de la bobine mobile à l'encontre de forces
appliquées dans la direction axiale de l'arbre mobile.
Dans des formes de réalisation préférées, la bobine mobile a un
diamètre externe qui est approximativement de 9-11 fois son épaisseur.
Le renfort de bobine peut avoir une variété de configurations. Dans une forme de l'invention, le renfort de bobine comprend une résine moulée autour de la bobine mobile. Dans une autre forme de l'invention, le renfort
de bobine comprend un vernis appliqué à la bobine mobile.
Le renfort de bobine peut comprendre un boîtier dans lequel est logée la bobine mobile. Dans des formes de réalisation préférées, le boîtier
comprend un métal non magnétique.
Le boîtier peut comprendre des fentes ou rainures s'étendant radialement sur une de ses surfaces en regard d'une bobine fixe pour réduire
la génération des courants de Foucault dans le boîtier.
Un matériau isolant électriquement peut être appliqué entre le
boîtier et la bobine mobile pour renforcer les propriétés isolantes.
Un noyau ferromagnétique peut être disposé dans le boîtier à un emplacement entouré par la bobine mobile pour augmenter le champ
magnétique généré par celle-ci.
Le boîtier peut comprendre un moyeu dans sa partie interne radiale afin d'augmenter la rigidité à la flexion du boîtier. Dans une forme de réalisation préférée, le boîtier comprend une pluralité de saillies s'étendant radialement du moyeu, chaque saillie s'étendant dans un noyau ferromagnétique. Un matériau isolant électriquement peut être disposé entre
le moyeu, les saillies et le noyau.
Dans une forme de réalisation préférée, l'épaisseur du boîtier dans sa direction axiale est plus grande dans sa partie radiale interne que dans sa
partie radiale externe.
Dans une autre forme de réalisation préférée, le boîtier a une épaisseur sur un de ses côtés en regard d'une bobine fixe qui a une épaisseur
plus faible sur le côté opposé du boîtier.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention
ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins
ci-annexés, sur lesquels: La Fig. 1 est une vue en élévation schématique en coupe transversale partielle d'une première forme de réalisation d'un dispositif de commutation selon la présente invention, la Fig. 2 est une vue en élévation et en coupe transversale à plus grande échelle de la bobine mobile de la forme de réalisation de la Fig. 1, les Fig. 3a et 3b sont des vues en élévation schématique en coupe transversale partielle de la forme de réalisation de la Fig. 1 dans un état de contact fermé et dans un état de contact ouvert, respectivement, la Fig. 4 est une vue en plan d'un boîtier pour une bobine mobile d'une seconde forme de réalisation d'un dispositif de commutation selon la présente invention, la Fig. 5 est une vue axonométrique éclatée d'un boîtier et d'un noyau ferromagnétique pour une bobine mobile d'une troisième forme de réalisation d'un dispositif de commutation selon la présente invention, la Fig. 6 est une vue axonométrique du boîtier et du noyau ferromagnétique illustrés sur la Fig. 5 à l'état assemblé, la Fig. 7 est une vue axonométrique d'un autre exemple d'un noyau ferromagnétique que l'on peut utiliser avec une bobine mobile d'un dispositif de commutation selon la présente invention, la Fig. 8 est une vue en élévation en coupe transversale d'une bobine mobile et d'un boîtier d'une quatrième forme de réalisation d'un dispositif de commutation selon la présente invention, la Fig. 9 est une vue en élévation en coupe transversale d'une bobine mobile et d'un boîtier d'une cinquième forme de réalisation d'un dispositif de commutation selon la présente invention, et les Fig. 10a et lO0b sont des vues en élévation schématique éclatées d'un dispositif de commutation connu des inventeurs dans un état de contact
fermé et dans un état de contact ouvert, respectivement.
Les Fig. 1-3 illustrent une première forme de réalisation d'un dispositif de commutation selon la présente invention. La Fig. 1 est une vue en élévation schématique en coupe transversale partielle de cette forme de réalisation, la Fig. 2 est une vue en élévation en coupe transversale à plus grande échelle de la bobine mobile de la forme de réalisation de la Fig. 1 et les Fig. 3a et 3b sont des vues en élévation schématique en coupe transversale partielle de la forme de réalisation de la Fig. 1 dans un état de contact fermé et dans un état de contact ouvert, respectivement. Comme le dispositif de commutation des Fig. 0la et lOb, cette forme de réalisation comprend une partie de commutation 3 qui peut ouvrir et fermer un circuit électrique, un arbre mobile 5 qui transmet une force d'entraînement à la partie de commutation 3 et un mécanisme d'actionnement 9 qui est entraîné par une source d'énergie électrique non illustrée et applique une force d'entraînement à l'arbre mobile 5 pour ouvrir et fermer la partie de
commutation 3.
La partie de commutation 3 a un contact fixe 1 qui est fixé à une plaque de support 16 qui fait partie d'un châssis extérieur du dispositif de commutation, et un contact mobile 2 qui est disposé à l'opposé du contact fixe 1. Une première borne 14 est connectée électriquement au contact fixe
1 et une seconde borne 15 est connectée électriquement au contact mobile 2.
La première et la seconde bornes 14 et 15 permettent de connecter
électriquement la partie de commutation 3 à un circuit électrique externe.
L'électrode mobile 2 peut se déplacer dans la direction verticale de la Fig. 1 pour venir en contact avec l'électrode fixe 1 et s'en séparer et effectuer une
fermeture ou une ouverture des contacts de la partie de commutation 3.
L'arbre mobile 5 comprend une partie active 6 connectée au contact mobile 2 et une partie non active 7 connectée au mécanisme d'actionnement 8. La partie active 6 et la partie non active 7 sont connectées l'une à l'autre et isolées électriquement l'une de l'autre par une tige d'isolation électrique 6 qui empêche le courant de s'écouler de la partie de commutation 3 au
mécanisme d'actionnement 9.
Le mécanisme d'actionnement comprend une bobine fixe d'ouverture de contacts 11 fixée à une plaque de support stationnaire 17 à travers laquelle la roue mobile 5 passe de manière lâche, une bobine fixe de fermeture de contacts 12 fixée à une plaque de support stationnaire 18 à travers laquelle l'arbre mobile 5 passe également de manière lâche, une bobine mobile 10 qui est disposée entre la bobine fixe d'ouverture de contacts 11 et la bobine fixe de fermeture de contacts 12 et qui est fixée à l'arbre mobile 5, et un ressort de sollicitation 13 qui est fixé à une plaque de support 19 et à l'arbre mobile 5. La bobine mobile 10 a une forme plate, ce qui fait qu'elle est fortement influencée par les moments de flexion dues aux forces d'inertie provoquées par le mouvement de la bobine mobile 10 et aux forces d'impact provoquées par la collision sur la bobine mobile 10 et les bobines fixes 11 et 12. Cependant, l'arbre plat est avantageux dans la mesure o il permet au diamètre de la bobine 10 d'être assez grand pour que la bobine mobile génère un flux magnétique adéquat, et permet également une faible distance de centre à centre entre la bobine mobile 10 et les bobines fixes 11 et 12 de manière qu'une grande force de répulsion électromagnétique puisse être efficacement générée. Une plage particulièrement préférée pour le diamètre externe de la bobine mobile 10 est approximativement de 9-11 fois son épaisseur, car, dans cette plage, on peut générer de manière particulièrement efficace une force de répulsion électromagnétique. Si une bobine mobile 10 ayant une forme plate de ce type est utilisée, la vitesse de réaction au cours du fonctionnement peut être réduite d'une valeur classique de l'ordre de 2-3 millisecondes jusqu'à 1 milliseconde. Pour permettre à la bobine mobile 10 d'avoir un grand diamètre sans être soumise à des niveaux indésirables de contrainte ou de déformation, le mécanisme d'actionnement 9 comprend un renfort pour renforcer la bobine mobile 10 à l'encontre des forces agissant dans la direction axiale du dispositif de commutation. Dans la présente forme de réalisation, comme montré sur la Fig. 2, le renfort comprend une résine 30 qui est moulée autour de la bobine mobile 10 pour durcir celle-ci, et un boîtier 31 d'un métal non magnétique (tel qu'un acier inoxydable AlSl de type 304) qui entoure la bobine mobile 10 et l'arbre mobile 5. Le mécanisme d'actionnement 9 comprend également un ressort de sollicitation non linéaire 13 qui change le sens dans lequel il exerce une force de sollicitation en fonction de la position de l'arbre mobile 5. Lorsque le dispositif de commutation est dans un état de contact fermé, le ressort de sollicitation 13 exerce une force de sollicitation sur l'arbre mobile 5 dans le sens d'une fermeture des contacts (vers le haut sur la Fig. 1) et, lorsque le dispositif de commutation est dans un état de contact ouvert, le ressort de sollicitation exerce une force de sollicitation dans le sens d'ouverture des contacts (vers
le bas sur la figure).
On expliquera à présent l'opération d'ouverture de contacts. Lorsque le dispositif de commutation se trouve dans l'état de contact fermé représenté sur la Fig. 3a, si une impulsion de courant est délivrée à la bobine fixe d'ouverture de contacts 11 et à la bobine mobile 10 par une source d'alimentation non illustrée, chaque bobine 11 et 10 génère un champ magnétique. Les bobines 10 et 11 sont écartées l'une de l'autre par des forces de répulsion électromagnétiques produites par les champs magnétiques et la bobine mobile 10 est poussée rapidement vers le bas sur la figure par les forces de répulsion électromagnétiques, tout comme l'arbre mobile 5 qui est fixé à la bobine mobile 10. Le mouvement descendant de l'arbre mobile 5 sépare le contact mobile 2 du contact fixe 1 pour ouvrir la
partie de commutation 3. Lorsque l'arbre mobile 5 se déplace vers le bas au-
delà d'un point prescrit, le ressort de sollicitation 13 est inversé et le sens dans lequel il applique une force de sollicitation à l'arbre mobile 5 change pour être vers le bas sur la figure pour maintenir l'état de contact ouvert
représenté sur la Fig. 3b.
On expliquera à présent l'opération de fermeture de contacts.
Lorsque le dispositif de commutation est dans l'état de contact ouvert représenté sur la Fig. 3b, si une impulsion de courant est délivrée à la bobine fixe d'ouverture de contacts 12 et à la bobine mobile 10, les bobines 12 et 10 génèrent des champs magnétiques. Les bobines 10 et 12 sont écartées l'une de l'autre par des forces de répulsion électromagnétiques résultant des champs magnétiques, et la bobine mobile 10 est poussée rapidement vers le haut sur la figure, tout comme l'arbre mobile 5 qui est fixé à la bobine mobile 10. Lorsque l'arbre mobile 5 se déplace vers le haut au-delà d'un point prescrit, le ressort de sollicitation 13 est inversé et le sens dans lequel il applique une force de sollicitation à l'arbre mobile 5 change pour être vers le haut sur la figure. Le mouvement ascendant de l'arbre mobile 5 amène le contact mobile 2 en contact avec le contact fixe 1 pour fermer la partie de commutation 3. L'état de contact fermé représenté sur la Fig. 3a est maintenu par la force ascendante exercée par le ressort de
sollicitation 13.
La bobine mobile 10 est renforcée par la résine moulée 30 qui durcit la bobine mobilel10 et par le boîtier 31 dans lequel la bobine mobile et la résine 30 sont logées, de manière à lui permettre de résister aux moments de flexion qui lui sont appliqués en raison des forces d'inertie dans la direction axiale ainsi que des forces d'impact tout en possédant les avantage d'une forme plate, c'est-à-dire une faible distance centre à centre depuis les bobines fixes 11 et 12 et une capacité générée des forces de répulsion électromagnétiques avec une grande efficacité. Elles ne souffrent
donc pas des faiblesses structurelles qui sont typiques d'une bobine plate.
L'acier inoxydable est avantageux en tant que matériau pour le boîtier 31 du fait qu'il a une résistance élevée et une faible perméabilité magnétique si bien qu'il n'empêche pas la convergence des lignes de force magnétiques. On peut utiliser des matériaux autres qu'une résine moulée 30 pour renforcer la bobine mobile 10, notamment un vernis ou du Nylon ou encore un matériau contenant du verre qui est appliqué à la bobine mobile 10. Il est également possible de loger la bobine mobile 10 dans le boîtier 31 sans
utiliser de résine moulée 30 ou un matériau de renfort similaire.
Si une résine moulée 30, un vernis ou un matériau de renfort similaire peut conférer à la bobine mobile 10 une rigidité suffisante, le
boîtier 31 peut être supprimé.
Un boîtier 31 permettant de loger la bobine mobile 10 n'est pas limité à celui d'acier inoxydable AlSl de type 304. Par exemple, il pourrait être constitué d'un autre acier inoxydable non magnétique ou d'un métal non magnétique autre que de l'acier inoxydable ou encore d'un matériau non magnétique autre qu'un métal, notamment une résine époxy ou un autre
matériau polymère.
Il peut être avantageux de disposer un matériau isolant électriquement entre le boîtier 31 et la bobine mobile 10 afin d'empêcher une rupture d'isolation de la bobine mobile 10 et augmenter la fiabilité de la
bobine mobile 10.
Il peut également être avantageux d'installer un noyau ferromagnétique sur le côté radial intérieur de la bobine mobile 10 o il est entouré par la bobine mobile 10 afin d'augmenter la densité du flux magnétique. La Fig. 4 est une vue en plan d'un boîtier 31 permettant de loger une bobine mobile 10 d'une deuxième forme de réalisation d'un dispositif de commutation selon la présente invention. Ce boîtier 31 est similaire au boitier 31 représenté sur la Fig. 2 et, tout comme ce bottier 31, il est constitué d'un métal non magnétique, mais comprend en outre une pluralité de fentes 32 s'étendant radialement et ménagées dans ses surfaces supérieure et inférieure. Une bobine mobile 10 entourée d'une résine il moulée 30 est logée dans le boîtier 31 de la même manière qu'illustré sur la Fig. 2. Un noyau ferromagnétique 33 est fixé sur la partie interne radiale de la bobine mobile 10. Autrement, la structure de cette forme de réalisation
est la même que celle de la forme de réalisation de la Fig. 1.
Les fentes 32 s'étendant radialement sur les surfaces supérieure et inférieure du boîtier 31 réduisent la génération de courants de Foucault sur ces surfaces, si bien que l'on peut réduire les pertes par courants de Foucault. Le noyau 33 qui est installé sur le côté radial interne de la bobine mobile 10 concentre le flux magnétique, si bien qu'une force
électromagnétique peut être générée de manière efficace.
Les fentes 32 ménagées sur les surfaces supérieure et inférieure du boîtier 31 peuvent être remplacées par des rainures s'étendant radialement et qui ne sont formées qu'à mi-chemin sur l'épaisseur de chaque surface. Tout comme les fentes 32, les rainures peuvent réduire les pertes par courants de Foucault dans le boîtier 31 et, comme elles ne s'étendent qu'en partie sur l'épaisseur de la surface sur laquelle elles sont formées, elles ne réduisent
pas la rigidité du boîtier 31 autant que les fentes 32 de mêmes dimensions.
La Fig. 5 est une vue axionométrique éclatée d'un boîtier 31 et d'un noyau ferromagnétique 33 pour un usage avec une bobine mobile d'une troisième forme de réalisation d'un dispositif de commutation selon la présente invention, et la Fig. 6 est une vue axionométrique du boîtier 31 et du noyau 33 de la Fig. 5 à l'état assemblé. Le boîtier illustré 31 a un moyeu cylindrique 34 s'étendant axialement comme partie interne radiale et une pluralité de saillies 35 sont fixées au moyeu 34 et s'étendent radialement vers l'extérieur de celui-ci. Un noyau ferromagnétique 33 est disposé autour du moyeu 34 et est fixé en place, les saillies 35 s'étendant radialement dans le noyau 33. Le noyau 33 peut avoir une variété de configurations. Dans la présente forme de réalisation, le noyau 33 comprend une pluralité de pièces arquées séparées, chacune comprenant un secteur annulaire. Chaque pièce s'ajuste entre deux saillies voisines 35. Lorsque le boîtier 31 est assemblé, la périphérie radiale externe du noyau 33 est entourée par une bobine mobile non illustrée, qui peut avoir la même structure que celle décrite en se référant aux formes de réalisation précédentes. Autrement, la structure de cette forme de réalisation est la même que celle de la forme de réalisation de la Fig. 1 et elle effectue une opération de commutation de la même manière
que dans cette forme de réalisation.
Le moyeu 34 augmente la rigidité du boîtier 31 et augmente donc la résistance de la bobine mobile 10 aux contraintes et aux moments de flexion sur sa partie radiale interne. Le noyau ferromagnétique à pièces multiples 33 représenté sur la Fig. 5 est avantageux dans la mesure o il peut réduire les pertes par courants de Foucault. Cependant, d'autres configurations peuvent également être utilisées pour un noyau ferromagnétique. La Fig. 7 est une vue axionométrique d'un autre exemple d'un noyau ferromagnétique 33 qui peut être utilisé dans la présente invention. Ce noyau 33 est un noyau d'une seule pièce ayant une pluralité de fentes s'étendant radialement à mi-chemin sur la section transversale du noyau 33. Les fentes réduisent les pertes par courants de Foucault dans le noyau 33 tout en permettant en même temps au noyau 33 d'être manipulé comme une seule pièce, ce qui pour effet de
réduire le nombre de composants en comparaison du noyau 33 de la Fig. 5.
La génération de courants de Foucault peut être réduite avec une plus grande certitude en insérant un papier isolant de l'électricité ou un autre matériau isolant de l'électricité entre le moyeu 34, les saillies 35 et le noyau
ferromagnétique 33.
La Fig. 8 est une vue en élévation et en coupe transversale d'un boîtier 31 pour une bobine mobile 10 d'une quatrième forme de réalisation d'un dispositif de commutation selon la présente invention. Comme montré sur la Fig. 8, ce boîtier 31 a une épaisseur plus élevée dans sa direction axiale sur sa partie radiale interne que sur sa partie radiale externe. La structure de cette forme de réalisation est autrement la même que celle de la
première forme de réalisation.
Avec cette structure, la résistance de la partie radiale interne duboîtier 31, qui est soumise aux plus grands moments de flexion en raison des forces d'inertie et des impacts au cours de l'opération d'ouverture et de l'opération de fermeture est augmentée, si bien que la rigidité de la bobine mobile 10 est accrue et que la fiabilité du dispositif de commutation est
également renforcée.
La Fig. 9 est une vue en élévation et en coupe transversale d'un boîtier 31 pour une bobine mobile 10 d'une cinquième forme de réalisation d'un dispositif de commutation selon l'invention. Dans cette forme de réalisation, l'épaisseur A du boîtier 31 sur la surface supérieure est plus petite que l'épaisseur B sur la surface opposée du boîtier 31. Autrement, la structure de cette forme de réalisation est la même que celle de la première forme de réalisation. Avec cette structure, la distance entre la bobine mobile 10 et une bobine fixe en regard de sa partie supérieure est réduite, si bien que les forces de répulsion électromagnétiques peuvent être plus efficacement générées. L'épaisseur B est plus importante que l'épaisseur A si bien que la
rigidité de la bobine mobile 10 elle-même peut être augmentée.
Dans chacune des formes de réalisation décrites ci-dessus, pour empêcher une rupture d'isolation avec certitude, un matériau isolant de l'électricité peut être disposé entre le boîtier 31 et la bobine mobile 10 logée
dans le boîtier 31.
Comme cela ressort de la description précitée, la présente invention
peut apporter des avantages tels que les suivants: (1) Un dispositif de commutation a une bobine mobile qui est équipée d'un renfort de bobine pour augmenter la rigidité de la bobine mobile. En conséquence, la bobine mobile peut résister aux forces auxquelles elle est soumise au cours d'une opération à vitesse élevée sans dommage et on peut obtenir un dispositif de commutation très
fiable avec une bonne sensibilité.
(2) En formant la bobine mobile avec un diamètre externe qui est approximativement de 9-11 fois son épaisseur, on peut obtenir un dispositif de commutation qui peut efficacement générer une force de répulsion électromagnétique et qui a une vitesse de réaction élevée. (3) Dans une forme de réalisation de l'invention, le renfort de bobine comprend une résine moulée autour de la bobine mobile ou un vernis appliqué à la bobine mobile. En conséquence, on peut fabriquer une bobine mobile qui est légère, mais a une grande rigidité et on peut obtenir un dispositif de commutation ayant une bonne sensibilité et
une fiabilité élevée.
(4) Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le renfort de bobine comprend un boîtier qui loge la bobine mobile. En conséquence, une bobine mobile qui est légère, mais a une grande rigidité, peut être fabriquée et l'on peut obtenir un dispositif de commutation avec une bonne sensibilité et une fiabilité élevée. (5) Dans des formes de réalisation préférées, le boîtier comprend un matériau non magnétique. En conséquence, on peut fabriquer une bobine mobile qui est légère et a une rigidité élevée, on peut empêcher une dispersion du flux magnétique par le boîtier et l'on peut obtenir un dispositif de commutation qui permet de générer une
force électromagnétique avec une bonne efficacité.
(6) Dans une forme de réalisation préférée, le boîtier a des fentes ou des rainures s'étendant radialement formées sur une surface du boîtier en regard d'une bobine mobile. En conséquence, on peut supprimer les pertes par courants de Foucault à travers le boîtier et on peut obtenir un dispositif de commutation qui peut générer efficacement une
force électromagnétique et a une bonne sensibilité.
(7) Un matériau isolant de l'électricité peut être disposé entre le boîtier et la bobine mobile. En conséquence, la rupture de l'isolation entre la bobine mobile et le boîtier qui est due à un impact provoqué par une opération à vitesse élevée peut être empêchée et l'on peut obtenir un
dispositif de commutation de fiabilité et de sécurité élevées.
(8) Un noyau ferromagnétique peut être prévu sur le côté interne radial de la bobine mobile. En conséquence, la densité du flux peut être augmentée de manière efficace et l'on peut obtenir un dispositif de commutation qui peut générer une force de répulsion électromagnétique élevée et a une bonne vitesse de réaction et peut effectuer une opération d'ouverture de contacts ou une opération de
fermeture de contact avec certitude.
(9) Le boîtier peut comprendre un moyeu sur le côté radial interne du boîtier. Le moyeu augmente la rigidité du boîtier et l'on peut obtenir un dispositif de commutation qui peut résister aux forces d'impact et
a une fiabilité élevée.
(10) Le moyeu peut être équipé d'une pluralité de saillies s'étendant radialement dans le noyau. En conséquence, la rigidité de la bobine mobile est augmentée, les courants de Foucault générés dans le noyau peuvent être interrompus par les saillies et les pertes par courants de Foucault peuvent être réduites. En même temps, on peut obtenir un dispositif de commutation qui peut augmenter efficacement la densité du flux. (11) Un matériau isolant de l'électricité peut être disposé entre le moyeu et le noyau. En conséquence, les courants de Foucault qui sont générés dans le noyau électromagnétique peuvent être interrompus avec certitude et on peut obtenir un dispositif de
commutation qui réduit les pertes par courants de Foucault.
(12) dans une forme de réalisation préférée, le boîtier a une épaisseur dans la direction axiale qui est plus importante sur son côté radial interne que sur son côté radial externe. En conséquence, le côté radial interne du boîtier auquel les contraintes et les moments les plus importants sont appliqués peut être renforcé et l'on peut obtenir un dispositif de commutation qui a une bobine mobile qui
peut résister efficacement aux contraintes et aux moments.
(13) Dans une autre forme de réalisation préférée, le boîtier a une épaisseur qui est plus faible sur un côté faisant face à une bobine fixe que sur le côté opposé du boîtier. En conséquence, la distance entre la bobine mobile et une bobine fixe peut être réduite tout en maintenant la rigidité de la bobine mobile, et l'on peut obtenir un dispositif de commutation qui peut générer de manière efficace une
force électromagnétique et a une bonne sensibilité.
Claims (15)
1. Dispositif de commutation comprenant une partie de commutation (3) ayant un contact fixe (1) et un contact mobile (2) qui peut se déplacer par rapport au contact fixe (1) entre une position ouverte et une position fermée afin d'ouvrir et de fermer la partie de commutation (3); un arbre mobile (5) connecté selon une liaison motrice au contact mobile (2); et un mécanisme d'actionnement (9) connecté selon une liaison motrice à l'arbre mobile (5) et déplaçant l'arbre mobile (5) afin d'ouvrir et de fermer la partie de commutation (3) et comprenant une bobine mobile plate (10) connectée opérationnellement avec l'arbre mobile (5), une bobine fixe (12) en regard de la bobine mobile (10), et un renfort de bobine qui augmente la rigidité de la bobine mobile (10) à l'encontre des forces
appliquées dans la direction axiale de l'arbre mobile (5).
2. Dispositif de commutation selon la revendication 1, dans lequel la bobine mobile (10) a un diamètre extérieur qui est d'environ 9-11 fois son épaisseur.
3. Dispositif de commutation selon la revendication 1, dans lequel le renfort de bobine comprend une résine moulée autour de la bobine mobile (10).
4. Dispositif de commutation selon la revendication 1, dans lequel
le renfort de bobine comprend un vernis appliqué à la bobine mobile (10).
5. Dispositif de commutation selon la revendication 1, dans lequel le renfort de bobine comprend un boîtier (31) contenant la bobine mobile (10) .
6. Dispositif de commutation selon la revendication 5, dans lequel
le boîtier (31) comprend un métal non magnétique.
7. Dispositif de commutation selon la revendication 6, dans lequel le boîtier (31) a des fentes (32) s'étendant radialement sur une de ses
surfaces qui est en regard de la bobine fixe (12).
8. Dispositif de commutation selon la revendication 6, dans lequel le boîtier (31) a des rainures (32) s'étendant radialement sur une de ses
surfaces qui est en regard de la bobine fixe (12).
4% 2815461
9. Dispositif de commutation selon la revendication 5, comprenant un matériau isolant électriquement disposé entre le boîtier (31) et la bobine
mobile (10).
10. Dispositif de commutation selon la revendication 1, comprenant un noyau ferromagnétique entouré par la bobine mobile (10).
11. Dispositif de commutation selon la revendication 5, dans lequel le boîtier (31) comprend un moyeu (34) disposé sur une partie radiale
interne de la bobine mobile (10).
12. Dispositif de commutation selon la revendication 10, dans lequel le boîtier (31) comprend un moyeu (34) disposé sur une partie radiale interne de la bobine mobile (10) et une pluralité de saillies (35) s'étendant
radialement du moyeu (34), chaque saillie s'étendant dans le noyau.
13. Dispositif de commutation selon la revendication 12, comprenant un matériau isolant électriquement disposé entre le moyeu (34)
et le noyau.
14. Dispositif de commutation selon la revendication 5, dans lequel une épaisseur du boîtier (31) dans sa direction axiale est plus grande dans sa
partie interne radiale que dans sa partie externe radiale.
15. Dispositif de commutation selon la revendication 5, dans lequel le boîtier (31) a une épaisseur sur un de ses côtés qui est regard de la bobine
fixe (12) qui est plus petite que l'épaisseur sur le côté opposé du boîtier (31).
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