FR2976398A1

FR2976398A1 - Dispositif d'actionnement electromagnetique employe dans un appareil electrique interrupteur.

Info

Publication number: FR2976398A1
Application number: FR1155083A
Authority: FR
Inventors: Charles Blondel; Dimitrios Ladas
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2012-12-14
Anticipated expiration: 2031-06-10
Also published as: FR2976398B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'actionnement électromagnétique destiné à être employé dans un appareil électrique interrupteur. Ce dispositif comporte : - un premier actionneur électromagnétique (1) comportant une partie fixe (10) et une partie mobile (11) actionnable entre une position ouverte (X ) et une position fermée (Y ), - un second actionneur électromagnétique (2) comportant une partie fixe (20) et une partie mobile (21) actionnable entre une position ouverte (X ) et une position fermée (Y ), - des moyens d'entraînement (3, 30) fixés sur la partie mobile (11) du premier actionneur électromagnétique (1) et coopérant avec la partie mobile (21) du second actionneur électromagnétique (2) pour entraîner la partie mobile (21) du second actionneur électromagnétique (2) vers une position intermédiaire (Z ) située entre sa position ouverte (X ) et sa position fermée (Y ) et distincte de celles-ci, la position intermédiaire (Z ) étant atteinte lorsque la partie mobile (11) du premier actionneur (1) est en position fermée (Y ).

Description

Dispositif d'actionnement électromagnétique employé dans un appareil électrique interrupteur

Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif d'actionnement électromagnétique employé dans un appareil électrique interrupteur. Etat de la technique Pour rappel, un appareil électrique interrupteur de type contacteur, par 1 o exemple de type tripolaire, comporte un actionneur électromagnétique doté d'une bobine de commande, d'une partie fixe et d'une partie mobile. Lorsqu'un courant suffisant est injecté dans la bobine de commande, la partie mobile se déplace en direction de la partie fixe en allant à l'encontre d'un ressort de rappel. Le contacteur comporte en outre un organe mobile mis en mouvement par l'actionneur et portant 15 pour chaque pôle au moins un contact mobile apte à se déplacer par rapport à un contact fixe entre un état ouvert et un état fermé grâce à l'actionneur. A l'état fermé, chaque contact mobile est écrasé contre le contact fixe correspondant à l'aide d'un ressort de pôle. Dans un appareil électrique interrupteur, si la course de fermeture des 20 contacts est importante, l'actionneur électromagnétique doit présenter une course d'actionnement qui est également importante. Pour cela, l'actionneur électromagnétique doit forcément être plus volumineux et consommer un fort courant pour pouvoir déplacer sa partie mobile. Le but de l'invention est de proposer un dispositif d'actionnement 25 électromagnétique employé dans un appareil électrique interrupteur qui soit particulièrement compact, même si la course d'actionnement doit être importante, et qui permet une faible consommation d'énergie lors de sa fermeture ou lors de son maintien à l'état fermé. 30 Exposé de l'invention Ce but est atteint par un dispositif d'actionnement électromagnétique destiné à être employé dans un appareil électrique interrupteur, comportant : un premier actionneur électromagnétique comportant une partie fixe et une partie mobile actionnable en translation par rapport à la partie fixe entre une position ouverte et une position fermée, un second actionneur électromagnétique comportant une partie fixe et une partie mobile actionnable en translation par rapport à la partie fixe entre une position ouverte et une position fermée, le dispositif comportant également : des moyens d'entraînement fixés sur la partie mobile du premier actionneur électromagnétique et coopérant avec la partie mobile du 1 o second actionneur électromagnétique pour entraîner la partie mobile du second actionneur électromagnétique vers une position intermédiaire située entre sa position ouverte et sa position fermée et distincte de celles-ci, la position intermédiaire étant atteinte lorsque la partie mobile du premier actionneur est en position fermée. 15 Selon une particularité de l'invention, le second actionneur électromagnétique comporte des moyens de rappel mécanique agencés entre sa partie mobile et sa partie fixe. Selon une autre particularité, le premier actionneur électromagnétique comporte des moyens de rappel mécanique agencés entre sa partie mobile et sa 20 partie fixe. Selon une autre particularité, le premier actionneur électromagnétique comporte une première distance d'entrefer définie entre sa partie fixe et sa partie mobile et le second actionneur électromagnétique comporte une seconde distance d'entrefer définie entre sa partie fixe et sa partie mobile. Préférentiellement, la 25 première distance d'entrefer, lorsque la partie mobile du premier actionneur électromagnétique est en position ouverte, est inférieure à la seconde distance d'entrefer lorsque la partie mobile du second actionneur électromagnétique est en position ouverte. Selon l'invention, les moyens d'entraînement comportent par exemple un 30 mécanisme de came et de suiveur de came réalisé sur la partie mobile du second actionneur électromagnétique et sur un montant fixé à la partie mobile du premier actionneur électromagnétique. Selon une autre particularité, le premier actionneur électromagnétique comporte une première bobine de commande et le second actionneur 35 électromagnétique comporte une seconde bobine de commande, la première bobine de commande et la seconde bobine de commande étant connectées à une source d'alimentation. Selon une autre particularité, le dispositif comporte des moyens de commande de la première bobine de commande et de la seconde bobine de commande configurés pour appliquer une séquence de fonctionnement comportant les étapes suivantes : alimentation de la première bobine de commande pour actionner la partie mobile du premier actionneur électromagnétique de sa position ouverte jusqu'à sa position fermée, 1 o alimentation de la seconde bobine de commande pour actionner la partie mobile du second actionneur électromagnétique de sa position intermédiaire jusqu'à sa position fermée, coupure de l'alimentation de la première bobine de commande et maintien de l'alimentation de la seconde bobine de commande. 15 Selon une autre particularité, les moyens de commande comportent un premier interrupteur connecté en série avec la première bobine de commande et un second interrupteur connecté en série avec la seconde bobine de commande. L'invention concerne un appareil électrique interrupteur comportant au moins un pôle électrique comprenant un organe mobile portant au moins un contact 20 électrique mobile et actionnable entre une position d'ouverture et une position de fermeture par rapport à un contact électrique fixe, l'appareil électrique interrupteur comportant un dispositif d'actionnement électromagnétique conforme à celui défini ci-dessus, son organe mobile étant actionnable en translation entre sa position d'ouverture et sa position de fermeture ou entre sa position de fermeture et sa position 25 d'ouverture par la partie mobile du second actionneur électromagnétique. Selon l'invention, l'appareil électrique interrupteur est par exemple de type contacteur électromécanique. Brève description des figures 30 D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit faite en regard des dessins annexés dans lequels : la figure 1 représente, de manière schématique, le dispositif d'actionnement électromagnétique de l'invention, le dispositif étant associé à un pont de contacts mobiles, les figures 2A à 2C illustrent la séquence de fonctionnement du dispositif d'actionnement électromagnétique représenté en figure 1, la figure 3 représente une réalisation possible du dispositif d'actionnement électromagnétique de l'invention, la figure 4 représente un schéma simplifié du circuit de commande employé dans le dispositif d'actionnement électromagnétique de l'invention, la figure 5 illustre par des diagrammes le principe de fonctionnement du dispositif d'actionnement électromagnétique de l'invention. Description détaillée d'au moins un mode de réalisation L'invention concerne un dispositif d'actionnement électromagnétique comportant deux actionneurs électromagnétiques couplés mécaniquement et désignés ci-après premier actionneur électromagnétique 1 et second actionneur 15 électromagnétique 2. En référence à la figure 1, le premier actionneur électromagnétique 1 comporte une partie fixe 10 et une partie mobile 11 actionnable en translation par rapport à la partie fixe 10 entre deux positions extrêmes distinctes désignées position ouverte X, et position fermée Y,. Le premier actionneur électromagnétique 1 comporte 20 une première bobine de commande L, alimentée pour commander l'actionnement de la partie mobile 11 de sa position ouverte X, jusqu'à sa position fermée Y, et des moyens de rappel mécanique constitués d'un premier ressort hélicoïdal R, agencé pour entraîner la partie mobile 11 de sa position fermée Y, vers sa position ouverte X, lorsque l'alimentation de la première bobine de commande L, est coupée. 25 De même, le second actionneur électromagnétique 2 comporte une partie fixe 20 et une partie mobile 21 actionnable en translation par rapport à la partie fixe 20 entre deux positions extrêmes distinctes désignées position ouverte X2 et position fermée Y2. Le second actionneur électromagnétique 2 comporte une seconde bobine de commande L2 alimentée pour commander l'actionnement de la partie mobile 21 de 30 sa position ouverte X2 jusqu'à sa position fermée Y2 et des moyens de rappel mécanique constitués d'un second ressort hélicoïdal R2 agencé pour entraîner la partie mobile 21 de sa position fermée Y2 vers sa position ouverte X2 lorsque l'alimentation de la seconde bobine de commande L2 est coupée. 10 Selon l'invention, le premier actionneur électromagnétique 1 et le second actionneur électromagnétique 2 peuvent être d'une taille identique ou de tailles différentes. En référence à la figure 4, la première bobine de commande L, et la seconde bobine de commande L2 sont par exemple connectées en parallèle dans un circuit électrique de commande et le dispositif d'actionnement électromagnétique comporte des moyens de commande comprenant par exemple un premier interrupteur K, connecté en série avec la première bobine de commande L, et un second interrupteur K2 connecté en série avec la seconde bobine de commande L2. Les moyens de 1 o commande comportent par ailleurs une source d'alimentation connectée à deux bornes Al, A2 du circuit de commande et destinée à appliquer une tension de commande à la première bobine de commande L, et à la seconde bobine de commande L2. Les moyens de commande comportent également un microcontrôleur UC destiné à appliquer une séquence de commande mémorisée permettant de 15 synchroniser l'actionnement du premier actionneur électromagnétique 1 et du second actionneur électromagnétique 2. En référence aux figures 1 et 3, le dispositif d'actionnement comporte également des moyens d'entraînement 3, 30 fixés d'une part à la partie mobile 11 du premier actionneur électromagnétique 1 et coopérant d'autre part avec la partie mobile 20 21 du second actionneur électromagnétique 2. Ces moyens d'entraînement 3, 30 sont destinés à permettre d'entraîner mécaniquement la partie mobile 21 du second actionneur électromagnétique 2 par le mouvement de la partie mobile 11 du premier actionneur électromagnétique 1 lors du passage de cette dernière de sa position ouverte à sa position fermée réalisée par l'injection d'un courant de commande i, dans 25 la première bobine de commande L,. Selon l'invention, les moyens d'entraînement 3, 30 sont agencés pour exercer une poussée sur la partie mobile 21 du second actionneur électromagnétique 2 afin de l'entraîner jusqu'à une position intermédiaire Z2 située entre sa position ouverte X2 et sa position fermée Y2 et distincte de celles-ci. Cette position intermédiaire Z2 est 30 atteinte par la partie mobile 21 du second actionneur électromagnétique 2 lorsque la partie mobile 11 du premier actionneur électromagnétique 1 est en position fermée Y,, c'est-à-dire en butée contre sa partie fixe 10. L'entraînement est réalisé sur une partie de la course de fermeture de la partie mobile 21 du second actionneur électromagnétique 2, la fin de la course de fermeture de la partie mobile 21 du second 35 actionneur électromagnétique 2 étant réalisée par la seule injection d'un courant de commande i2 dans la seconde bobine de commande L2 du second actionneur électromagnétique 2. Les moyens d'entraînement 3, 30 peuvent prendre différentes configurations selon le positionnement des deux actionneurs électromagnétiques 1, 2 l'un par rapport à l'autre. Les deux actionneurs électromagnétiques 1, 2 peuvent être positionnés l'un à côté de l'autre avec leur partie fixe 10 dans un même plan horizontal (figure 1) ou positionnés l'un au-dessus de l'autre, suivant un même axe (figure 3). Selon l'invention, les moyens d'entraînement 3, 30 doivent être fixés sur la partie mobile du premier actionneur électromagnétique et agencés pour : venir pousser sur la partie mobile 21 du second actionneur électromagnétique 2 lors de la fermeture de la partie mobile 11 du premier actionneur électromagnétique 1, laisser remonter la partie mobile 11 du premier actionneur électromagnétique 1 jusqu'à sa position ouverte X, lorsque l'entraînement de la partie mobile 21 du second actionneur électromagnétique 2 est terminé, et laisser un degré de liberté en translation à la partie mobile 21 du second actionneur électromagnétique 2 pour que celle-ci se déplace jusqu'à sa position fermée. 20 La figure 3 montre un exemple de réalisation possible des moyens d'entraînement 30 lorsque les deux actionneurs électromagnétiques 1, 2 sont superposés. Les moyens d'entraînement 30 représentés sur la figure 3 comportent deux montants 300 parallèles fixés par une première extrémité à la partie mobile 11 du premier actionneur électromagnétique 1. A leur deuxième extrémité, chaque montant 25 300 comporte une ouverture oblongue 301 servant de came. La partie mobile 21 du second actionneur électromagnétique 2 comporte deux axes 210 aptes à coulisser chacun dans une ouverture oblongue différente réalisée sur un montant 300, les deux axes 210 servant de suiveur de came. L'ouverture oblongue 301 est réalisée de manière à permettre une translation de la partie mobile 21 du second actionneur 30 électromagnétique 2 de sa position ouverte X2 jusqu'à sa position fermée Y2, en passant par sa position intermédiaire Z2. Selon l'invention, une première distance d'entrefer d, est définie entre la partie fixe 10 et la partie mobile 11 du premier actionneur électromagnétique 1 et une 15 seconde distance d'entrefer d2 est définie entre la partie fixe 20 et la partie mobile 21 du second actionneur électromagnétique 2 (figures 1 et 2A). Avantageusement, lorsque la partie mobile 11 du premier actionneur électromagnétique 1 est en position ouverte X, et la partie mobile 21 du second actionneur électromagnétique 2 est en position ouverte X2, la première distance d'entrefer d, est inférieure à la seconde distance d'entrefer d2, ce qui permet à la partie mobile 21 du second actionneur électromagnétique 2 d'atteindre sa position intermédiaire Z2 lorsque la partie mobile 11 du premier actionneur électromagnétique 1 a atteint sa position fermée Y,.

En liaison avec les figures 2A à 2C et les figures 4 et 5, la séquence de commande appliquée par les moyens de commande pour la fermeture du dispositif d'actionnement électromagnétique est par exemple la suivante : A t<to, les deux interrupteurs K,, K2 sont à l'état ouvert, aucun courant ne circule dans les deux bobines de commande L,, L2 et la partie mobile 11 du premier actionneur électromagnétique est en position ouverte X, et la partie mobile 21 du second actionneur électromagnétique 2 est en position ouverte X2 (figure 2A). Entre to et t1, le premier interrupteur K, est à l'état fermé et le second interrupteur K2 est à l'état ouvert. Un courant i, alimente donc la première bobine de commande L, entraînant le déplacement de la partie mobile 11 du premier actionneur électromagnétique 1 de sa position ouverte X, vers sa position fermée Y,. Grâce aux moyens d'entraînement 3, la partie mobile 11 du premier actionneur électromagnétique 1 entraîne mécaniquement la partie mobile 21 du second actionneur 25 électromagnétique 2. A t1, la partie mobile 11 du premier actionneur électromagnétique 1 atteint sa position fermée Y, et la partie mobile 21 du second actionneur électromagnétique 2 atteint sa position intermédiaire Z2 et est maintenue dans cette position intermédiaire Z2 par l'action du premier actionneur 30 électromagnétique 1. Entre t, et t2, la partie mobile 11 du premier actionneur électromagnétique 1 est maintenue en position fermée grâce à l'injection du courant i, dans la première bobine de commande L, et la partie mobile 21 du second actionneur électromagnétique 2 est maintenue dans sa position 20 intermédiaire Z2 grâce à l'action mécanique exercée par la partie mobile 11 du premier actionneur électromagnétique 1 via les moyens d'entraînement 3 (figure 2B), cet effort mécanique étant suffisant pour compresser le second ressort hélicoïdal R2.

A t2 (t2 pouvant être égal à t1), le second interrupteur K2 est commandé à l'état fermé et le premier interrupteur K, est commandé à l'état ouvert. Entre t2 et t3, un courant i2 circule à travers la seconde bobine de commande L2 entraînant le déplacement de la partie mobile 21 du second actionneur électromagnétique 2 de sa position intermédiaire Z2 vers sa position fermée Y2. La partie mobile 11 du premier actionneur électromagnétique 1 est rappelée vers sa position ouverte X, par le premier ressort hélicoïdal R,. A t>t3, la partie mobile 21 du second actionneur électromagnétique 2 est maintenue en position fermée par l'injection d'un courant de maintien dans la seconde bobine de commande L2. La partie mobile 11 du premier actionneur électromagnétique 1 est en position ouverte (figure 2C). Dans une variante de réalisation, entre to et t1, un courant de commande peut également être injecté à travers la seconde bobine de commande L2 de sorte que la partie mobile 21 du second actionneur électromagnétique 2 est à la fois actionnée par 20 entraînement mécanique par le mouvement de la partie mobile 11 du premier actionneur électromagnétique 1 et par effet électromagnétique grâce au courant i2 injecté dans la seconde bobine de commande L2. En référence à la figure 1, le dispositif d'actionnement électromagnétique décrit ci-dessus pourra notamment être employé dans un appareil électrique 25 interrupteur, par exemple de type contacteur électromécanique. Un contacteur électromécanique comporte par exemple plusieurs pôles électriques, chaque pôle étant doté d'un organe mobile portant au moins un contact mobile 40 actionnable par rapport à un contact fixe 41 entre une position d'ouverture des contacts et une position de fermeture des contacts afin d'ouvrir ou de fermer un circuit électrique. Un ressort 5 30 de pression des contacts est également prévu pour venir écraser les contacts lorsque la partie mobile 21 du second actionneur électromagnétique est en position fermée. Comme représenté sur la figure 1, l'organe mobile est par exemple un pont mobile 4 à rupture double actionnable en translation entre la position d'ouverture des contacts et la position de fermeture des contacts. Selon l'invention, la partie mobile 21 du second 15 actionneur électromagnétique 2 est reliée mécaniquement au pont mobile 4, pour l'actionner en translation par rapport aux contacts fixes entre sa position d'ouverture et sa position de fermeture si les contacts sont de type normalement ouvert (NO pour "Normally Opened") ou entre sa position de fermeture et sa position d'ouverture si les contacts sont de type normalement fermé (NC pour "Normally Closed"). La longueur de la course de fermeture de la partie mobile 21 du second actionneur électromagnétique 2 est adaptée à la longueur de la course de fermeture des contacts électriques et à la longueur de la course d'écrasement des contacts par compression du ressort 5 de pression des contacts. 1 o L'architecture du dispositif d'actionnement électromagnétique de l'invention est particulièrement compacte et permet de limiter la consommation d'énergie électrique lors du maintien à l'état fermé des contacts car seul le second actionneur électromagnétique 2 reste alimenté.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif d'actionnement électromagnétique destiné à être employé dans un appareil électrique interrupteur, comportant : un premier actionneur électromagnétique (1) comportant une partie fixe (10) et une partie mobile (11) actionnable en translation par rapport à la partie fixe (10) entre une position ouverte (X,) et une position fermée (Y,), un second actionneur électromagnétique (2) comportant une partie fixe (20) et une partie mobile (21) actionnable en translation par rapport à la partie fixe (20) entre une position ouverte (X2) et une position fermée (Y2), caractérisé en ce que le dispositif comporte : des moyens d'entraînement (3, 30) fixés sur la partie mobile (11) du premier actionneur électromagnétique (1) et coopérant avec la partie mobile (21) du second actionneur électromagnétique (2) pour entraîner la partie mobile (21) du second actionneur électromagnétique (2) vers une position intermédiaire (Z2) située entre sa position ouverte (X2) et sa position fermée (Y2) et distincte de celles-ci, la position intermédiaire (Z2) étant atteinte lorsque la partie mobile (11) du premier actionneur (1) est en position fermée (Y,).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second actionneur électromagnétique (2) comporte des moyens de rappel mécanique agencés entre sa partie mobile (21) et sa partie fixe (20). 25
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier actionneur électromagnétique (1) comporte des moyens de rappel mécanique agencés entre sa partie mobile (11) et sa partie fixe (10).
4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier 30 actionneur électromagnétique (1) comporte une première distance d'entrefer (d,) définie entre sa partie fixe (10) et sa partie mobile (11), en ce que le second actionneur électromagnétique (2) comporte une seconde distance d'entrefer (d2) définie entre sa partie fixe (20) et sa partie mobile (21) et en ce que la première distance d'entrefer (d,) lorsque la partie mobile (11) du premier actionneur 10 15 20 électromagnétique (1) est en position ouverte (X,) est inférieure à la seconde distance d'entrefer (d2) lorsque la partie mobile (21) du second actionneur électromagnétique (2) est en position ouverte (X2).
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement (30) comportent un mécanisme de came et de suiveur de came réalisé sur la partie mobile (21) du second actionneur électromagnétique (2) et sur un montant (300) fixé à la partie mobile (11) du premier actionneur électromagnétique (1).
6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier actionneur électromagnétique (1) comporte une première bobine de commande (L,), en ce que le second actionneur électromagnétique (2) comporte une seconde bobine de commande (L2) et en ce que la première bobine de commande (L,) et la seconde bobine de commande (L2) sont connectées à une source d'alimentation.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de commande de la première bobine de commande (L,) et de la seconde bobine de commande (L2) configurés pour appliquer une séquence de fonctionnement comprenant les étapes suivantes : alimentation de la première bobine de commande (L,) pour actionner la partie mobile (11) du premier actionneur électromagnétique (1) de sa position ouverte (X,) jusqu'à sa position fermée (Y,), - alimentation de la seconde bobine de commande (L2) pour actionner la partie mobile (21) du second actionneur électromagnétique (2) de sa position intermédiaire (Z2) jusqu'a sa position fermée (Y2), - coupure de l'alimentation de la première bobine de commande (L,) et maintien de l'alimentation de la seconde bobine de commande (L2).
8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les moyens de commande comportent un premier interrupteur (K,) connecté en série avec la première bobine de commande (L,) et un second interrupteur (K2) connecté en série avec la seconde bobine de commande (L2).
9. Appareil électrique interrupteur comportant au moins un pôle électrique comportant un organe mobile portant au moins un contact électrique mobile (40) et actionnable entre une position d'ouverture et une position de fermeture par rapport à un contact électrique fixe (41), caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'actionnement électromagnétique conforme à celui défini dans l'une des revendications 1 à 8 et en ce que l'organe mobile est actionnable en translation entre sa position d'ouverture et sa position de fermeture ou entre sa position de fermeture et sa position d'ouverture par la partie mobile (21) du second actionneur électromagnétique (2).
10. Appareil électrique interrupteur selon la revendication 8, caractérisé en ce 1 o qu'il est de type contacteur électromécanique.