WO2000074088A1 - Electro-aimant a faible consommation - Google Patents

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WO2000074088A1
WO2000074088A1 PCT/IB2000/000622 IB0000622W WO0074088A1 WO 2000074088 A1 WO2000074088 A1 WO 2000074088A1 IB 0000622 W IB0000622 W IB 0000622W WO 0074088 A1 WO0074088 A1 WO 0074088A1
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WO
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coil
core
electromagnet
energy
pallet
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PCT/IB2000/000622
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English (en)
Inventor
Nicolas Fontaine
Thomas Seitz
Original Assignee
Landis & Gyr Communications S.A.R.L.
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1805—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current
    • H01F7/1811—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current demagnetising upon switching off, removing residual magnetism
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    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1872—Bistable or bidirectional current devices

Definitions

  • the present invention relates to electromagnets, more particularly an electromagnet with very low consumption.
  • rocker electromagnets There are two main categories of electromagnets: rocker electromagnets, and holding current electromagnets.
  • the first have two stable positions and pass from one to the other by a pulse in the corresponding coil. Thus, they only consume energy during the transition phases.
  • the rocking mechanism is bulky and requires resetting to zero before each use because the position of the rocker is not known.
  • the second category is the one that interests us in the context of this invention. It concerns electromagnets which, during the passage of current through their coil, attract a pallet which is in the magnetic circuit of the core of the coil. When the current ceases, the pallet returns to its original place, most of the time helped by a spring to be independent of gravity.
  • electromagnets are composed of a coil, a soft iron core, a frame and a pallet integral with the part to be moved. To attract the pallet against the soft iron core, it is necessary to pass a large current because the air gap, a consequence of the spacing of the pallet, is large.
  • a first solution has been proposed to reduce the current consumed by this type of electromagnet. It is based on the fact that the current required to maintain the pallet in the closed position is significantly lower than the current used to attract it against the core. To obtain this result, the nominal voltage applied to the coil is divided for example by five, after the time necessary for the movement of the pallet. The same result can be obtained by means of two windings, one for control and the other for maintenance.
  • the electromagnets of the state of the art suffer from two major drawbacks: their consumption and their cost.
  • a solution using hard iron cores using remanence to hold the pallet is described in document DE 4012810.
  • a demagnetization pulse is applied to the core.
  • the purpose of the present invention is to have an electromagnet requiring less energy for its action and economical manufacturing.
  • an electromagnet system comprising control means and an electromagnet, the latter comprising a coil, a movable pallet and a core made of a hard material such as ordinary steel and of a remanence such that once magnetized, it keeps the pallet in the closed position, characterized in that the control means include means for storing the magnetization energy to then apply it to the coil during the demagnetization of the core
  • hard material is meant a steel with a coercivity greater than 5 A / cm without heat treatment.
  • the core is magnetized so that the pallet is attracted in the closed position, and functions as a permanent magnet for holding the said pallet in this position.
  • no more current is necessary to keep the pallet in the closed position.
  • This execution also solves the price obstacle since the soft iron core is replaced by ordinary steel, therefore easy to machine. The only condition is to demagnetize the core to loosen the pallet.
  • the present invention also extends to a control system of a steel core electromagnet which uses the energy stored in the coil during magnetization of the core. This energy, which is recovered using a capacitor, is then used for the demagnetization process.
  • FIG. 1 shows a view of the mechanical parts of an electromagnet
  • FIG. 2 shows the control diagram of an electromagnet having a soft iron core
  • FIG. 4 shows a control diagram with demagnetization using a resonant circuit
  • FIG. 8 shows a special case where the main contact is connected to ground
  • an electromagnet which consists of a core N, a magnetic circuit C and the paddle P.
  • the coil (not shown) slides around the core N.
  • the pallet P with its return spring r is shown in its open position. It is pivotally mounted and can tilt to apply against the core N. The greater the distance between the core and the open pallet, the greater the energy required for its displacement.
  • the spring pulls the pallet in its open position, on the one hand to overcome the residual remanence of the core, and on the other hand so that the operation of the electromagnet is independent of gravity, therefore of its position in the space.
  • the supply of such an electromagnet can be done in a conventional manner, that is to say by a circuit delivering the current necessary for the attraction of the pallet.
  • this power supply must be capable of delivering currents which can reach, for example, 150 mA for a short period.
  • the peak current is delivered by a capacitor.
  • the DC power supply provides a maximum current of 20 mA, current which will charge the capacitance C through the resistor Ra.
  • the contact k is used to trigger the attraction of the pallet and it is the load of the capacity C which will magnetize the coil.
  • the coil is represented here by its inductive component L and its resistive component R.
  • a protective diode D prevents an increase in the voltage across the coil when opening the contact.
  • the energy to magnetize the magnet is accumulated in capacitor C.
  • the magnetization current is established through inductance L and resistance R.
  • the energy stored in the inductance at the point of interruption is equal to
  • the protection diode D can be replaced by a capacitor to form a resonant circuit RLC1.
  • Figure 5 shows us how the current in the coil decreases to zero, making several polarity reversals to demagnetize the core.
  • the ferromagnetic core After the attraction, the ferromagnetic core has an induction of remanence B R.
  • the induction follows the current by traversing the hysteresis loop several times in the direction of the arrows. The amplitude of the current decreases, the loop becomes smaller and the induction tends towards zero. In this way, the steel is demagnetized and the pallet peels off.
  • the electrical energy of the capacitor C1 of about 2 mJ, is added to the consumption of the magnet.
  • the capacitor C1 is charged during the magnetization of the coil. This has the consequence that during the opening of contact k, the energy accumulated in the coil must first depolarize the capacitor C1 and then charge it in reverse polarity. Thus, a large part of the energy of the coil is dissipated in this operation. In addition, this configuration does not allow the pallet to be held without current flowing through the coil.
  • the circuit diagram of FIG. 6 is applied.
  • the efficiency of the energy accumulated in the capacitor C1 is improved by a diode D connected in series with the capacitor C1.
  • This embodiment makes it possible to maintain the magnet in the state of attraction only by the remanence of the core and to cause the relaxation by means of a command.
  • the essential part of this assembly is based on the diode D, connected in series with the capacitor C1. It allows capacitor C1 to be separated from the negative pole during the magnetization process and, therefore, prevents it from being charged unnecessarily.
  • the energy stored in the coil is transferred through the diode D in the capacitor C1.
  • the magnet remains magnetized until contact k1 closes (holding function).
  • the capacitor C1 now polarized in the right direction, discharges into the coil by demagnetizing the armature of the core. Thanks to this configuration, the energy Em stored in the coil during magnetization is not lost but is used to release the pallet.
  • the capacitor C1 can also discharge over time through the leakage resistors.
  • the demagnetization capacitor C1 is charged at rest.
  • the capacitor C1 discharges very little, thanks to the presence of the resistor R2.
  • the capacitor is recharged by the energy stored in the coil (very fast process).
  • the voltage of the capacitor C1 is equalized, by the resistor R2, with the voltage of the main capacitor C.
  • the energy of the capacitor C1 preloaded to approximately 2 mJ is added to the consumption of the assembly.
  • all the energy of the capacitor C1 is used for demagnetization.
  • a current of a few mA passes through the resistor R2 and causes an additional energy consumption of 0.5 to 1 mJ.
  • Recharging of the capacitor C1 can also be carried out by interrupting the magnetization current after the minimum current bend (see Figure 3).
  • the contact k can be activated several times successively. If contact k is closed, the coil charges magnetic energy. After opening, it is transferred to the capacitor C1. The contact can be closed before the current I decreases to its minimum. The diagram in Figure 9 shows this process repeated several times.
  • the pumping phase P1 the voltage U across the terminals of the capacitor C1 increases. After each stroke, the voltage U across the capacitors C1 can be measured. When the voltage U reaches the required value, the process is stopped and the demagnetization phase P2 can then be carried out.
  • the yield is poor because the capacitor C1 is only charged during the opening of the contact k. A large part of the energy is lost unnecessarily for the re-magnetization of the coil.
  • the current during magnetization directly charges the capacitor C1 (for example 1 mF).
  • contact k must not be opened before full charging of capacitor C1. If the voltage across the capacitor C1 was too low, the latter can be recharged by actuating the contact k.
  • the magnitude of the current demagnetization can be adjusted using resistor R1. This assembly is more suitable for small power magnets.
  • This type of invention does not only apply to electromagnets but can also be used for the production of relays. Tests have shown that it is possible to reach working frequencies of the order of 50 Hz.
  • This invention also extends to a control module of an electromagnet having a core of ordinary steel.
  • This module includes all the elements necessary for magnetization and demagnetization of the nucleus.
  • This module may be available in the form of an intelligent integrated circuit. It receives simple commands such as open or close the electromagnet and manages the state of charge of the demagnetization capacity C1 based on the diagrams in Figures 6, 7 or 10.

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Abstract

Un électro-aimant comprend habituellement une bobine, un noyau en fer doux et une palette se déplaçant en fonction du champ magnétique induit dans la bobine. Afin d'abaisser les coûts de fabrication et réduire la consommation, en particulier lors du maintien de la palette en position fermée, on remplace le fer doux du noyau par de l'acier ordinaire. La palette est maintenue en position fermée par la rémanence du noyau. Pour réduire la consommation lors de la démagnétisation, l'énergie accumulée lors de la magnétisation est stockée dans une capacité C1 pour être appliquée à la bobine lors de la démagnétisation.

Description

ELECTRO-AIMANT A FAIBLE CONSOMMATION
La présente invention concerne les électro-aimants, plus particulièrement un électro-aimant à très faible consommation.
Il existe deux catégories principales d'électro-aimant: les électro-aimants à bascule, et les électro-aimants à courant de maintien. Les premiers ont deux positions stables et passent de l'une à l'autre par une impulsion dans la bobine correspondante. Ainsi, ils ne consomment de l'énergie que dans les phases de transition. Le mécanisme de bascule est encombrant et nécessite une remise à zéro avant chaque utilisation du fait que la position de la bascule n'est pas connue.
La deuxième catégorie est celle qui nous intéresse dans le cadre de cette invention. Elle concerne les électro-aimants qui, lors du passage du courant dans leur bobine, attirent une palette qui se trouve dans le circuit magnétique du noyau de la bobine. Lorsque le courant cesse, la palette reprend sa place initiale, la plupart du temps aidée par un ressort pour être indépendante de la gravité.
Ces électro-aimants sont composés d'une bobine, d'un noyau en fer doux, d'une armature et d'une palette solidaire de la pièce à déplacer. Pour attirer la palette contre le noyau en fer doux, il faut faire passer un courant important du fait que l'entrefer, conséquence de l'écartement de la palette, est grand.
Une première solution a été proposée pour diminuer le courant consommé par ce type d'électro-aimant. Elle est basée sur le fait que le courant nécessaire pour le maintien de la palette dans la position fermée est nettement plus faible que le courant servant à l'attirer contre le noyau. Pour obtenir ce résultat, la tension nominale appliquée à la bobine est divisée par exemple par cinq, après le temps nécessaire au déplacement de la palette. On peut obtenir le même résultat par l'intermédiaire de deux enroulements, l'un pour la commande et l'autre pour le maintien. Les électro-aimants de l'état de la technique souffrent de deux inconvénients majeurs: leur consommation et leur coût. Bien que la solution exposée ci- dessus apporte une nette amélioration par rapport aux électro-aimants initiaux, la consommation reste un élément non négligeable, en particulier pour des applications où le courant est limité, par exemple les systèmes fonctionnant sur piles ou connectés à une ligne téléphonique.
En ce qui concerne le coût de tels électro-aimants, il reste élevé du fait de l'utilisation de matériau à faible rémanence. On utilise usuellement des alliages de faible coercivité de type Fer/Nickel. En effet, de tels alliages sont nécessaires pour empêcher la bobine d'agir comme aimant permanent, ce qui interdirait à la palette de revenir dans sa position initiale. De plus, un traitement thermique de ces matériaux après usinage mécanique est toujours nécessaire. Ce traitement thermique cause des déformations qui ne peuvent plus être corrigées après coup sans altérer les caractéristiques magnétiques. Les tolérances de fabrication étant très serrées, elles entraînent des coûts de production élevés.
Une solution utilisant des noyaux en fer dur utilisant la rémanence pour le maintien de la palette est décrit dans le document DE 4012810. Afin de relâcher la palette on applique une impulsion de démagnétisation au noyau.
Le but de la présente invention est de disposer d'un électro-aimant nécessitant moins d'énergie pour son action et de fabrication économique.
Ce but est pleinement atteint par un système à électro-aimant comprenant des moyens de commande et un électro-aimant, celui-ci comprenant une bobine, une palette mobile et un noyau en un matériau dur tel que l'acier ordinaire et d'une rémanence telle qu'une fois magnétisé, il maintient la palette en position fermée, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent des moyens pour stocker l'énergie de magnétisation pour l'appliquer ensuite sur la bobine lors de la démagnétisation de noyau
Par matériau dur, on entend un acier d'une coercivité supérieure à 5 A/cm sans traitement thermique. Par l'utilisation d'un tel matériau, le noyau est magnétisé de telle sorte que la palette est attirée en position fermée, et fonctionne comme aimant permanent pour le maintien de ladite palette dans cette position. Ainsi, plus aucun courant n'est nécessaire pour conserver la palette en position fermée. Cette exécution résout également l'obstacle du prix puisque le noyau en fer doux est remplacé par de l'acier ordinaire, donc facile à usiner. La seule condition est de démagnétiser le noyau pour relâcher la palette.
Pour cette opération il est connu de faire passer un champ alternatif décroissant dans le noyau. Dans la pratique, une seule inversion du champ dans la bobine permet de démagnétiser suffisamment le noyau pour que la palette soit relâchée. Il faut se rappeler que la palette est munie d'un ressort de rappel.
La présente invention s'étend également à un système de commande d'un électro-aimant à noyau d'acier qui utilise l'énergie emmagasinée dans la bobine pendant la magnétisation du noyau. Cette énergie qui est récupérée à l'aide d'un condensateur, est utilisée ensuite pour le processus de démagnétisation.
Il est connu de placer une diode en parallèle avec la bobine de l'électro-aimant afin d'absorber la surtension provoquée par l'interruption du courant dans la bobine. Le but de la présente invention est de récupérer cette énergie dans une capacité pour qu'au moment où l'on souhaite relâcher la palette, on utilise cette énergie pour appliquer une tension inverse à la bobine afin d'obtenir un champ magnétique inverse dans le noyau. Bien que la démagnétisation complète nécessite plusieurs inversions de polarité, une simple inversion de polarité permet de démagnétiser le noyau suffisamment pour que le ressort de rappel de la palette puisse lutter contre la rémanence résiduelle du noyau.
L'invention sera mieux comprise grâce à la description détaillée qui va suivre en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
- la Figure 1 représente une vue des pièces mécaniques d'un électro-aimant; - la Figure 2 représente le schéma de commande d'un électro-aimant possédant un noyau en fer doux;
- la Figure 3 représente le courant dans la bobine pendant la phase d'attraction;
- la Figure 4 représente un schéma de commande avec démagnétisation à l'aide d'un circuit résonant;
- la Figure 5 représente la courbe du processus de démagnétisation correspondant au fonctionnement du schéma de la Figure 4;
- les Figures 6 et 7 représentent deux schémas de commande avec démagnétisation à l'aide d'un contact supplémentaire;
- la Figure 8 représente un cas particulier où le contact principal est relié à la masse;
- la Figure 9 représente le fonctionnement de la "pompe électromagnétique" correspondant au fonctionnement du schéma de la Figure 6;
- la Figure 10 représente une variante pour les applications de petite puissance.
Sur la Figure 1 , on distingue clairement les différents éléments d'un électroaimant qui se compose d'un noyau N, d'un circuit magnétique C et de la palette P. La bobine (non représentée) se glisse autour du noyau N. La palette P avec son ressort de rappel r est représentée dans sa position ouverte. Elle est montée pivotante et peut basculer pour s'appliquer contre le noyau N. Plus la distance entre le noyau et la palette ouverte est grande, plus l'énergie nécessaire pour son déplacement sera élevée. Le ressort tire la palette dans sa position ouverte, d'une part pour vaincre la rémanence résiduelle du noyau, et d'autre part pour que le fonctionnement de l'électro-aimant soit indépendant de la gravité, donc de sa position dans l'espace. L'alimentation d'un tel électro-aimant peut se faire d'une manière classique c'est-à-dire par un circuit délivrant le courant nécessaire à l'attraction de la palette. Du fait que le courant lors de la fermeture du contact k est grand, cette alimentation doit être capable de délivrer des courants qui peuvent atteindre par exemple 150 mA pendant une courte période. Une variante plus intéressante est utilisée dans la présente invention dans laquelle le courant de pointe est délivré par une capacité. Selon l'exemple de la Figure 2, l'alimentation DC fourni un courant maximum de 20 mA, courant qui va charger la capacité C à travers la résistance Ra. Le contact k sert à déclencher l'attraction de la palette et c'est la charge de la capacité C qui ira magnétiser la bobine. Cette configuration est également utilisée dans les Figures 4, 6, 7 et 10. La bobine est ici représentée par sa composante inductive L et sa composante résistive R.
Une diode de protection D empêche une élévation de la tension aux bornes de la bobine lors de l'ouverture du contact. Avant la fermeture du contact k, l'énergie pour magnétiser l'aimant est accumulée dans le condensateur C. Le contact k fermé, le courant de magnétisation, correspondant au diagramme de la Figure 3, s'établit à travers l'inductance L et la résistance R.
On peut observer sur la Figure 3 que, une fois un maximum de courant atteint, celui-ci diminue jusqu'à ce que la palette se soit fermée, puis augmente, suivant une fonction exponentielle correspondant à l'inductance du circuit magnétique fermé. Au minimum de la courbe, le processus de magnétisation peut être interrompu par ouverture du contact k. Le courant, se bouclant à travers la diode de protection D, diminue jusqu'à zéro suivant la loi exponentielle
R i(t) = I0e L (Io, courant au point d'interruption)
L'énergie emmagasinée dans l'inductance au point d'interruption est égale à
I2 énergie qui est dissipée dans la résistance R et est donc perdue.
Selon le mode de réalisation de la Figure 4, la diode de protection D, peut être remplacée par une capacité pour former un circuit résonant RLC1.
Sous la condition R < 2 * / / C, , un processus d'oscillation amorti s'effectue. La Figure 5 nous montre de quelle manière le courant dans la bobine diminue jusqu'à zéro, effectuant plusieurs inversions de polarité pour démagnétiser le noyau.
Après l'attraction, le noyau ferromagnétique présente une induction de rémanence BR. L'induction suit le courant en parcourant plusieurs fois la boucle d'hysterèse dans le sens des flèches. L'amplitude du courant diminue, la boucle se rapetisse et l'induction tend vers zéro. De cette manière, l'acier est démagnétisé et la palette se décolle.
L'énergie de démagnétisation est composée de l'énergie du champ magnétique Em, emmagasinée dans la bobine, et de l'énergie du condensateur ECI = U2C 1 . L'énergie électrique du condensateur C1 , d'environ 2 mJ, s'ajoute à la consommation de l'aimant.
Avec le montage de la Figure 5, le condensateur C1 se charge lors de la magnétisation de la bobine. Cela a pour conséquence que pendant l'ouverture du contact k, l'énergie accumulée dans la bobine doit d'abord dépolariser le condensateur C1 pour ensuite le charger dans la polarité inverse. Ainsi, une grande partie de l'énergie de la bobine est dissipée dans cette opération. De plus, cette configuration ne permet pas le maintien de la palette sans passage de courant dans la bobine.
Pour pallier à cette perte d'énergie, on applique le schéma de montage de la Figure 6. Selon cet exemple, on améliore le rendement de l'énergie accumulée dans la capacité C1 par une diode D montée en série avec le condensateur C1. Cette forme de réalisation permet de maintenir l'aimant dans l'état d'attraction uniquement par la rémanence du noyau et de provoquer le relâchement au moyen d'une commande.
La partie essentielle de ce montage repose sur la diode D, branchée en série avec le condensateur C1. Elle permet de séparer le condensateur C1 du pôle négatif pendant le processus de magnétisation et, de ce fait, empêcher qu'il soit chargé inutilement. Après l'ouverture du contact k, l'énergie emmagasinée dans la bobine est transférée à travers la diode D dans le condensateur C1. L'aimant reste magnétisé jusqu'à ce que le contact k1 se ferme (fonction de maintien). Lorsque le contact k1 se ferme, le condensateur C1 , maintenant polarisé dans le bon sens, se décharge dans la bobine en démagnétisant l'armature du noyau. Grâce à cette configuration, l'énergie Em emmagasinée dans la bobine pendant la magnétisation n'est pas perdue mais est utilisée pour relâcher la palette.
Pour les bobines nécessitant une faible force d'attraction, il peut arriver que le minimum du courant de magnétisation à la fin du processus de fermeture de la palette soit trop bas pour fournir suffisamment d'énergie pour la démagnétisation. Le condensateur C1 peut aussi se décharger dans le temps à travers les résistances de fuites. Dans ce cas, on se propose de recharger le condensateur C1 au moyen de la source de tension, par exemple au moyen d'une résistance R2 (par exemple de 1000 Ohm), comme indiqué sur la Figure 7.
Dans ce cas de figure, le condensateur C1 de démagnétisation est chargé au repos. Pendant la fermeture du contact k (phase de magnétisation d'une durée d'environ 10 à 30 ms), le condensateur C1 se décharge très peu, grâce à la présence de la résistance R2. Lorsque le contact k s'ouvre, le condensateur se recharge par l'énergie emmagasinée dans la bobine (processus très rapide). A partir de ce moment, la tension du condensateur C1 s'égalise, par la résistance R2, avec la tension du condensateur principal C. L'énergie du condensateur C1 préchargé à 2 mJ environ s'ajoute à la consommation de l'ensemble. Pendant le processus de démagnétisation (contact k1 fermé), toute l'énergie du condensateur C1 est utilisée pour la démagnétisation. En même temps, un courant de quelques mA passe à travers la résistance R2 et provoque une consommation d'énergie supplémentaire de 0,5 à 1 mJ.
II y a deux cas pour lesquels la solution ci- dessus présente des limitations: la tension d'alimentation est trop basse ou le contact k, en raison de la gestion de plusieurs aimants se trouve, dans la branche de la masse.
La recharge du condensateur C1 peut aussi être réalisée en interrompant le courant de magnétisation après le coude de courant minimum (voir Figure 3). En plus, le contact k peut être activé plusieurs fois successivement. Si le contact k est fermé, la bobine se charge d'énergie magnétique. Après son ouverture, celle-ci se transfère dans le condensateur C1. La fermeture du contact peut s'effectuer avant que le courant I diminue à son minimum. Le diagramme de la Figure 9 montre ce processus répété plusieurs fois. Pendant la phase de pompage P1 , la tension U aux bornes de la capacité C1 s'accroît. Après chaque coup, la tension U aux bornes de la capacité C1 peut être mesurée. Lorsque la tension U atteint la valeur nécessaire, le processus est arrêté et la phase de démagnétisation P2 peut alors être effectuée.
L'inconvénient de la "pompe électromagnétique" est son rendement assez faible (η= 0,3 env.). Le rendement est mauvais car la capacité C1 ne se charge que pendant l'ouverture du contact k. Une grande partie de l'énergie est perdue inutilement pour la remagnétisation de la bobine.
Le rendement peut être considérablement amélioré en introduisant le condensateur C1 dans la branche principale, comme indiqué sur la Figure 10.
Le courant pendant la magnétisation charge directement le condensateur C1 (par exemple de 1 mF). Pour éviter une surtension sur la bobine, le contact k ne doit pas être ouvert avant la charge complète du condensateur C1. Si la tension aux bornes du condensateur C1 était trop faible, ce dernier peut être rechargé en actionnant le contact k. L'amplitude du courant de démagnétisation peut être ajustée à l'aide de la résistance R1. Ce montage convient plutôt aux aimants de petite puissance.
L'énergie emmagasinée dans le condensateur C1 équivalente à
Ea = U2Ci I 1 = UQI 1 , peut être utilisée pour la démagnétisation. Puisque l'énergie tirée de la source est E = UQ , on calcule le rendement η = Ecι f E = 0,5 .
Ce type d'invention ne s'applique pas uniquement aux électro-aimants mais peut être également utilisé pour la réalisation de relais. Des essais ont montré qu'il est possible d'atteindre des fréquences de travail de l'ordre de 50 Hz.
Cette invention s'étend également à un module de commande d'un électroaimant disposant d'un noyau en acier ordinaire. Ce module comprend tous les éléments nécessaires à la magnétisation et la démagnétisation du noyau. Ce module peut être disponible sous la forme d'un circuit intégré intelligent. Il reçoit des ordres simples tels qu'ouvrir ou fermer l'électro-aimant et gère l'état de charge de la capacité C1 de démagnétisation sur la base des schémas des Figures 6, 7 ou 10.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système d'électro-aimant, comprenant des moyens de commande et un électro-aimant, celui-ci comprenant une bobine, une palette mobile et un noyau en un matériau dur sans traitement thermique tel que l'acier ordinaire et d'une rémanence telle qu'une fois magnétisé, il maintient la palette en position, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent des moyens pour stocker l'énergie de magnétisation et des moyens pour l'appliquer ensuite sur la bobine lors de la démagnétisation de noyau.
2. Système d'électro-aimant selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ces moyens de stockage comprennent une capacité (C1 ) qui accumule l'énergie (Em) emmagasinée dans la bobine à l'issue de la phase de magnétisation du noyau.
3. Système d'électro-aimant selon la revendication 2, caractérisé en ce que la capacité (C1 ) est montée en parallèle avec la bobine de l'électro- aimant (RL) et forme ainsi un circuit résonnant amorti (RLC1 ) pour démagnétiser le noyau.
4. Système d'électro-aimant selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent une diode (D) en série avec la capacité (C1 ), ainsi qu'un interrupteur (k1 ) monté en parallèle sur la diode (D).
5. Système d'électro-aimant selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent un moyen (R2) pour charger la capacité (C1 ) afin d'accroître l'énergie (Em) nécessaire à la démagnétisation à la bobine (RL).
6. Système d'électro-aimant selon la revendication 2, caractérisé en ce que la capacité (C1 ) est montée en série avec la bobine (RL), et que les moyens de commande comprennent un circuit commutable (k1 , R1 ) pour appliquer cette énergie (Em) dans la bobine lors de la démagnétisation.
7. Procédé de commande d'un électro-aimant comprenant un noyau en matériau dur sans traitement thermique tel que l'acier ordinaire et d'une palette maintenue en position ouverte par un ressort, comprenant les étapes suivantes: alimentation de la bobine pour la magnétiser; interruption de l'alimentation lorsque le noyau est suffisamment magnétisé pour maintenir la palette en position fermée, cette interruption provoquant la charge d'une capacité par l'énergie accumulée dans la bobine; application de l'énergie accumulée dans la capacité pour démagnétiser le noyau et libération ainsi de la palette.
8. Procédé de commande d'un électro-aimant selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on apporte une charge additionnelle à la capacité (C1 ) au moyen de l'alimentation (DC).
9. Procédé de commande d'un électro-aimant selon la revendication 7 caractérisé en ce que lorsque l'énergie accumulée dans la capacité (C1 ) est trop faible pour démagnétiser le noyau, on enclenche et déclenche successivement l'alimentation de la bobine pour charger ladite capacité.
10. Téléphone à prépaiement caractérisé en ce qu'il comprend un système d'électro-aimant selon l'une des revendications 1 à 6.
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