WO2008135670A1 - Actionneur electromagnetique bistable, circuit de commande d'un actionneur electromagnetique a double bobines et actionneur electromagnetique a double bobines comportant un tel circuit de commande - Google Patents

Actionneur electromagnetique bistable, circuit de commande d'un actionneur electromagnetique a double bobines et actionneur electromagnetique a double bobines comportant un tel circuit de commande Download PDF

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magnetic
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Gilles Cortese
Michel Lauraire
Cédric BRICQUET
Hugues Filiputti
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Definitions

  • the invention relates to a magnetic latching electromagnetic actuator for opening and closing commands of a vacuum interrupter of a cut-off device.
  • the actuator comprises a magnetic circuit having a magnetic yoke in which a shunt extends perpendicularly to a longitudinal axis of said yoke, the shunt being positioned parallel between first and second faces of said yoke.
  • the actuator also comprises at least one permanent magnet with axial magnetization along the longitudinal axis of the yoke, said magnet being positioned between the first face and the shunt.
  • a movable core is mounted to slide axially along the longitudinal axis of the cylinder head between a hooking position and a stall position.
  • At least one coil extends axially between the shunt and the second face and is intended to generate a first control magnetic flux adding to the polarization flux of said at least one permanent magnet to move the movable core from a stall position. at a hooking position, a return spring opposing the displacement of said core.
  • the coil is intended to generate a second magnetic control flux opposing the polarization flux of the permanent magnet and allowing the displacement of the movable core from the hooking position to the stall position under the action of said at least one spring.
  • the invention relates to a control circuit for electromagnetic actuator with moving core.
  • the circuit comprises at least a first closing control coil for moving the movable core in a closing phase of the actuator.
  • the circuit comprises at least a second opening control coil for moving the magnetic core in an opening phase of the actuator. Said at least two coils of control are coupled by mutual induction.
  • a supply circuit is intended to supply said control coils in the closing and opening phases.
  • the invention relates to an electromagnetic actuator, comprising a magnetic circuit having a magnetic yoke, at least one permanent magnet with axial magnetization along a longitudinal axis of the yoke and a movable core. Said core is mounted to slide axially along the longitudinal axis between a hooking position and a stall position.
  • the invention therefore aims to overcome the disadvantages of the state of the art, so as to provide a high efficiency electromagnetic actuator Energy.
  • the yoke of the electromagnetic actuator according to the invention comprises the second face having an inner sleeve extending partially around the movable core, the latter being separated from said sleeve by a radial sliding gap remaining uniform during the translational movement of the movable core.
  • the movable core is, in the stall position, separated from the second face of the yoke by a third gap, the shunt being separated from the movable core by a first axial gap.
  • the sleeve in the attachment position, covers the movable core over a covering distance.
  • said at least one permanent magnet is separated from the shunt by a fourth gap.
  • the shunt is radially separated from the cylinder head by a fifth gap.
  • the magnetic mobile core is coupled to a non-magnetic actuator extending along the longitudinal axis to pass through said at least one magnet and the first face of the yoke.
  • the electromagnetic actuator comprises at least one magnet having a through hole through which the actuating member passes.
  • the electromagnetic actuator comprises at least two magnets contiguous, said magnets being respectively cut so as to leave a passage hole when they are contiguous.
  • the electromagnetic actuator comprises four magnets of identical shape.
  • a centering piece is placed in the through hole.
  • the centering piece protrudes from said at least one magnet of the height of the fourth gap, said piece being in contact with the shunt.
  • the movable core comprises a frustoconical radial surface intended to stick against the shunt in the attachment position.
  • the movable core has a hole positioned in the radial surface in contact with the third gap.
  • the hole is opening and passes right through the movable core in a direction parallel to the longitudinal axis.
  • the electromagnetic actuator comprises a first coil for producing the first control magnetic flux and a second coil for producing the second control magnetic flux.
  • a shock absorber is placed in the space formed by the fourth gap.
  • At least one intermediate element of non-magnetic material is placed in the fifth gap.
  • the invention relates to a control circuit power supply circuit for electromagnetic actuator comprising at least a first trigger capacitor connected to switching means for connecting said at least one first trigger capacitor in series with said second coil of opening command.
  • Said at least one first trigger capacitor is charged by a voltage induced across said at least one second opening control coil when a closing voltage is applied across said at least one first closing control coil.
  • the switching means is for connecting said at least one trigger capacitor to the second opening control coil.
  • the at least one first trigger capacitor is discharged through said second opening control coil to develop an opening voltage across said coil during the opening phase.
  • said at least one first trigger capacitor has a time constant less than the application time of the closing voltage.
  • the absolute value of the opening voltage is equal to a charging voltage of said at least one first triggering capacitor.
  • the charging voltage of said at least one first triggering capacitor is equal to the value of the voltage induced across said at least one second opening coil when a closing voltage is applied across the terminals.
  • the absolute value of the opening voltage is equal to the absolute value of the induced voltage.
  • the control circuit comprises at least one second trigger capacitor.
  • the power supply circuit comprises switching means for connecting said at least first and second trigger capacitors in parallel during a closing phase and for connecting said at least first and second trigger capacitors in series during the opening phase, the opening voltage applied to said second control coil being equal to the sum of the voltages induced respectively at the terminals of the trigger capacitors.
  • said first and second trigger capacitors respectively have time constant less than the time of application of the closing voltage.
  • the absolute value of the opening voltage is equal to the sum of the charging voltages said at least first and second trigger capacitors.
  • the charging voltage of at least one triggering capacitor is equal to the value of the voltage induced across said at least one second opening coil when a closing voltage is applied across said at least one first closing control coil.
  • the first and second trigger capacitors are of the same value, the absolute value of the opening voltage is equal to twice the absolute value of the induced voltage.
  • said at least first closing coil comprises a first number of turns less than a second number of turns of said at least second opening control coil so that the voltage induced across said at least second coil the opening control is greater than the closing voltage applied to the at least one closing control coil.
  • the switching means comprise controlled switches.
  • the invention relates to an electromagnetic actuator comprising a magnetic circuit having a magnetic yoke at least one permanent magnet with axial magnetization along a longitudinal axis of the yoke and a movable core mounted to slide axially along the longitudinal axis between a position of hooking and a stall position.
  • the actuator comprises a control circuit as defined above, the coils extending axially along the longitudinal axis of the yoke, and being intended to generate a first control magnetic flux adding to the polarization flux of said at least one permanent magnet for moving the movable core from a stall position to a latching position.
  • the action of at least one return spring opposes the displacement of said core.
  • the coils are intended to generate a second magnetic control flux opposing the polarization flux of the permanent magnet and allowing the displacement of the movable core from the hooking position to the stall position under the action of said at least one spring.
  • the magnetic yoke comprises a shunt extending perpendicular to a longitudinal axis of said yoke, the shunt being positioned parallel between a first and a second face of said yoke, said at least one permanent magnet being positioned between the first face and the shunt.
  • the coils extend axially between the shunt and the second face.
  • the second face of the yoke comprises an inner sleeve extending partially around the movable core, the latter being separated from said sleeve by a radial sliding air gap remaining uniform during the translational movement of the movable core.
  • the movable core is, in the stall position, separated from the second face of the yoke by a third gap, a volume between the shunt and the movable core defining a first axial gap.
  • the sleeve in the attachment position, covers the movable core over a covering distance.
  • said at least one permanent magnet is separated from the shunt by a fourth gap.
  • the shunt is radially separated from the cylinder head by a fifth gap.
  • the magnetic movable core is coupled to a non-magnetic actuator extending along the longitudinal axis to traverse said at least one magnet and the first face of the yoke.
  • Figures 1 and 2 show sectional views of the actuator electromagnetic in two operating positions according to one embodiment of the invention
  • FIG. 3 represents an exploded perspective view of the electromagnetic actuator according to FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 4 represents a detailed perspective view of the electromagnetic actuator according to FIGS. 1 and 2;
  • FIGS. 5A, 5B, 5C and 5D show diagrams of the electromagnetic actuator being actuated from the stall position to the hooking position
  • FIGS. 6A, 6B, 6C and 6D show diagrams of the electromagnetic actuator being actuated from the hooking position to the stall position
  • Figure 7 shows a schematic block diagram of the electromagnetic actuator coupled to a cut-off device
  • FIG. 8 represents curves of the intensity of the forces generated by the electromagnetic actuator
  • FIG. 9 represents an electrical diagram of a control circuit according to a first preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 10 represents a curve representative of the evolution of the value of the electric current I as a function of the voltage U applied across a coil of a control circuit according to FIG. 9;
  • Fig. 11 shows a curve of the induced voltage across an opening coil as a function of the closing voltage applied to the closing coil
  • FIG. 12 represents a curve of the charge profile of a trigger capacitor of a control circuit according to FIG. 9;
  • FIG. 13 represents a circuit diagram of a control circuit according to a second preferred embodiment of the invention.
  • the magnetic latching bistable actuator comprises a magnetic circuit 12 fixed in ferromagnetic material.
  • the magnetic circuit 12 comprises a yoke 20 extending along a longitudinal axis Y.
  • the yoke 20 of the magnetic circuit has at its opposite ends first and second parallel faces 22, 24.
  • the faces 22, 24 extend perpendicularly to the longitudinal axis Y of the yoke 20.
  • the yoke 20 is composed of two elongated metal walls and positioned relative to each other so as to release an internal volume.
  • the two walls are kept parallel by first and second flanges 22, 24 placed respectively at the ends of said walls.
  • the parallelepiped-shaped yoke 20 has at least two longitudinal faces open on the internal volume.
  • the magnetic circuit 12 further comprises a shunt 26 for distributing the magnetic flux.
  • the saturable shunt 26 extends radially in a direction parallel to the first flange 22.
  • the electromagnetic actuator comprises at least one fixed control coil 30 mounted coaxially on an insulating sleeve 32 inside the cylinder head 20. Said at least one coil 30, 30A 1 3Bb extends axially between the shunt 26 and the second flask 24.
  • At least one permanent magnet 14 with axial magnetization Said at least one magnet is placed between the walls of the yoke 20.
  • the permanent magnet 14 has two coplanar front surfaces of opposite polarities. A first surface is positioned opposite the shunt 26. A second surface is positioned against the wall internal portion of the first flange 22. The front surfaces are substantially perpendicular to the longitudinal axis Y of the yoke 20.
  • the electromagnetic actuator comprises a mobile core 16 mounted to slide axially in the direction of a longitudinal axis of the cylinder head 20.
  • the displacement of the movable core 16 takes place inside the control coil 30, between two positions of operation subsequently called latching position and stall position.
  • a first axial gap e1 corresponds to the interval between the shunt 26 and the mobile core 16. This gap is maximum when the movable core is in a second operating position said stall PD as shown in Figure 1. This gap is zero when the movable core is in a first operating position said PA attachment as shown in Figure 2.
  • the core is composed of a cylinder of magnetic or magnetizable material.
  • a first radial face of the cylinder is intended to be in contact with the shunt 26 when the core is in the attachment position PA.
  • a second radial face of the cylinder is intended to be positioned near the inner face of the second flange 24 when the core is in the stall position PD.
  • the inner face of the second flange 24 comprises an inner sleeve 46 extending partially in an annular space arranged coaxially around the mobile core 16.
  • the movable core 16 is then separated from said sleeve 46 by a second radial air gap e2 remaining uniform during the translational movement of the mobile core 16.
  • the sleeve 46 in the attachment position, covers the movable core 16 over a covering distance L.
  • the sleeve 46 is preferably tubular in ferromagnetic material. It may be an integral part of the second flange 24 or be fixed thereto by fixing means.
  • the sliding air gap e2 and the overlap distance L between the movable core 16 and the sleeve 46 are adjusted so that the reluctance of the entire magnetic circuit 20 is as small as possible in the internal volume of the coil 30.
  • the reluctance must be the lowest on the entire stroke of the mobile core 16 between the two positions of operation.
  • the mobile core 16 in the stall position PD is separated from the inner wall of the second flascue. 24 by a third axial gap e3 corresponding to the gap between the second flange 24 and the movable core 16. This gap e3 is minimal when the movable core is in the stall position PD as shown in FIG. 1.
  • the core 16 When the core is in the attachment position, the latter is held glued to the shunt 26 by a magnetic attraction force FA due to a polarization flux ⁇ li generated by said at least one permanent magnet 14.
  • the mobile core 16 is intended to to be biased in the stall position PD by at least one return spring 36.
  • the biasing force FR of the return spring 36 tends to oppose the magnetic attraction force FA generated by the permanent magnet 14.
  • the intensity of the magnetic attraction force FA is of greater intensity than the restoring force of the at least one return spring 36.
  • the movable core 16 has a frustoconical radial surface intended to stick against the shunt 26 in the attachment position.
  • the first front surface of said at least one permanent magnet 14 is separated from the shunt 26 by a fourth gap e4.
  • Said gap e4 is dimensioned so that it is as small as possible so as not to reduce the efficiency of the magnet 14 but sufficient to avoid any mechanical shock on the magnet or magnets.
  • a shock absorber may be placed in the space formed by the fourth gap e4. This absorber may comprise a gel. This absorber aims to reduce any impact of the shock between the movable core 16 and the shunt 26 when said core moves from the stall position PD to its hooking position PA.
  • the shunt 26 extending radially in a direction parallel to the first flange 22 26, is separated from the yoke 20 by a fifth gap e5. At least one intermediate element 33 nonmagnetic material can be placed in the fifth gap e5. This intermediate element serving in particular to support the shunt 26, ensures the holding of the fifth gap e5.
  • the shunt 26 may comprise a variable section. Changing the size of the fifth air gap e5 and / or the section of the shunt 26 makes it possible to adjust the value of the reluctance of said shunt.
  • the magnetic mobile core 16 is coupled to a non-magnetic actuating member 18 axially through an opening 17 formed in the first flange 22.
  • the non-magnetic actuating member 18 also passes through said at least one magnet 16.
  • the core 16 and the actuating member 18 forming the moving element of the actuator 1.
  • the electromagnetic actuator comprises at least two magnets 16 contiguous. Said permanent magnets are respectively cut so as to leave the through hole 17 when they are contiguous.
  • a centering piece 19 is placed in the through hole 17. The centering piece 19 protrudes from the at least one magnet 16 by the height of the third fourth gap e4. Said piece is then in contact with the shunt 26.
  • the centering piece 19 allows both the positioning of the magnets, the absorption of a part of the mechanical shocks when the movable core 16 comes into contact with the shunt 26 and finally also intervenes in the guide of the moving element 16, 18.
  • the electromagnetic actuator comprises four magnets 16 of identical shape.
  • the mobile element of the actuator 1 is intended to drive a vacuum interrupter of a breaking device.
  • the return spring is positioned outside the cylinder head 20. It comprises a first bearing surface on a first external support such as a frame 100 and includes a second bearing surface on a stop 19 placed on the actuated member 18. In the stall position PD, said stop 19 is supported on second external support.
  • the second external support may in particular be part of the outer face of the first flange 22.
  • Said at least one coil 30 is intended to generate in the magnetic circuit 12 a first control magnetic flux ⁇ C1.
  • the first control magnetic flux ⁇ C1 is intended to add to the polarization flux ⁇ U of the permanent magnet 14.
  • Said at least one coil 30 is intended to generate in the magnetic circuit 12 a second magnetic control flux ⁇ C2 which opposes the polarization flux ⁇ U of the permanent magnet 14 so as to release the mobile core 16 and to allow its displacement from the hooking position to the stall position PD.
  • the displacement of the movable core 16 from the attachment position PA to the stall position PD is under the action of said at least one return spring 36, 37.
  • the electromagnetic actuator 1 comprises a first coil 30A optimized to produce the first control magnetic flux ⁇ C1 and a second coil 30B optimized to produce the second control magnetic flux ⁇ C2.
  • the electromagnetic actuator 1 may be intended to control a cut-off device 22 comprising in particular a vacuum interrupter 2.
  • the first coil 30A generating the first control flow ⁇ C1 is then intended to close the contacts of the vacuum interrupter.
  • the second coil 30B generating the second control magnetic flux ⁇ C2 is then intended to open the contacts of the vacuum interrupter 2.
  • the first coil 30A is then called coil of closure and the second coil 3OB is called opening coil.
  • the operation of the electromagnetic actuator 1 is as follows. As shown in FIG. 5A, two opposing forces apply to the movable core 16. A restoring force FR applied by the return spring 36 to the movable core 16 via a non-magnetic actuating member 18 tends to keep the movable core 16 in a stall position, the contacts being in the open position. The return force FR opposes a first magnetic closing force FA due to the polarization flux ⁇ U of the magnet 14. The magnetic closing force FA is of lower intensity than the restoring force FR. As shown in FIG. 5B, the first coil 30A is powered to close the contacts. The first coil 30A generates the first control flow ⁇ C1.
  • the first control flow ⁇ C1 flows in the same direction as the polarization flux ⁇ U of the magnet 14.
  • the first flux produces an electromagnetic FFE closing force.
  • the two closing forces FA, FFE add up and tend to move the movable core 16 from its stall position PD to its hooking position PA.
  • the intensity of the electromagnetic closing force FFE undergoes an exponential variation as shown in FIG. 8. This variation depends directly on the geometry of the coil, in particular its inductance and the type of electrical power supply used.
  • the intensity of the electromagnetic closing force FFE is greater than that of the restoring force FR of the return spring 36. zero (offset) of the electromagnetic closing force FFE at the beginning of the displacement of the core 16, will make it possible to obtain a closing force electromagnetic FFE always greater than the restoring force FR during displacement of the mobile core.
  • the value of the offset is related to the size of the third gap e3, the magnet 14 and the first control flow ⁇ C1.
  • the second flange 24 diverts part of the first control flow ⁇ C1 from the main magnetic circuit. This diverted flow ⁇ Cd creates an opposing force temporarily opposing the electromagnetic closing force FFE.
  • the time required to establish an effective electromagnetic closing force FFE for moving the movable core is then lengthened.
  • the dynamic start of the mobile core 16 is then delayed. This delay time allows the electric current flowing in the first coil 30A to reach an intensity sufficient to generate a first effective control flow ⁇ C1.
  • the electromagnetic closing force FFE will oppose to a second force generated by a second return spring 37.
  • This second spring 37 is intended to apply a contact pressure force to in particular keep closed the electrical contacts of the vacuum bulb 2.
  • This second spring 37 will be compressed under the action of the electromagnetic closing force FFE.
  • it is approximately two thirds of the closing stroke of the core 16 that the combined return forces of the first and second return springs 36, 37 will oppose the electromagnetic closing force FFE.
  • the first magnetic closing force FA is then of greater intensity than the sum of the return forces FR developed by the first and second springs 36, 37. This magnetic catching of the movable core 16 in the hooking position PA can also be combined with a mechanical catch.
  • the operation of the electromagnetic actuation device 1 is the following. As shown in FIG. 6A, two opposing forces apply to the movable core 16; a magnetic force FA due to the polarization flux ⁇ U of the magnet 14 and a restoring force FR resulting from the forces applied by the at least one return spring 36, 37.
  • the magnetic force FA is then of greater intensity than the FR restoring force.
  • the restoring force FR results from the sum of the forces applied jointly by the first and second return springs 36, 37.
  • the second coil 30B is powered to generate the second control flow ⁇ C2.
  • the second control flow ⁇ C2 flows in a direction opposite to the polarization flux ⁇ U of the magnet 14.
  • the second control flow ⁇ C2 produces an electromagnetic opening force FOE.
  • the return force FR and the electromagnetic opening force FOE add up.
  • the resulting opening force is then of greater intensity than the magnetic gripping force FA and tends to move the movable core 16 from its attachment position PA to its stall position PD.
  • the mobile core 16 has a hole 39 positioned in the radial surface in contact with the third gap e3.
  • This hole 39 opens out and passes through said core along its longitudinal axis.
  • the hole 39 allows evacuation of the air contained in the volume of the third gap e3.
  • the air can be evacuated instead of being compressed which allows reduce a so-called swabbing effect.
  • This piston effect gives rise to a compressive force that would oppose the movement of the movable core 16.
  • the two coils 3OA, 3OB can be electrically powered independently.
  • the first closing coil 30A operates at 250 VDC with a current of 10A
  • the second coil 30B opening requires a few hundred volts with 4OmA.
  • the diameter of the wire of the two coils 30A, 30B is different.
  • said coils comprise a different number of turns.
  • the first and second coils can be put in series during the opening.
  • the second opening coil 3OB will be in short circuit during closing.
  • the first coil 30A requires a high energy for a given time to close the actuator.
  • the supply time of the first coil 30A is approximately equal to 150ms. This energy comes from the network.
  • the power supply of the first coil 30A can be performed using an amplitude modulated current pulse.
  • This management of the intensity of the electric current flowing in the first coil 30A can be used to control the speed of the movable core 16 from its stall position PD to its hooking position PA.
  • the reduction of the speed of the mobile core 16 when it comes into contact with the shunt can be of particular interest.
  • the reduction of the impact force between the mobile core and the shunt reduces the mechanical stresses stored by the magnetic circuit.
  • the second coil 3OB needs only a very low energy to open the actuator.
  • This energy can come from a capacitor C1 of low capacity.
  • the capacity will include a dozen MicroFarads with a service voltage of up to several thousand volts.
  • the operating voltage may be 1000Vdc.
  • this capacitor C1 will be of film type in particular film polypropylene. Unlike the chemical capabilities of which. the electrolyte dries, this type of capacitor C1 comprising a polypropylene film has an excellent lifetime. This type of component requires no replacement during the entire life of the electromagnetic actuator. This capacitor C1 via the second coil 30B, acts on the opening in case of a short circuit. In addition, its reliability guarantees a good level of operational safety of the electromagnetic actuator. Given the capacitive capacitance of the capacitor, it can recharge in milliseconds, which is particularly interesting for rapid cycle circuit breakers for medium voltage protection. These circuit breakers generally used for the air network are commonly called Recloser type circuit breakers.
  • this capacitor C1 is of interest when the circuit breaker is used for rapid opening and closing OFOF cycles.
  • This capacitor C1 can be recharged permanently by the mains or by current transformers. Photovoltaic cells can also be used when the device is located at the top of poles.
  • electromagnetic coupling is present between the two control coils 30A, 30B.
  • the capacitor C can be recharged by the voltage Uind recovered at the terminals of the second coil 3OB opening when applying a Uferm voltage on the first coil 30A closing.
  • the capacitor C1 having been recharged by the energy induced in the opening coil 3OB, an opening is possible immediately without any input. additional energy.
  • a switch TH comprising in particular a thyristor or a transistor may be used to connect the capacitor C1 to the second opening coil 30B. Said voltage Uind recovered being high due to the high ratio of the number of turns the second coil, the capacitor would be used as storage but also as a means for clipping any induced voltage.
  • the invention relates to a control circuit for an actuator
  • the circuit comprises at least a first closure control coil 30A for moving the movable core 16 in a closing phase of the actuator and at least a second opening control coil 30B for moving the mobile magnetic core 16 in an opening phase of the actuator.
  • Said at least one first closing control coil 30A comprises a first number of turns N1.
  • Said at least one second opening control coil 30B comprises a second number of turns N2.
  • Said at least two control coils 30A, 30B are coupled by mutual induction M.
  • Said at least one first coil constitutes the primary circuit of a transformer and said at least second coil constitutes the secondary circuit.
  • the magnetic circuit of the transformer comprises in particular the mobile core 16.
  • control circuit comprises two control coils 30A, 30B.
  • first number of turns N1 is smaller than the second number of turns N2.
  • the two control coils 3OA, 3OB then constitute a step-up transformer (N2> N1).
  • the control coils 30A, 30B are intended to generate a first magnetic control flux ⁇ C1 in the closing phase and a second magnetic control flux ⁇ C2 in the opening phase.
  • the first closing control coil 30A is supplied with a closing voltage Uferm to generate the first control magnetic flux ⁇ C1.
  • the second opening control coil 30B is powered by an opening voltage Uuv to generate the second control magnetic flux ⁇ C2.
  • the opening voltage Uouv is then of sign opposite to the closing voltage Uferm.
  • said at least two control coils 30A, 30B are contained in a magnetic yoke 20 having a longitudinal axis Y.
  • the movable core 16 is mounted to slide axially along the longitudinal axis Y between a hooking position and a stall position.
  • the coils are preferably concentric and extend axially along the longitudinal axis Y of the yoke 20.
  • the electromagnetic coupling between the control coils 30A, 30B is via the movable core 16 and the magnetic yoke of the actuator.
  • control circuit comprises a supply circuit for supplying said control coils 30A, 30B in the closing and opening phases of the electromagnetic actuator.
  • the supply circuit comprises means for placing at least a first trigger capacitor C1 in series with said second opening control coil 30B.
  • the electric control circuit for closing the actuator generates an amplitude modulated closing voltage Uferm.
  • This modulation is PWM type.
  • the modulation of the control signal according to a period T comprises a duty cycle ⁇ varying from 0 to 100%.
  • This management of the intensity of the electric current flowing in the first closure control coil 30A can make it possible to control the dynamics of the mobile core 16 in the closing phase.
  • the closing voltage is amplitude modulated with a duty cycle of the order of 90%.
  • the electrical control circuit is powered by an alternating voltage of an electrical network.
  • Means rectify the AC voltage in DC voltage.
  • the DC voltage supplies electronic control means delivering the amplitude modulated Uferm closure voltage.
  • the supply of said first closure control coil 30A is managed so that the closing current curve follows classical laws of the physics of the closure of an electromagnetic contactor.
  • a closing voltage Uferm When a closing voltage Uferm is applied across said at least one first closing control coil 30A, a voltage is induced Uind across said second opening control coil 30B.
  • the induced voltage Uind generated at the secondary is proportional to the closing voltage Uferm.
  • the ratio between the induced voltage Uind and the closing voltage Uferm depends on the transformation ratio of the second number of turns N2 of the second opening control coil 30B and the first number of turns N1 of the first closing control coil 30A. .
  • This voltage boosting transformation ratio can be written in the form of
  • the step-up voltage transformation ratio also depends on the variations generated by the closing dynamics of the movable core 16 of the actuator which varies the magnetic flux. As shown in FIG. 11, the induced voltage Uind has a zero average value.
  • the control supply circuit comprises switching means D1, D2, TH for connecting said at least one first trigger capacitor C1 in series with said second control coil 30B.
  • the switching means comprise two rectifying diodes D1, D2 and a controlled switch TH, such as in particular a thyristor or a transistor.
  • Said at least a first trigger capacitor C1 is charged by the induced voltage Uind across said at least one second opening coil 30B when a closing voltage Uferm is applied across said at least one first control coil. 3OA closure.
  • the charge of the at least one trigger capacitor C1 is made through the two rectifying diodes D1, D2. According to this particular mode of realization, only the positive half-waves of the induced voltage Uind are used to charge said at least one trigger capacitor C1. According to another embodiment not shown, it may be envisaged to rectify the induced voltage for the load of said at least one capacitor. As shown in FIG. 12, the charge profile of the trigger capacitor C1 follows a normal law of exponential charge of electrical capacitance. The charging voltage Uc is then equal to:
  • t is equal to time and ⁇ is the time constant of the capacitor.
  • the energy stored in said at least one trigger capacitor C1 may be discharged into the second opening control coil 30B.
  • the opening voltage Uouv applied to said second opening control coil 30B is delivered by said at least one trigger capacitor C1.
  • the absolute value of opening voltage Uouv is equal to the charging voltage Uc of said at least one first trigger capacitor C1.
  • the charging voltage Uc must reach the value in the induced voltage Uind during the time during which the closing voltage Uferm is applied across the closing coil 30A.
  • the trigger capacitors are selected in particular to have a time constant ⁇ as low as possible in comparison with the application time of the closing voltage Uferm.
  • the charging voltage Uc of said at least one first trigger capacitor C1 is equal to the value of the induced voltage Uind across said at least one second opening coil 30B.
  • the absolute value of the open voltage Uouv is then equal to the absolute value of the induced voltage Uind.
  • the opening voltage Uouv must be in the opposite direction to the closing voltage Uferm in order to move the movable core 16 in the opening phase of the actuator.
  • the controlled switch TH of the switching means makes it possible to invert the voltage across said at least one trigger capacitor C1.
  • the maximum size of the control coils 3OA, 3OB is determined by the volume of the actuator and in particular the internal volume of the magnetic yoke.
  • the solution of decreasing the section of the wire to increase the number of turns without changing the winding volume is also not acceptable. Indeed, a decrease in the section of the winding wire would be accompanied by an increase in the resistance and the inductance of the coil. These changes would have detrimental effects on the charging and discharging time of the trigger capacitors C1, C2. There would be a slowing down of the capacitor charge as well as an increase in the discharge time. This result is incompatible with the desired performance of the actuator especially at the opening where the speed of actuation is sought.
  • the control circuit in order to to increase the opening voltage Uouv to control the second opening control coil 30B, the control circuit comprises at least a second trigger capacitor C2.
  • control circuit comprises two trigger capacitors C1, C2.
  • the supply circuit comprises switching means TH1, TH2, TH3, TH4, D1, D2, D3 for connecting said at least first and second trigger capacitors C1, C2 in parallel with said second opening control coil 3OB.
  • the switching means comprise three diodes D1, D2, D3 and four controlled switches TH1, TH2, TH3, TH4 such as in particular thyristors or transistors.
  • the parallel charge of the trigger capacitors C1, C2 is made through a first and a second diode D1, D3 for the positive polarities and by a controlled switch Th4 and a third diode D2 for the negative polarities.
  • Said controlled switch Th4 is controlled at the same time as closing the actuator to allow the connection in parallel.
  • only the positive half-waves of the induced voltage Uind are used to charge the trigger capacitors C1, C2.
  • it may be envisaged to rectify the induced voltage in particular by using a diode bridge for charging said at least one capacitor.
  • the supply circuit comprises switching means TH1, TH2, TH3, TH4, D1, D2, D3 for connecting the trigger capacitors C1, C2 in series with said second opening control coil 3OB.
  • the absolute value of the opening voltage Uouv is equal to the sum of the charging voltages Ud, Uc2, said at least first and second triggering capacitors C1, C2.
  • the charging voltage Ud, Uc2 of at least one triggering capacitor C1, C2 is equal to the value of the induced voltage Uind across said at least one second opening coil. 3OB when a closing voltage Uferm is applied across said at least one first closing control coil 30A.
  • said first and second trigger capacitors C1, C2 respectively have time constant ⁇ less than the application time of the closing voltage Uferm.
  • the first and second trigger capacitors C1, C2 are of the same value, the absolute value opening voltage Uouv is equal to twice the absolute value of the induced voltage Uind.
  • the discharge of the trigger capacitors C1, C2 connected in series thus makes it possible to double the opening voltage Uouv.
  • the opening voltage Uouv must be opposite to the closing voltage Uferm in order to move the movable core 16 in the opening phase of the actuator.
  • Th1, Th2, Th3, TM switching means are used to invert the charging voltages Ud, Uc2 across the trigger capacitors C1, C2.
  • the parallel discharge is performed by a first controlled switch Th1 for the positive polarities and a second controlled switch Th2 for the negative polarities.
  • a third controlled switch Th3 ensures the series connection of the two capacitors. According to the embodiment used, the fact of charging two trigger capacitors C1, C2 in parallel instead of just one only drops the charging voltage by 25%. In addition, discharging two trigger capacitors C1, C2 in series increases the voltage by 60%. This increase in the opening voltage according to the embodiment used makes it possible to obtain performances of desired speed on opening.
  • the drop of 25% is due to the fact that the transformer that constitutes the two control coils 3OA, 3OB is not a perfect generator. It has an impedance due to the resistance of the wires and to the inductance of the coils. This impedance limits the current supplied by the opening control coil 30B which charges the capacitors.
  • the value of the trigger capacitors C1, C2 is optimized according to the desired opening speed and the coils dimensioned for a given volume.
  • the electronic control means of the control circuit comprise means for recharging the trigger capacitors C1, C2 when the actuator has been closed.
  • the trigger capacitors C1, C2 are reloaded periodically at a variable frequency depending on the technologies used to compensate for the losses by self discharging.
  • the electronic means then send pulses of short duration in the first closing control coil 30A.
  • the value of the capacity recharge time depends on the intrinsic values of the components.
  • the trigger capacitors C1, C2 are thus recharged by several Uferm control cycles.
  • the charging pulses have a duration of the order of a few tens of milliseconds and the recharging period is greater than 1/4 hour and can be much longer depending on the technology of the capacitors.
  • the trigger capacitors C1, C2 Given that the energy required for opening is low, the trigger capacitors C1, C2 have a low capacitance value. As an example, the capacities will include a dozen MicroFarads having a service voltage of up to several thousand volts. For example, the operating voltage may be 1000Vdc. Given the low capacitive value of the trigger capacitors C1, C2, they can recharge in milliseconds, which is particularly interesting for rapid cycle circuit breakers for medium voltage protection.
  • the energy required for the control electronics of the switching means is taken from at least one capacitor. trigger C1, C2.
  • the invention also relates to a magnetic latching bistable magnetic actuator comprises a magnetic circuit 12 fixed ferromagnetic material.
  • the magnetic circuit 12 comprises a yoke 20 extending along a longitudinal axis Y.
  • the yoke 20 of the magnetic circuit has at its opposite ends a first and a second faces 22, 24 parallel.
  • the faces 22, 24 extend perpendicular to the longitudinal axis Y of the yoke 20.
  • the yoke 20 is composed of two elongated metal walls and positioned relative to each other so as to release a internal volume.
  • the two walls are kept parallel by first and second flanges 22, 24 placed respectively at the ends of said walls.
  • the parallelepiped-shaped yoke 20 has at least two longitudinal faces open on the internal volume.
  • the magnetic circuit 12 further comprises a shunt 26 for distributing the magnetic flux.
  • the saturable shunt 26 extends radially in a direction parallel to the first flange 22.
  • the electromagnetic actuator comprises a control circuit as described above.
  • the control circuit comprises a first control coil 30A and a second fixed control coil 300B mounted coaxially on an insulating sleeve 32 inside the cylinder head 20. Said coils 30A, 30B are concentric and extend axially between the shunt 26 and the second flange 24.
  • the second control coil 3OB is placed outside the first control coil 30A.
  • At least one permanent magnet 14 with axial magnetization Said at least one magnet is placed between the walls of the yoke 20.
  • the permanent magnet 14 has two coplanar front surfaces of opposite polarities. A first surface is positioned opposite the shunt 26. A second surface is positioned against the inner wall of the first flange 22. The front surfaces are substantially perpendicular to the longitudinal axis Y of the yoke 20.
  • the electromagnetic actuator comprises a movable core 16 mounted to slide axially in the direction of a longitudinal axis of the cylinder head 20.
  • the displacement of the mobile core 16 takes place inside the control coils 30A, 30B, between two positions operating system subsequently called AP hooking position and stall position PD.
  • a first axial gap e1 corresponds to the interval between the shunt 26 and the mobile core 16. This gap is maximum when the movable core is in a second operating position said stall PD as shown in Figure 1. This gap is zero when the movable core is in a first operating position said PA attachment as shown in Figure 2.
  • the core is composed of a cylinder of magnetic or magnetizable material.
  • a first radial face of the cylinder is intended to be in contact with the shunt 26 when the core is in the attachment position PA.
  • a second radial face of the cylinder is intended to be positioned near the inner face of the second flange 24 when the core is in the stall position PD.
  • the inner face of the second flange 24 comprises an inner sleeve 46 extending partially in an annular space arranged coaxially around the mobile core 16. The movable core 16 is then separated from said sleeve 46 by a second radial air gap e2 remaining uniform during the translational movement of the mobile core 16.
  • the sleeve 46 in the attachment position, covers the movable core 16 over a covering distance L.
  • the sleeve 46 is preferably tubular in ferromagnetic material. It may be an integral part of the second flange 24 or be fixed thereto by fixing means.
  • the sliding gap e2 and the overlap distance L between the movable core 16 and the sleeve 46 are adjusted so that the reluctance of the entire magnetic circuit 20 is as small as possible in the internal volume of the first coil of 3OA command.
  • the reluctance must be the lowest over the entire stroke of the mobile core 16 between the two operating positions.
  • the mobile core 16 in the stall position PD is separated from the inner wall of the second flange 24 by a third air gap e3 corresponding to the gap between the second flange 24 and the mobile core 16.
  • This gap e3 is minimal when the movable core is in the stall position PD as shown in FIG. 1.
  • the mobile core 16 When the core is in the latching position, the latter is held glued against the shunt 26 by a magnetic attraction force FA due to a polarization flux ⁇ U generated by said at least one permanent magnet 14.
  • the mobile core 16 is intended to to be biased in the stall position PD by at least one return spring 36.
  • the biasing force FR of the return spring 36 tends to oppose the magnetic attraction force FA generated by the permanent magnet 14.
  • the intensity of the magnetic attraction force FA is greater than the biasing force of said at least one return spring 36 (FIGS. 5A, 5B, 5C, 5D).
  • the first front surface of said at least one permanent magnet 14 is separated from the shunt 26 by a fourth gap e4.
  • Said gap e4 is dimensioned so that it is as small as possible so as not to reduce the efficiency of the magnet 14 but sufficient to avoid any mechanical shock on the magnet or magnets.
  • a shock absorber may be placed in the space formed by the fourth gap e4. This absorber may comprise a gel. This absorber aims to reduce any impact of the shock between the movable core 16 and the shunt 26 when said core moves from the stall position PD to its hooking position PA.
  • the magnetic mobile core 16 is coupled to a non-magnetic actuating member 18 axially through an opening 17 formed in the first flange 22.
  • the non-magnetic actuating member 18 also passes through said at least one magnet 16.
  • the core 16 and the actuating member 18 forming the moving element of the actuator 1.
  • the mobile element of the actuator 1 is intended to drive a vacuum interrupter of a breaking device.
  • the return spring is positioned outside the cylinder head 20. It comprises a first bearing surface on a first external support such as a frame 100 and includes a second bearing surface on a stop 19 placed on the actuated member 18. In the stall position PD, said stop 19 is supported on second external support.
  • the second external support may in particular be part of the outer face of the first flange 22.
  • the first control coil 30A is intended to generate in the magnetic circuit 12 a first magnetic control flux ⁇ C1.
  • the first control magnetic flux ⁇ C1 is intended to add to the polarization flux ⁇ U of the permanent magnet 14.
  • the first control magnetic flux ⁇ C1 tends to oppose the action of said at least one return spring 36, 37 so as to move the mobile core 16 from its stall position PD to its hanging position PA.
  • the second control coil 30B is intended to generate in the magnetic circuit 12 a second magnetic control flux ⁇ C2 which opposes the polarization flux ⁇ U of the permanent magnet 14 so as to release the mobile core 16 and to allow its movement. from the hooking position to the stall position PD.
  • the displacement of the movable core 16 from the attachment position PA to the stall position PD is under the action of said at least one return spring 36, 37.
  • the electromagnetic actuator 1 may be intended to control a cut-off device 22 comprising in particular a vacuum interrupter 2.
  • the first coil 30A generating the first control flow ⁇ C1 is then intended to close the contacts of the vacuum interrupter.
  • the second coil 30B generating the second control magnetic flux ⁇ C2 is then intended to open the contacts of the vacuum interrupter 2.
  • the first coil 30A is then called the closing coil and the second coil 30B call opening coil.
  • the operation of the electromagnetic actuator 1 is as follows. As shown in FIG. 6A, two opposing forces apply to the moving core 16. A restoring force FR applied by the return spring 36 to the movable core 16 via a non-magnetic actuating member 18 tends to keep the mobile core 16 in a stall position, the contacts being in the open position. The return force FR opposes a first magnetic closing force FA due to the polarization flux ⁇ U of the magnet 14. The magnetic closing force FA is of lower intensity than the restoring force FR. As shown in FIG. 5B, the first coil 30A is powered to close the contacts. The first coil 30A generates the first control flow ⁇ C1.
  • the first control flow ⁇ C1 flows in the same direction as the polarization flux ⁇ U of the magnet 14.
  • the first flux produces an electromagnetic FFE closing force.
  • the two closing forces FA, FFE add up and tend to move the movable core 16 from its stall position PD to its hooking position PA.
  • the intensity of the electromagnetic closing force FFE undergoes an exponential variation. This variation depends directly on the geometry of the coil, in particular its inductance and the type of power supply used.
  • the intensity of the electromagnetic closing force FFE is greater than that of the restoring force FR of the return spring 36. zero (offset) of the electromagnetic closing force FFE at the beginning of the displacement of the core 16, will obtain an electromagnetic closing force FFE always greater than the restoring force FR during the displacement of the movable core.
  • the value of the offset is related to the size of the third gap e3, the magnet 14 and the first control flow ⁇ C1.
  • the second flange 24 diverts part of the first control flow ⁇ C1 of the main magnetic circuit. This diverted flow ⁇ Cd creates an opposing force temporarily opposing the electromagnetic closing force FFE.
  • the time required to establish an effective electromagnetic closing force FFE for moving the movable core is then lengthened.
  • the dynamic start of the mobile core 16 is then delayed. This delay time allows the electric current flowing in the first coil 30A to reach an intensity sufficient to generate a first effective control flow ⁇ C1. As shown in FIG.
  • the electromagnetic closing force FFE will oppose a second force generated by a second spring 37.
  • This second spring 37 is intended to apply a contact pressure force to in particular keep closed the electrical contacts of the vacuum bulb 2.
  • This second spring 37 will be compressed under the action of the force of electromagnetic closing FFE. It is about two thirds of the closing stroke of the core 16 that the combined return forces of the first and second return springs 36, 37 will oppose the electromagnetic closing force FFE.
  • the movable core 16 is in the attachment position PA as shown in FIG. 5D, the supply of the closing coil is cut off.
  • the first magnetic closing force FA is then of greater intensity than the sum of the return forces FR developed by the first and second springs 36, 37.
  • This magnetic attachment of the movable core 16 in the attachment position PA can also be combined with a mechanical catch.
  • the operation of the electromagnetic actuation device 1 is the following.
  • two opposing forces apply to the movable core 16; a magnetic force FA due to the polarization flux ⁇ U of the magnet 14 and a restoring force FR resulting from the forces applied by the at least one return spring 36, 37.
  • the magnetic force FA is then of greater intensity than the FR restoring force.
  • the restoring force FR results from the sum of the forces applied jointly by the first and second return springs 36, 37.
  • the second coil 30B is powered to generate the second control flow ⁇ C2.
  • the second control flow ⁇ C2 flows in a direction opposite to the polarization flux ⁇ U of the magnet 14.
  • the second control flow ⁇ C2 produces an electromagnetic opening force FOE.
  • the return force FR and the electromagnetic opening force FOE add up.
  • the resulting opening force is then of greater intensity than the magnetic gripping force FA and tends to move the movable core 16 from its attachment position PA to its stall position PD.
  • the first closing coil 30A of the control circuit operates at 250 Volts DC with a current of 10A, while the second opening control coil 30B requires a few hundred volts with 40MA.
  • the wire diameter of the two control coils 30A, 30B is different.
  • said coils comprise a different number of turns.
  • the first coil 30A requires a high energy for a given time to close the actuator.
  • the supply time of the first coil 30A is approximately equal to 150ms. This energy comes from the network.
  • the second coil 3OB needs only a very low energy to open the actuator.
  • the shunt 26 extending radially in a direction parallel to the first flange 22 26, is separated from the yoke 20 by a fifth gap e5. At least one intermediate element 33 of non-magnetic material may be placed in the fifth gap e5. This intermediate element serving in particular to support the shunt 26, ensures the holding of the fifth gap e5.
  • the shunt 26 may comprise a variable section. Changing the size of the fifth air gap e5 and / or the section of the shunt 26 makes it possible to adjust the value of the reluctance of said shunt.
  • the electromagnetic actuator comprises at least two magnets 16 contiguous. Said permanent magnets are respectively cut so as to leave the through hole 17 when they are contiguous.
  • a centering piece 19 is placed in the through hole 17. The centering piece 19 protrudes from the at least one magnet 16 by the height of the third fourth gap e4. Said piece is then in contact with the shunt 26.
  • the centering piece 19 allows both the positioning of the magnets, the absorption of a part of the mechanical shocks when the movable core 16 comes into contact with the shunt 26 and finally also intervenes in the guidance of the moving equipment 16,

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Abstract

Actionneur électromagnétique bistable comprenant un circuit magnétique (12) comprenant une culasse (20) magnétique dans laquelle un shunt (26) s'étend perpendiculairement à un axe longitudinal (Y) de ladite culasse et comprenant un aimant permanent (14) positionné entre une première face (22) de la culasse et le shunt (26). Un noyau (16) mobile est monté à coulissement axial entre une position d'accrochage et une position de décrochage. Une bobine (30, 3OA, 30B) s'étendant entre le shunt (26) et une seconde face (24) de la culasse est destinée à engendrer un premier flux magnétique de commande (fC1 ) pour déplacer le noyau (16) mobile d'une position de décrochage (PD) à une position d'accrochage (PA). Un second flux magnétique de commande (fC2) autorise le déplacement du noyau (16) de la position d'accrochage vers la position de décrochage (PD) sous l'action d'un ressort de rappel (36, 37).

Description

ACTIONNEUR ELECTROMAGNETIQUE BISTABLE, CIRCUIT DE COMMANDE D'UN ACTIONNEUR ELECTROMAGNETIQUE A DOUBLE BOBINES ET ACTIONNEUR ELECTROMAGNETIQUE A DOUBLE BOBINES COMPORTANT UN TEL CIRCUIT DE COMMANDE
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
L'invention est relative à un actionneur électromagnétique bistable à accrochage magnétique pour des commandes d'ouverture et de fermeture d'une ampoule à vide d'un dispositif de coupure. L'actionneur comprend un circuit magnétique ayant une culasse magnétique dans laquelle un shunt s'étend perpendiculairement à un axe longitudinal de ladite culasse, le shunt étant positionné parallèlement entre une première et une seconde faces de ladite culasse. L'actionneur comprend aussi au moins un aimant permanent à aimantation axiale selon l'axe longitudinal de la culasse, ledit aimant étant positionné entre la première face et le shunt. Un noyau mobile est monté à coulissement axial selon l'axe longitudinal de la culasse entre une position d'accrochage et une position de décrochage. Au moins une bobine s'étend axialement entre le shunt et la seconde face et étant destinée à engendrer un premier flux magnétique de commande s'additionnant au flux de polarisation dudit au moins un aimant permanent pour déplacer le noyau mobile d'une position de décrochage à une position d'accrochage, un ressort de rappel s'opposant au déplacement dudit noyau. La bobine est destinée à engendrer un second flux magnétique de commande s'opposant au flux de polarisation de l'aimant permanent et autorisant le déplacement du noyau mobile de la position d'accrochage vers la position de décrochage sous l'action dudit au moins un ressort de rappel.
L'invention est relative à un circuit de commande pour actionneur électromagnétique à noyau mobile. Le circuit comprend au moins une première bobine de commande de fermeture destinée à déplacer le noyau mobile dans une phase de fermeture de l'actionneur. Le circuit comprend au moins une seconde bobine de commande d'ouverture destinée à déplacer le noyau magnétique dans une phase d'ouverture de l'actionneur. Lesdites au moins deux bobines de commande sont couplées par mutuelle induction. Un circuit d'alimentation est destiné à alimenter lesdites bobines de commande dans les phases de fermeture et d'ouverture.
L'invention est relative à un actionneur électromagnétique, comprenant un circuit magnétique ayant une culasse magnétique, au moins un aimant permanent à aimantation axiale selon un axe longitudinal de la culasse et un noyau mobile. Ledit noyau est monté à coulissement axial selon l'axe longitudinal entre une position d'accrochage et une position de décrochage.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
L'utilisation d'actionneurs électromagnétiques bistable à accrochage magnétique pour les commandes d'ouverture et de fermeture d'un dispositif de coupure, notamment d'ampoule à vide, est connue et décrite notamment dans des brevets (EP1012856B1 , EP0867903B1 , US6373675B1).
Compte tenu de la géométrie du circuit magnétique des différents actionneurs connus, il est généralement nécessaire d'utiliser des bobinages de commande de taille importante capable de générer des champs électromagnétiques nécessaires au déplacement des mécanismes de commande. La puissance électrique de commande (nombre d'ampères tours) utilisée est très importante et le rendement est faible.
En outre, compte tenu du positionnement du ou des aimants dans le circuit magnétique, il est possible d'observer des risques de démagnétisation desdits aimants. En effet, lorsque les aimants sont placés en série dans le circuit magnétique, le flux magnétique généré par la bobine de commande peut s'opposer à celui de l'aimant et provoquer à terme la démagnétisation desdits aimants.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique, de manière à proposer un actionneur électromagnétique à haut rendement énergétique.
La culasse de Pactionneur électromagnétique selon l'invention comprend la seconde face ayant un manchon interne s'étendant partiellement autour du noyau mobile, ce dernier étant séparé dudit manchon par un entrefer glissant radial restant uniforme durant le déplacement en translation du noyau mobile. Le noyau mobile est, en position de décrochage, séparé de la seconde face de la culasse par un troisième entrefer, le shunt étant séparé du noyau mobile par un premier entrefer axial.
Avantageusement, le manchon, en position d'accrochage, recouvre le noyau mobile sur une distance de recouvrement.
De préférence, ledit au moins un aimant permanent est séparé du shunt par un quatrième entrefer.
De préférence, le shunt est séparé radialement de la culasse par un cinquième entrefer.
Avantageusement, le noyau mobile magnétique est couplé à un organe d'actionnement non magnétique s'étendant selon l'axe longitudinal pour traverser ledit au moins un aimant et la première face de la culasse.
Dans un mode de réalisation particulier, l'actionneur électromagnétique comporte au moins un aimant ayant un trou de passage au travers duquel passe l'organe d'actionnement.
Dans un mode de réalisation particulier, Pactionneur électromagnétique comporte au moins deux aimants accolés, lesdits aimants étant respectivement découpés de manière à laisser un trou de passage lorsqu'ils sont accolés.
Avantageusement, Pactionneur électromagnétique comporte quatre aimants de forme identique.
De Préférence, une pièce de centrage est placée dans le trou de passage.
Avantageusement, la pièce de centrage dépasse dudit au moins un aimant de la hauteur du quatrième entrefer, ladite pièce étant en contact avec le shunt.
Avantageusement, le noyau mobile comporte une surface radiale tronconique destinée à se coller contre le shunt en position d'accrochage.
De préférence, le noyau mobile comporte un trou positionné dans le surface radiale en contact avec le troisième entrefer.
De préférence, le trou est débouchant et traverse de part en part le noyau mobile selon une direction parallèle à l'axe longitudinal.
Selon un mode développement de l'invention, Pactionneur électromagnétique comporte une première bobine destinée à produire le premier flux magnétique de commande et une seconde bobine destinée à produire le second flux magnétique de commande.
Avantageusement, un absorbeur de choc est placé dans l'espace formé par le quatrième entrefer.
Avantageusement, au moins un élément intermédiaire en matériau amagnétique est placé dans le cinquième entrefer.
L'invention est relative à un circuit d'alimentation du circuit de commande pour actionneur électromagnétique comprenant au moins un premier condensateur de déclenchement connecté à des moyens de commutation destinés à connecter ledit au moins un premier condensateur de déclenchement en série avec ladite seconde bobine de commande d'ouverture. Ledit au moins un premier condensateur de déclenchement est chargé par une tension induite aux bornes de ladite au moins une seconde bobine de commande d'ouverture lorsqu'une tension de fermeture est appliquée aux bornes de ladite au moins une première bobine de commande de fermeture. Les moyens de commutation sont destinés à connecter ledit au moins un condensateur de déclenchement à la seconde bobine de commande d'ouverture. Ledit au moins un premier condensateur de déclenchement est déchargé à travers ladite seconde bobine de commande d'ouverture pour développer une tension d'ouverture aux bornes de ladite bobine pendant la phase d'ouverture. De préférence, ledit au moins un premier condensateur de déclenchement comporte un constante de temps inférieur au temps d'application de la tension de fermeture.
De préférence, la valeur absolue tension d'ouverture est égale à une tension de charge dudit au moins un premier condensateur de déclenchement.
Dans un mode particulier de réalisation, la tension de charge dudit au moins un premier condensateur de déclenchement est égale à la valeur de la tension induite aux bornes de ladite au moins une seconde bobine d'ouverture lorsqu'une tension de fermeture est appliquée aux bornes de ladite au moins une première bobine de commande de fermeture, la valeur absolue tension d'ouverture est égale à la valeur absolue de la tension induite.
Selon mode de réalisation de l'invention, le circuit de commande comporte au moins un second condensateur de déclenchement. Le circuit d'alimentation comprend des moyens de commutation destinés à connecter lesdits au moins premier et second condensateurs de déclenchement en parallèle pendant une phase de fermeture et à connecter lesdits au moins premier et second condensateurs de déclenchement en série pendant la phase d'ouverture, la tension d'ouverture appliquée à ladite seconde bobine de commande étant égale à la somme des tensions induites respectivement aux bornes des condensateurs de déclenchement.
De préférence, lesdits premier et second condensateurs de déclenchement comportent respectivement des constante de temps inférieures au temps d'application de la tension de fermeture.
Dans un mode particulier de réalisation, la valeur absolue tension d'ouverture est égale à la somme des tensions de charge lesdits au moins premier et second condensateurs de déclenchement.
De préférence, la tension de charge d'au moins un condensateur de déclenchement est égale à la valeur de la tension induite aux bornes de ladite au moins une seconde bobine d'ouverture lorsqu'une tension de fermeture est appliquée aux bornes de ladite au moins une première bobine de commande de fermeture.
Avantageusement, les premiers et seconds condensateurs de déclenchement sont de même valeur, la valeur absolue tension d'ouverture est égale au double de la valeur absolue de la tension induite.
De préférence, ladite au moins première bobine de fermeture comporte un premier nombre de spires inférieur à un second nombre de spires de ladite au moins seconde bobine de commande d'ouverture de manière à ce que la tension induite aux bornes de ladite au moins seconde bobine de commande d'ouverture est supérieur à la tension de fermeture appliqué à ladite au moins première bobine de commande de fermeture.
De préférence, les moyens de commutation comprennent des interrupteurs commandés.
L'invention est relative à un actionneur électromagnétique comprenant un circuit magnétique ayant une culasse magnétique au moins un aimant permanent à aimantation axiale selon un axe longitudinal de la culasse et un noyau mobile monté à coulissement axial selon l'axe longitudinal entre une position d'accrochage et une position de décrochage. L'actionneur comprend un circuit de commande tel que défini ci-dessus, les bobines s'étendant axialement selon axe longitudinal de la culasse, et étant destinées à engendrer un premier flux magnétique de commande s'additionnant au flux de polarisation dudit au moins un aimant permanent pour déplacer le noyau mobile d'une position de décrochage à une position d'accrochage. L'action d'au moins un ressort de rappel s'oppose au déplacement dudit noyau. Les bobines sont destinée à engendrer un second flux magnétique de commande s'opposant au flux de polarisation de l'aimant permanent et autorisant le déplacement du noyau mobile de la position d'accrochage vers la position de décrochage sous l'action dudit au moins un ressort de rappel.
De préférence, la culasse magnétique comprend un shunt s'étendant perpendiculairement à un axe longitudinal de ladite culasse, le shunt étant positionné parallèlement entre une première et une seconde faces de ladite culasse, ledit au moins un aimant permanent étant positionné entre la première face et le shunt.
De préférence, les bobines s'étendent axialement entre le shunt et la seconde face.
Selon mode de réalisation de l'invention, la seconde face de la culasse comprend un manchon interne s'étendant partiellement autour du noyau mobile, ce dernier étant séparé dudit manchon par un entrefer glissant radial restant uniforme durant le déplacement en translation du noyau mobile. Le noyau mobile est, en position de décrochage, séparé de la seconde face de la culasse par un troisième entrefer, un volume entre le shunt et le noyau mobile définissant un premier entrefer axial.
De préférence, le manchon, en position d'accrochage, recouvre le noyau mobile sur une distance de recouvrement.
De préférence, ledit au moins un aimant permanent est séparé du shunt par un quatrième entrefer.
De préférence, le shunt est séparé radialement de la culasse par un cinquième entrefer.
De préférence, le noyau mobile magnétique est couplé à un organe d'actionnement non magnétique s'étendant selon l'axe longitudinal pour traverser ledit au moins un aimant et la première face de la culasse.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés sur lesquels :
les figures 1 et 2 représentent des vues en coupe de l'actionneur électromagnétique dans deux positions de fonctionnement selon un mode de réalisation de l'invention ;
la figure 3 représente une vues éclatée en perspective de l'actionneur électromagnétique selon les figures 1 et 2 ;
la figure 4 représente une vue de détail en perspective de l'actionneur électromagnétique selon les figures 1 et 2 ;
les figures 5A, 5B, 5C et 5D représentent des schémas de l'actionneur électromagnétique en cours d'actionnement de la position de décrochage vers la position d'accrochage ;
les figures 6A, 6B, 6C et 6D représentent des schémas de l'actionneur électromagnétique en cours d'actionnement de la position d'accrochage vers la position de décrochage ;
la figure 7 représente une vue un schéma synoptique de l'actionneur électromagnétique couplé à un dispositif de coupure ;
la figure 8 représente des courbes de l'intensité des efforts engendrés par l'actionneur électromagnétique ;
la figure 9 représente un schéma électrique d'un circuit de commande selon un premier mode préférentiel de réalisation de l'invention ;
la figure 10 représente une courbe représentative de l'évolution de la valeur du courant électrique I en fonction de la tension U appliquée aux bornes d'une bobine d'un circuit de commande selon la figure 9 ;
la figure 11 représente un courbe de la tension induite aux bornes d'une bobine d'ouverture en fonction de la tension de fermeture appliquée à la bobine de fermeture ;
le figure 12 représente une courbe du profil de charge d'un condensateur de déclenchement d'un circuit de commande selon la figure 9 ;
la figure 13 représente un schéma électrique d'un circuit de commande selon un second mode préférentiel de réalisation de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION
Selon un premier mode préférentiel de réalisation présenté sur les figures 1 et 2, l'actionneur électromagnétique bistable à accrochage magnétique comprend un circuit magnétique 12 fixe en matériau ferromagnétique.
Le circuit magnétique 12 comprend une culasse 20 s'étendant selon un axe longitudinal Y. La culasse 20 du circuit magnétique comporte à ses extrémités opposées un premier et un deuxième faces 22, 24 parallèles. Les faces 22, 24 s'étendent perpendiculairement à l'axe longitudinal Y de la culasse 20.
De préférence, comme représenté sur la figure 3, la culasse 20 est composée de deux parois métalliques allongées et positionnées l'une par rapport à l'autre de telle sorte à libérer un volume interne. Les deux parois sont maintenues parallèles par un premier et un second flasques 22, 24 placés respectivement aux extrémités desdites parois. Selon de mode particulier de réalisation, la culasse 20 de forme parallélépipédique comporte au moins deux faces longitudinales ouvertes sur le volume interne.
Le circuit magnétique 12 comprend en outre un shunt 26 de répartition du flux magnétique. Le shunt 26 saturable s'étend radialement selon une direction parallèle au premier flasque 22.
L'actionneur électromagnétique comprend au moins une bobine de commande 30 fixe montée coaxialement sur un fourreau 32 isolant à l'intérieur de la culasse 20. Ladite au moins une bobine 30, 30A1 3OB s'étend axialement entre le shunt 26 et le deuxième flasque 24.
A l'intérieur du volume interne de la culasse 20 est aussi positionné au moins un aimant permanent 14 à aimantation axiale. Ledit au moins un aimant est placé entre les parois de la culasse 20. L'aimant permanent 14 comporte deux surfaces frontales coplanaires de polarités opposées. Une première surface est positionnée face au shunt 26. Une seconde surface est positionnée contre la paroi interne du premier flasque 22. Les surfaces frontales sont sensiblement perpendiculaires à l'axe longitudinal Y de la culasse 20.
L'actionneur électromagnétique comprend un noyau 16 mobile monté à coulissement axial selon la direction d'un axe longitudinal de la culasse 20. Le déplacement du noyau mobile 16 s'effectue à l'intérieur de la bobine de commande 30, entre deux positions de fonctionnement appelées par la suite position d'accrochage et position de décrochage.
Un premier entrefer e1 axial correspond à l'intervalle entre le shunt 26 et le noyau 16 mobile. Cet entrefer est maximal lorsque le noyau mobile est dans une seconde position de fonctionnement dit de décrochage PD tel que représenté sur la figure 1. Cet entrefer est nul lorsque le noyau mobile est dans une première position de fonctionnement dit d'accrochage PA tel que représenté sur la figure 2.
De préférence, le noyau est composé d'un cylindre en matériau magnétique ou magnétisable. Une première face radiale du cylindre est destinée à être en contact avec le shunt 26 lorsque le noyau est en position d'accrochage PA. Une seconde face radiale du cylindre est destinée à être positionnée à proximité de la face interne de second flasque 24 lorsque le noyau est en position de décrochage PD.
La face interne du deuxième flasque 24 comprend un manchon 46 interne s'étendant partiellement dans un espace annulaire ménagé coaxialement autour du noyau 16 mobile. Le noyau 16 mobile est alors séparé dudit manchon 46 par un deuxième entrefer glissant e2 radial restant uniforme durant le déplacement en translation du noyau 16 mobile. De préférence, le manchon 46, en position d'accrochage, recouvre le noyau 16 mobile sur une distance de recouvrement L. Le manchon 46 est de préférence de forme tubulaire en matériau ferromagnétique. Il peut faire partie intégrante du second flasque 24 ou être fixé à ce dernier par des moyens de fixation. L'entrefer glissant e2 et la distance de recouvrement L entre noyau 16 mobile et le manchon 46 sont réglés de sorte à ce que la réluctance de l'ensemble du circuit magnétique 20 soit la plus faible possible dans le volume interne de la bobine 30. La réluctance doit être la plus faible sur toute la course du noyau mobile 16 entre les deux positions de fonctionnement.
Le noyau 16 mobile en position de décrochage PD est séparé de la paroi interne du second flascjue. 24 par un troisième entrefer e3 axial correspondant à l'intervalle entre le second flasque 24 et le noyau 16 mobile. Cet entrefer e3 est minimal lorsque le noyau mobile est en position de décrochage PD tel que représenté sur la figure 1.
Lorsque le noyau est en position d'accrochage, ce dernier est maintenu collé contre le shunt 26 par une force d'attraction magnétique FA due à un flux de polarisation φli généré par ledit au moins un aimant permanent 14. Le noyau 16 mobile est destiné à être sollicité en position de décrochage PD par au moins un ressort de rappel 36. La force rappel FR du ressort de rappel 36 tend à s'opposer à la force d'attraction magnétique FA générée par l'aimant permanent 14. En position d'accrochage, l'intensité à la force d'attraction magnétique FA est d'intensité supérieure à la force de rappel antagoniste dudit au moins un ressort de rappel 36.
Selon une variante de réalisation de l'invention, le noyau mobile 16 comporte une surface radiale tronconique destinée à se coller contre le shunt 26 en position d'accrochage.
La première surface frontale de ledit au moins un aimant permanent 14 est séparée du shunt 26 par un quatrième entrefer e4. Ledit entrefer e4 est dimensionné de sorte qu'il soit le plus petit possible pour ne pas réduire l'efficacité de l'aimant 14 mais suffisant pour éviter tous chocs mécaniques sur le ou les aimants. Un absorbeur de choc peut être placé dans l'espace formé par le quatrième entrefer e4. Cet absorbeur peut comprendre un gel. Cet absorbeur a pour but de réduire toute répercussion du choc entre noyau mobile 16 et le shunt 26 lorsque ledit noyau passe de la position de décrochage PD à sa position d'accrochage PA.
Selon un mode de réalisation particulier, le shunt 26 s'étendant radialement selon une direction parallèle au premier flasque 22 26, est séparé de la culasse 20 par un cinquième entrefer e5. Au moins un élément intermédiaire 33 en matériau amagnétique peut être placé dans le cinquième entrefer e5. Cet élément intermédiaire servant notamment de support au shunt 26, permet de garantir la tenue du cinquième entrefer e5. Le shunt 26 peut comporter une section variable. La modification de la taille du cinquième entrefer e5 et/ou de la section du shunt 26 permet de régler la valeur de la réluctance dudit shunt.
Le noyau mobile 16 magnétique est couplé à un organe d'actionnement non magnétique 18 traversant axialement une ouverture 17 pratiquée dans le premier flasque 22. L'organe d'actionnement non magnétique 18 traverse aussi ledit au moins un aimant 16. Le noyau 16 et l'organe d'actionnement 18 formant l'équipage mobile de l'actionneur 1.
Selon un mode de réalisation de l'invention, afin de faciliter la réalisation dudit au moins aimant 16, l'actionneur électromagnétique comporte au moins deux aimants 16 accolés. Lesdits aimants permanents sont respectivement découpés de manière à laisser le trou de passage 17 lorsqu'ils sont accolés. De préférence, une pièce de centrage 19 est placée dans le trou de passage 17. La pièce de centrage 19 dépasse dudit au moins un aimant 16 de la hauteur du troisième quatrième entrefer e4. Ladite pièce est alors en contact avec le shunt 26. La pièce de centrage 19 permet à la fois le positionnement des aimants, l'absorption d'une partie des chocs mécaniques lorsque le noyau mobile 16 vient au contact du shunt 26 et enfin intervient également dans le guidage de l'équipage mobile 16, 18. Selon une variante de réalisation telle que représentée sur la figure 4, l'actionneur électromagnétique comporte quatre aimants 16 de forme identique.
Selon un mode de réalisation particulier, l'équipage mobile de l'actionneur 1 est destiné à piloter une ampoule à vide de dispositif de coupure.
Selon un mode de réalisation de l'invention tel que représenté sur les figures 1 et 2, le ressort de rappel est positionné à l'extérieur de la culasse 20. Il comprend une première face d'appui sur un premier support externe tel qu'un bâti 100 et comprend une seconde face d'appui sur une butée 19 placée sur l'organe d'actionné 18. En position de décrochage PD, ladite butée 19 est en appui sur second support externe. A titre d'exemple, le second support externe peut notamment faire partie de face externe du premier flasque 22. Ce positionnement longitudinal de la butée 19 sur l'organe d'actionné 18 permet de contrôler la longueur du déplacement l'équipage mobile de l'actionneur 1 et plus particulièrement la longueur du troisième entrefer e3 en position de décrochage PD. En effet, le déplacement de la butée 19 le long de l'organe d'actionnement 18 permet de régler la taille minimale de ce troisième entrefer e3. Le maintien en position d'accrochage PA est garanti par ledit au moins un ressort de rappel 36, 37.
Ladite au moins une bobine 30 est destinée à engendrer dans le circuit magnétique 12 un premier flux magnétique de commande φC1. Le premier flux magnétique de commande φC1 est destiné à s'additionner au flux de polarisation φU de l'aimant permanent 14. Ainsi le premier flux magnétique de commande φC1 tend à s'opposer à l'action dudit au moins une ressort de rappel 36, 37 de manière à déplacer le noyau 16 mobile de sa position de décrochage PD à sa position d'accrochage PA. Ladite au moins une bobine 30 est destinée à engendrer dans le circuit magnétique 12 un second flux magnétique de commande φC2 qui s'oppose au flux de polarisation φU de l'aimant permanent 14 de manière à libérer le noyau 16 mobile et à autoriser son déplacement de la position d'accrochage vers la position de décrochage PD. Le déplacement du noyau mobile 16 de la position d'accrochage PA vers la position de décrochage PD se fait sous l'action dudit au moins un ressort de rappel 36, 37.
De préférence, l'actionneur électromagnétique 1 comporte une première bobine 3OA optimisée pour produire le premier flux magnétique de commande φC1 et une seconde bobine 3OB optimisée pour produire le second flux magnétique de commande φC2.
Selon un mode de réalisation de l'invention tel que représenté sur la figure 7, l'actionneur électromagnétique 1 peut être destiné à commander un dispositif de coupure 22 comprenant notamment une ampoule à vide 2. La première bobine 3OA générant le premier flux de commande φC1 est alors destinée à fermer les contacts de l'ampoule à vide. En outre, la seconde bobine 3OB générant le second flux magnétique de commande φC2 est alors destinée à l'ouverture des contacts de l'ampoule à vide 2. La première bobine 3OA s'appelle alors bobine de fermeture et la seconde bobine 3OB s'appelle bobine d'ouverture.
Grâce à la configuration géométrique du circuit magnétique 12 et notamment grâce au positionnement du shunt magnétique 26 par rapport à la bobine 30 et dudit au moins un aimant 16, ledit au moins aimant n'est jamais traversé par le flux créé par la ou les bobines 30, 3OA, 3OB. Le risque de démagnétisation de l'aimant 14 est ainsi limité.
Pour passer d'une position d'ouverture à une position de fermeture des contacts de l'ampoule 2, le fonctionnement du dispositif d'actionnement électromagnétique 1 est le suivant. Comme représenté sur la figure 5A, deux forces antagonistes s'appliquent sur le noyau mobile 16. Une force de rappel FR appliquée par le ressort de rappel 36 sur le noyau mobile 16 par l'intermédiaire d'un organe d'actionnement non magnétique 18 tend à maintenir le noyau mobile 16 dans une position de décrochage, les contacts étant en position ouverte. La force de rappel FR s'oppose à une première force de fermeture magnétique FA due au flux de polarisation φU de l'aimant 14. La force de fermeture magnétique FA est d'intensité inférieure à la force de rappel FR. Tel que représenté sur la figure 5B, la première bobine 3OA est alimentée pour fermer les contacts. La première bobine 3OA génère le premier flux de commande φC1. Le premier flux de commande φC1 circule dans le même sens que le flux de polarisation φU de l'aimant 14. Le premier flux produit une force de fermeture FFE électromagnétique. Les deux forces de fermetures FA, FFE s'additionnent et tendent à déplacer le noyau mobile 16 de sa position de décrochage PD vers sa position d'accrochage PA. L'intensité de la force de fermeture électromagnétique FFE subit une variation de type exponentielle comme représenté sur la figure 8. Cette variation dépend directement de la géométrie de la bobine, notamment de son inductance et du type d'alimentation électrique utilisé.
Selon un mode de réalisation de l'invention, lorsque le noyau mobile 16 quitte sa position de décrochage, l'intensité de la force de fermeture électromagnétique FFE est supérieure à celle de la force de rappel FR du ressort de rappel 36. Cette intensité non nulle (offset) de la force de fermeture électromagnétique FFE au début du déplacement du noyau 16, permettra d'obtenir une force de fermeture électromagnétique FFE toujours supérieure à la force de rappel FR au cours du déplacement du noyau mobile.
La valeur de l'offset est liée à la taille du troisième entrefer e3, à l'aimant 14 et au premier flux de commande φC1. Comme représenté sur la figure 5B, le second flasque 24 détourne une partie du premier flux de commande φC1 du circuit magnétique principale. Ce flux détourné φCd crée une force antagoniste s'opposant temporairement à la force de fermeture électromagnétique FFE. Le temps nécessaire à l'établissement d'une force de fermeture électromagnétique FFE efficace pour le déplacement du noyau mobile se trouve alors allongé. Le départ dynamique du noyau mobile 16 est alors retardé. Ce temps de retard permet au courant électrique circulant dans la première bobine 3OA d'atteindre une intensité suffisante pour générer un premier flux de commande φC1 efficace.
Comme représenté sur la figure 8, lorsque le noyau mobile 16 commence à se déplacer, l'énergie potentielle emmagasinée par l'actionneur électromagnétique alors suffisante pour garantir une force de fermeture électromagnétique FFE qui sera toujours d'intensité supérieure aux forces de rappel FR. Cela permet de garantire une fermeture sans temps d'arrêt et sans ralentissement du noyau mobile 16.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention tel que représenté sur la figure 9, au cours de déplacement du noyau mobile 16 de sa position de décrochage PD vers sa position d'accrochage PA, la force de fermeture électromagnétique FFE va s'opposer à une seconde force générée par un second ressort de rappel 37. Ce second ressort 37 est destiné à appliquer une force de pression de contact pour notamment maintenir fermés les contacts électriques de l'ampoule à vide 2. Ce second ressort 37 va être compressé sous l'action de la force de fermeture électromagnétique FFE. Comme représenté sur la figure 8, c'est environ aux deux tiers de la course de fermeture du noyau 16 que les efforts de rappel combinés des premier et second ressorts de rappel 36, 37 vont s'opposer à la force de fermeture électromagnétique FFE. Lorsque le noyau mobile 16 est en position d'accrochage PA telle que représentée sur la figure 5D, l'alimentation de la bobine de fermeture est coupée. Comme représenté sur la figure 8, la première force de fermeture magnétique FA est alors d'intensité supérieure à la somme des efforts de rappel FR développés par les premier et second ressorts 36, 37. Cet accrochage magnétique du noyau mobile 16 en position d'accrochage PA peut aussi être combiné à un accrochage mécanique.
Pour passer d'une position de fermeture à une position d'ouverture des contacts de l'ampoule 2, autrement dit de la position d'accrochage PA à la position de décrochage PD du noyau mobile 16, le fonctionnement du dispositif d'actionnement électromagnétique 1 est le suivant. Comme représenté sur la figure 6A, deux forces antagonistes s'appliquent sur le noyau mobile 16 ; une force magnétique FA due à au flux de polarisation φU de l'aimant 14 et une force de rappel FR résultant des efforts appliqués par ledit au moins un ressort de rappel 36, 37. La force magnétique FA est alors d'intensité supérieure à la force de rappel FR.
Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 7, la force de rappel FR résulte de la somme des efforts appliqués conjointement par le premier et second ressorts de rappel 36, 37.
Comme représenté sur la figure 6B, la seconde bobine 3OB est alimentée pour générer le second flux de commande φC2. Le second flux de commande φC2 circule dans un sens opposé au flux de polarisation φU de l'aimant 14. Le second flux de commande φC2 produit une force d'ouverture électromagnétique FOE. La force de rappel FR et la force d'ouverture électromagnétique FOE s'additionnent. La force d'ouverture résultante est alors d'intensité supérieure à la force magnétique d'accrochage FA et tend à déplacer le noyau mobile 16 de sa position d'accrochage PA vers sa position de décrochage PD.
Selon une variante de réalisation, le noyau mobile 16 comporte un trou 39 positionné dans la surface radiale en contact avec le troisième entrefer e3. Ce trou 39 est débouchant et traverse ledit noyau selon son axe longitudinal. Lorsque le noyau mobile passe de la position d'accrochage PA à la position de décrochage PD, le trou 39 permet une évacuation de l'air contenu dans le volume du troisième entrefer e3. L'air peut être évacué au lieu d'être comprimé ce qui permet de réduire un effet dit de pistonnage. Cet effet de pistonnage donne naissant à une force de compression qui s'opposerait au mouvement du noyau mobile 16.
Les deux bobines 3OA, 3OB peuvent être alimentées électriquement de manière indépendante. A titre d'exemple, la première bobine 3OA de fermeture fonctionne sous 250 Volts continu avec un courant de 1OA, tandis que la seconde bobine 3OB d'ouverture nécessite quelques centaines de volts avec 4OmA. Le diamètre du fil des deux bobines 3OA, 3OB est différent. En outre, lesdites bobines comportent un nombre différent de spires.
Selon une variante de réalisation de l'invention, la première et seconde bobines peuvent être mises en série lors de l'ouverture. La seconde bobine 3OB d'ouverture sera en court circuit lors de la fermeture.
La première bobine 3OA nécessite une énergie importante pendant un temps donné pour fermer l'actionneur. A titre d'exemple le temps d'alimentation de la première bobine 3OA est environ égal à 150ms. Cette énergie provient du réseau.
Selon une variante de réalisation de l'invention, l'alimentation électrique de la première bobine 3OA peut être réalisée à l'aide d'une impulsion de courant modulée en amplitude. Cette gestion de l'intensité du courant électrique circulant dans la première bobine 3OA peut permettre de contrôler la vitesse du noyau mobile 16 de sa position de décrochage PD vers sa position d'accrochage PA. La réduction de la vitesse du noyau mobile 16 lorsqu'il rentre en contact avec le shunt peut notamment présenter un intérêt. La réduction de la force d'impact entre le noyau mobile et le shunt réduit les contraintes mécaniques emmagasinées par le circuit magnétique.
A l'inverse, la seconde bobine 3OB n'a besoin que d'une très faible énergie pour ouvrir l'actionneur. Cette énergie peut provenir d'un condensateur C1 de faible capacité. A titre d'exemple, la capacité sera notamment d'une dizaine de MicroFarads ayant une tension de service pouvant atteindre plusieurs milliers de volts. A titre d'exemple, la tension de service peut être égale à 1000Vdc.
De préférence, ce condensateur C1 sera de type film notamment film polypropylène. Contrairement aux capacités chimiques dont . l'électrolyte s'assèche, ce type de condensateur C1 comportant un film de polypropylène a une excellente durée de vie. Ce type de composant ne nécessite aucun remplacement pendant toute la durée de vie de l'actionneur électromagnétique. Ce condensateur C1 via la seconde bobine 3OB, agit sur l'ouverture en cas en court-circuit. En outre, sa fiabilité garantit un bon niveau de sécurité de fonctionnement de l'actionneur électromagnétique. Compte tenu de la faible valeur capacitive du condensateur, ce dernier peut se recharger en quelques millisecondes, ce qui est particulièrement intéressant pour des disjoncteurs à cycles rapides destinés aux protections Moyenne Tension. Ces disjoncteurs généralement utilisés pour le réseau aérien sont communément appelés disjoncteurs de type Recloser. L'utilisation de ce condensateur C1 présente un intérêt lorsque le disjoncteur est utilisé pour des cycles rapides d'ouverture et de fermeture successive O-F-O-F. Ce condensateur C1 peut être rechargé en permanence par le secteur ou par des transformateurs de courants. Des cellules photovoltaïques peuvent aussi être utilisées lorsque l'appareil est situé en haut de poteaux.
En outre, comme représenté sur la figure 9, un couplage électromagnétique est présent entre les deux bobines de commande 3OA, 3OB. Compte tenu de ce couplage, le condensateur C peut être rechargé par la tension Uind récupérée aux bornes de la seconde bobine 3OB d'ouverture lorsqu'on applique une tension Uferm sur la première bobine 3OA de fermeture. En cas de perte de secteur après une fermeture de l'actionneur électromagnétique 1 associé à un disjoncteur de type Recloser, la capacité C1 ayant été rechargée par l'énergie induite dans la bobine d'ouverture 3OB, une ouverture est possible immédiatement sans apport d'énergie supplémentaire. Comme représenté sur la figure 9, un interrupteur TH comprenant notamment un thyristor ou un transistor peut être utilisé pour connecter le condensateur C1 à la seconde bobine 3OB d'ouverture. Ladite tension Uind récupérée étant élevée du fait du rapport élevé du nombre de spires la seconde bobine, la capacité serait utilisée comme stockage mais aussi comme moyen pour écrêter toute tension induite.
L'invention est relative à un circuit de commande pour actionneur électromagnétique à noyau mobile 16. Le circuit comprend au moins une première bobine de commande de fermeture 3OA destinée à déplacer le noyau mobile 16 dans une phase de fermeture de l'actionneur et au moins une seconde bobine de commande d'ouverture 3OB destinée à déplacer le noyau magnétique mobile 16 dans une phase d'ouverture de l'actionneur. Ladite au moins une première bobine de commande de fermeture 3OA comprend un premier nombre de spires N1. Ladite au moins une seconde bobine de commande d'ouverture 3OB comprend un second nombre de spires N2. Lesdites au moins deux bobines de commande 3OA, 3OB sont couplées par mutuelle induction M. Ladite au moins une première bobine constitue le circuit primaire d'un transformateur et ladite au moins seconde bobine constitue le circuit secondaire. Le circuit magnétique du transformateur comprend notamment le noyau mobile 16.
Selon une mode particulier de réalisation, le circuit de commande comprend deux bobines de commande 3OA, 3OB. Avantageusement, le premier nombre de spires N1 est inférieur au second nombre de spires N2. Les deux bobines de commande 3OA, 3OB constituent alors un transformateur élévateur de tension (N2>N1).
Les bobines de commande 3OA, 3OB sont destinées à engendrer un premier flux magnétique de commande φC1 dans la phase de fermeture et un second flux magnétique de commande φC2 dans la phase d'ouverture. Dans une phase de fermeture, la première bobine de commande de fermeture 3OA est alimentée par une tension de fermeture Uferm pour générer le premier flux magnétique de commande φC1. Dans une phase d'ouverture, la seconde bobine de commande d'ouverture 3OB est alimentée par une tension d'ouverture Uouv pour générer le second flux magnétique de commande φC2. La tension d'ouverture Uouv est alors de signe opposée à la tension de fermeture Uferm.
Selon un exemple de réalisation présenté sur les figures 1 et 2, lesdites au moins deux bobines de commande 3OA, 30B sont contenues dans une culasse 20 magnétique ayant un axe longitudinal Y. Le noyau mobile 16 est monté à coulissement axial selon l'axe longitudinal Y entre une position d'accrochage et une position de décrochage. Les bobines sont de préférence concentriques et s'étendent axialement selon l'axe longitudinal Y de la culasse 20. Le couplage électromagnétique entre les bobines de commande 3OA, 3OB se fait par l'intermédiaire du noyau mobile 16 et de la culasse magnétique de Pactionneur.
En outre, le circuit de commande comprend un circuit d'alimentation destiné à alimenter lesdites bobines de commande 3OA, 3OB dans les phases de fermeture et d'ouverture de l'actionneur électromagnétique.
Selon un premier mode préférentiel de réalisation de l'invention tel que représenté sur la figure 9, le circuit d'alimentation comprend des moyens pour placer au moins un premier condensateur de déclenchement C1 en série avec ladite seconde bobine de commande d'ouverture 3OB.
Selon ce mode de réalisation, le circuit électrique de commande pour la fermeture de l'actionneur génère une tension de fermeture Uferm modulée en amplitude. Cette modulation est de type PWM. La modulation du signal de commande selon une période T, comporte un rapport cyclique α variant de 0 à 100%. Un courant haché correspondant au courant de fermeture Iferm circule dans ladite première bobine de commande de fermeture 3OA. Si le rapport cyclique de modulation α est égal à 100 (α = 100%), on obtient un signal ayant la forme d'un créneau uniforme.
Cette gestion de l'intensité du courant électrique circulant dans la première bobine de commande de fermeture 3OA peut permettre de contrôler la dynamique du noyau mobile 16 dans la phase de fermeture.
Selon un mode particulier de réalisation, la tension de fermeture est modulée en amplitude avec un rapport cyclique de l'ordre de 90%.
Dans ce mode particulier de réalisation de l'invention, le circuit électrique de commande est alimenté par une tension alternative d'un réseau électrique. Des moyens redressent la tension alternative en tension continue. La tension continue alimente des moyens électroniques de commande délivrant la tension de fermeture Uferm modulée en amplitude.
L'alimentation de ladite première bobine de commande de fermeture 3OA est gérée de manière à ce que la courbe de courant de fermeture suive des lois classiques de la physique de la fermeture d'un contacteur électromagnétique.
Lorsqu'une tension de fermeture Uferm est appliquée aux bornes de ladite au moins une première bobine de commande de fermeture 3OA, une tension est induite Uind aux bornes de ladite seconde bobine de commande d'ouverture 3OB. La tension induite Uind générée au secondaire est proportionnelle à la tension de fermeture Uferm. Le rapport entre la tension induite Uind et la tension de fermeture Uferm dépend du rapport de transformation du second nombre de spires N2 de la seconde bobine de commande d'ouverture 3OB et du premier nombre de spires N1 de la première bobine de commande de fermeture 3OA. Ce rapport de transformation élévateur de tension peut s'écrire sous la forme de
l'équation suivante : {Uind = Uferm. — )
Le rapport de transformation élévateur de tension dépend aussi des variations engendrées par la dynamique de fermeture du noyau mobile 16 de l'actionneur qui fait varier le flux magnétique. Comme représenté sur la figure 11 , la tension induite Uind a une valeur moyenne nulle.
Le circuit d'alimentation du commande comporte des moyens de commutation D1 , D2, TH pour connecter ledit au moins un premier condensateur de déclenchement C1 en série avec ladite seconde bobine 3OB de commande.
Selon le mode particulier de réalisation de l'invention tel que représenté sur la figure 13, les moyens de commutations comprennent deux diodes de redressement D1 , D2 et un interrupteur commandé TH tels que notamment un thyristor ou un transistor.
Ledit au moins un premier condensateur de déclenchement C1 est chargé par la tension induite Uind aux bornes de ladite au moins une seconde bobine d'ouverture 3OB lorsqu'une tension de fermeture Uferm est appliquée aux bornes de ladite au moins une première bobine de commande de fermeture 3OA. La charge dudit au moins un condensateur de déclenchement C1 est réalisée à travers les deux diodes de redressement D1 , D2. Selon ce mode particulier de réalisation, seules les alternances positives de la tension induite Uind sont utilisées pour charger ledit au moins un condensateur de déclenchement C1. Selon un autre mode de réalisation non représenté, il peut être envisagé de redresser la tension induite pour la charge dudit au moins un condensateur. Tel que représenté sur la figure 12, le profil de charge du condensateur de déclenchement C1 suit une loi normale de charge exponentielle de capacité électrique. La tension de charge Uc est alors égale à :
t Ucharge = Uind.(l -e τ)
t est égale au temps et τ étant la constante de temps du condensateur.
Au moment de l'ouverture, l'énergie stockée dans ledit au moins condensateurs de déclenchement C1 peut être déchargée dans la seconde bobine de commande d'ouverture 3OB. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'avoir une source d'énergie auxiliaire lors de la phase d'ouverture. La tension d'ouverture Uouv appliquée à ladite seconde bobine de commande d'ouverture 3OB est délivrée par ledit au moins un condensateur de déclenchement C1. La valeur absolue tension d'ouverture Uouv est égale à la tension de charge Uc dudit au moins un premier condensateur de déclenchement C1.
De préférence, la tension de charge Uc doit atteindre la valeur dans la tension induite Uind pendant le temps durant lequel la tension de fermeture Uferm est appliquée aux bornes de la bobine de fermeture 3OA. Les condensateurs de déclenchement sont sélectionnés notamment afin d'avoir une constante de temps τ la plus faible possible en comparaison du temps d'application de la tension de fermeture Uferm.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la tension de charge Uc dudit au moins un premier condensateur de déclenchement C1 est égale à la valeur de la tension induite Uind aux bornes de ladite au moins une seconde bobine d'ouverture 3OB. La valeur absolue tension d'ouverture Uouv est alors égale à la valeur absolue de la tension induite Uind.
La tension d'ouverture Uouv doit être de sens opposé à la tension de fermeture Uferm afin de déplacer le noyau mobile 16 dans la phase d'ouverture de l'actionneur. L'interrupteur commandé TH des moyens de commutation permet d'inverser la tension aux bornes dudit au moins un condensateur de déclenchement C1.
Il est connu que la dynamique d'un actionneur électromagnétique à noyau mobile est l'image du courant électrique circulant dans la bobine utilisée pour le déplacement du noyau. Une courbe représentative de l'évolution de la valeur du courant électrique I en fonction de la tension U appliquée aux bornes de ladite bobine est représentée sur la figure 10. La pente de la courbe à l'origine représentative de l'accélération du noyau, dépend du rapport entre la tension U et l'inductance L de la bobine. L'inductance de la bobine L étant un paramètre intrinsèque du système, l'augmentation la tension U est le seul moyen pour diminuer les temps de réaction de l'actionneur électromagnétique. Plus la valeur de la tension est élevée pour une bobine donnée, plus la pente de la courbe sera raide et plus l'accélération du noyau mobile au démarrage sera importante.
Afin d'augmenter la tension d'ouverture Uouv, il serait souhaitable d'accroître le rapport de transformation élévateur de tension N1/N2. Cependant, il n'est pas possible d'augmenter le nombre de spires de bobines, notamment de la seconde bobine de commande d'ouverture 3OB. En effet, la taille maximum des bobines de commande 3OA, 3OB est déterminée par le volume de l'actionneur et notamment le volume interne de la culasse magnétique. En outre, la solution consistant à diminuer la section du fil pour d'augmenter le nombre de spire sans changer le volume de bobinage n'est aussi pas acceptable. En effet, une diminution de la section du fil de bobinage s'accompagnerait d'une augmentation de la résistance et de l'inductance de la bobine. Ces changements auraient des effets néfastes sur le temps de charge et de décharge des condensateurs de déclenchement C1 , C2. On observerait un ralentissement de la charge des condensateurs ainsi qu'une augmentation du temps de décharge. Ce résultat est incompatible avec les performances souhaitées de l'actionneur notamment à l'ouverture où la rapidité d'actionnement est recherchée.
Selon un second mode préférentiel de réalisation de l'invention, afin d'augmenter la tension d'ouverture Uouv pour commander la seconde bobine de commande d'ouverture 3OB, le circuit de commande comporte au moins un second condensateur de déclenchement C2.
Dans une mode particulier du second mode préférentiel tel que représenté sur la figure 13, le circuit de commande comporte deux condensateurs de déclenchement C1 , C2.
Au moment de la phase de fermeture, le circuit d'alimentation comprend des moyens de commutation TH1 , TH2, TH3, TH4, D1 , D2, D3 pour connecter lesdits au moins premier et second condensateurs de déclenchement C1 , C2 en parallèle de ladite seconde bobine de commande d'ouverture 3OB.
Selon le mode particulier de réalisation de l'invention tel que représenté sur la figure 13, les moyens de commutations comprennent trois diodes D1 , D2, D3 et quatre interrupteurs commandés TH1 , TH2, TH3, TH4 tels que notamment des thyristors ou des transistors.
Lorsqu'une tension de fermeture Uferm est appliquée aux bornes de ladite au moins une première bobine de commande de fermeture 3OA, une tension Uind est induite aux bornes de ladite seconde bobine de commande d'ouverture 3OB. Ainsi, les condensateurs de déclenchement C1 , C2 sont chargés par une tension induite Uind aux bornes de seconde bobine de commande d'ouverture 3OB.
La charge en parallèle des condensateurs de déclenchement C1 , C2 est réalisée à travers une première et une seconde diodes D1 , D3 pour les polarités positives et par un interrupteur commandé Th4 et une troisième diode D2 pour les polarités négatives. Ledit interrupteur commandé Th4 est commandé en même temps que la fermeture de l'actionneur pour permettre la connexion en parallèle. Selon ce mode particulier de réalisation, seules les alternances positives de la tension induite Uind sont utilisées pour charger les condensateurs de déclenchement C1 , C2. Selon un autre mode de réalisation non représenté, il peut être envisagé de redresser la tension induite, notamment en utilisant un pont de diodes pour la charge dudit au moins un condensateur. Au moment de la phase d'ouverture de l'actionneur, le circuit d'alimentation comprend des moyens de commutations TH1 , TH2, TH3, TH4, D1 , D2, D3 pour connecter les condensateurs de déclenchement C1 , C2 en série avec ladite seconde bobine de commande d'ouverture 3OB.
La valeur absolue tension d'ouverture Uouv est égale à la somme des tensions de charge Ud , Uc2 lesdits au moins premier et second condensateurs de déclenchement C1 , C2.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la tension de charge Ud , Uc2 d'au moins un condensateur de déclenchement C1 , C2 est égale à la valeur de la tension induite Uind aux bornes de ladite au moins une seconde bobine d'ouverture 3OB lorsqu'une tension de fermeture Uferm est appliquée aux bornes de ladite au moins une première bobine de commande de fermeture 3OA.
De préférence, lesdits premier et second condensateurs de déclenchement C1 , C2 comportent respectivement des constante de temps τ inférieures au temps d'application de la tension de fermeture Uferm.
De préférence, les premiers et seconds condensateurs de déclenchement C1 , C2 sont de même valeur, la valeur absolue tension d'ouverture Uouv est égale au double de la valeur absolue de la tension induite Uind. La décharge des condensateurs de déclenchement C1 , C2 connectés en série permet ainsi de doubler la tension d'ouverture Uouv.
La tension d'ouverture Uouv doit être de sens opposé à la tension de fermeture Uferm afin de déplacer le noyau mobile 16 dans la phase d'ouverture de l'actionneur. Des moyens de commutation Th1 , Th2, Th3, TM, permettent d'inverser les tensions de charge Ud , Uc2 aux bornes des condensateurs de déclenchement C1 , C2.
La décharge en parallèle est réalisée par un premier interrupteur commandé Th1 pour les polarités positives et un second interrupteur commandé Th2 pour les polarités négatives. Un troisième interrupteur commandé Th3 assure la mise en série des 2 condensateurs. Selon le mode de réalisation utilisé, le fait de charger deux condensateurs de déclenchement C1 , C2 en parallèle au lieu d'un seul, ne fait chuter la tension de charge que de 25%. En outre, le fait de décharger deux condensateurs de déclenchement C1 , C2 en série augmente la tension de 60%. Cette augmentation de la tension d'ouverture selon le mode de réalisation utilisé permet d'obtenir des performances de rapidité souhaitée à l'ouverture.
La chute de 25% est due au fait que le transformateur que constitue les deux bobines de commande 3OA, 3OB n'est pas un générateur parfait. Il possède une impédance due à la résistance des fils et à l'inductance des bobines. Cette impédance limite le courant fourni par la bobine de commande d'ouverture 3OB qui charge les condensateurs.
La valeur des condensateurs de déclenchement C1 , C2 est optimisée en fonction de la rapidité d'ouverture souhaitée et des bobines dimensionnées pour un volume donné.
Selon une variante de réalisation des modes préférentiels de réalisation du circuit de commande, les moyens électroniques de commande du circuit de commande comportent des moyens de recharge des condensateurs de déclenchement C1 , C2 lorsque l'actionneur a été fermé. Les condensateurs de déclenchement C1 , C2 sont rechargés périodiquement, à une fréquence variable en fonction des technologies employée afin de compenser les pertes par auto décharges. Les moyens électroniques envoient alors d'impulsions de courtes durées dans la première bobine de commande de fermeture 3OA. La valeur du temps de recharge des capacités dépend des valeurs intrinsèques des composants. Les condensateurs de déclenchement C1 , C2 sont donc rechargés par plusieurs cycle de commande Uferm. Selon un mode particulier de réalisation, les impulsions de recharges ont une durée de l'ordre de quelques dizaines de millisecondes et la périodicité de recharge est supérieure à 1/4 heure et peut être beaucoup plus longue en fonction de la technologie des condensateurs.
Compte tenu que l'énergie nécessaire à l'ouverture est faible, les condensateurs de déclenchement C1 , C2 présentent une faible valeur de capacité. A titre d'exemple, les capacités seront notamment d'une dizaine de MicroFarads ayant une tension de service pouvant atteindre plusieurs milliers de volts. A titre d'exemple, la tension de service peut être égale à 1000Vdc. Compte tenu de la faible valeur capacitive des condensateurs de déclenchement C1 , C2, ces derniers peuvent se recharger en quelques millisecondes, ce qui est particulièrement intéressant pour des disjoncteurs à cycles rapides destinés aux protections Moyenne Tension.
En outre ils sont de préférence conçus avec une technologie de type film polypropylène et comportent une bonne durée de vie au moins égale à celle de l'actionneur. Sa fiabilité garantit un bon niveau de sécurité de fonctionnement de l'actionneur électromagnétique.
Selon une variante de réalisation des différents modes de réalisation de l'invention, l'énergie nécessaire à l'électronique de commande des moyens de commutations, notamment des interrupteurs commandés TH, TH1 , TH2, TH3, TH4 est prélevée sur au moins un condensateur de déclenchement C1 , C2.
L'invention concerne aussi un actionneur électromagnétique bistable à accrochage magnétique comprend un circuit magnétique 12 fixe en matériau ferromagnétique. Selon un premier mode préférentiel de réalisation présenté sur les figures 1 , 2, 3, le circuit magnétique 12 comprend une culasse 20 s'étendant selon un axe longitudinal Y. La culasse 20 du circuit magnétique comporte à ses extrémités opposées un premier et une deuxième faces 22, 24 parallèles. Les faces 22, 24 s'étendent perpendiculairement à l'axe longitudinal Y de la culasse 20. De préférence, la culasse 20 est composée de deux parois métalliques allongées et positionnées l'une par rapport à l'autre de telle sorte à libérer un volume interne. Les deux parois sont maintenues parallèles par un premier et un second flasques 22, 24 placés respectivement aux extrémités desdites parois. Selon de mode particulier de réalisation, la culasse 20 de forme parallélépipédique comporte au moins deux faces longitudinales ouvertes sur le volume interne.
Le circuit magnétique 12 comprend en outre un shunt 26 de répartition du flux magnétique. Le shunt 26 saturable s'étend radialement selon une direction parallèle au premier flasque 22. L'actionneur électromagnétique comprend un circuit de commande tel que décrit ci-dessus. Le circuit de commande comprend une première bobine de commande 3OA et une seconde bobine de commande 3OB fixe montées coaxialement sur un fourreau 32 isolant à l'intérieur de la culasse 20. Lesdites bobines 30A,30B, sont concentriques et s'étendent axialement entre le shunt 26 et le deuxième flasque 24. La seconde bobine de commande 3OB est placée à l'extérieur de la première bobine de commande 3OA.
A l'intérieur du volume interne de la culasse 20 est aussi positionné au moins un aimant permanent 14 à aimantation axiale. Ledit au moins un aimant est placé entre les parois de la culasse 20. L'aimant permanent 14 comporte deux surfaces frontales coplanaires de polarités opposées. Une première surface est positionnée face au shunt 26. Une seconde surface est positionnée contre la paroi interne du premier flasque 22. Les surfaces frontales sont sensiblement perpendiculaires à l'axe longitudinal Y de la culasse 20.
L'actionneur électromagnétique comprend un noyau 16 mobile monté à coulissement axial selon la direction d'un axe longitudinal de la culasse 20. Le déplacement du noyau mobile 16 s'effectue à l'intérieur des bobines de commande 3OA, 3OB, entre deux positions de fonctionnement appelées par la suite position d'accrochage PA et position de décrochage PD.
Un premier entrefer e1 axial correspond à l'intervalle entre le shunt 26 et le noyau 16 mobile. Cet entrefer est maximal lorsque le noyau mobile est dans une seconde position de fonctionnement dit de décrochage PD tel que représenté sur la figure 1. Cet entrefer est nul lorsque le noyau mobile est dans une première position de fonctionnement dit d'accrochage PA tel que représenté sur la figure 2.
De préférence, le noyau est composé d'un cylindre en matériau magnétique ou magnétisable. Une première face radiale du cylindre est destinée à être en contact avec le shunt 26 lorsque le noyau est en position d'accrochage PA. Une seconde face radiale du cylindre est destinée à être positionnée à proximité de la face interne de second flasque 24 lorsque le noyau est en position de décrochage PD. La face interne du deuxième flasque 24 comprend un manchon 46 interne s'étendant partiellement dans un espace annulaire ménagé coaxialement autour du noyau 16 mobile. Le noyau 16 mobile est alors séparé dudit manchon 46 par un deuxième entrefer glissant e2 radial restant uniforme durant le déplacement en translation du noyau 16 mobile. De préférence, le manchon 46, en position d'accrochage, recouvre le noyau 16 mobile sur une distance de recouvrement L. Le manchon 46 est de préférence de forme tubulaire en matériau ferromagnétique. Il peut faire partie intégrante du second flasque 24 ou être fixé à ce dernier par des moyens de fixation. L'entrefer glissant e2 et la distance de recouvrement L entre noyau 16 mobile et le manchon 46 sont réglés de sorte à ce que la réluctance de l'ensemble du circuit magnétique 20 soit la plus faible possible dans le volume interne de la première bobine de commande 3OA. La réluctance doit être la plus faible sur toute la course du noyau mobile 16 entre les deux positions de fonctionnement.
Le noyau 16 mobile en position de décrochage PD est séparé de la paroi interne du second flasque 24 par un troisième entrefer e3 axial correspondant à l'intervalle entre le second flasque 24 et le noyau 16 mobile. Cet entrefer e3 est minimal lorsque le noyau mobile est en position de décrochage PD tel que représenté sur la figure 1.
Lorsque le noyau est en position d'accrochage, ce dernier est maintenu collé contre le shunt 26 par une force d'attraction magnétique FA due à un flux de polarisation φU généré par ledit au moins un aimant permanent 14. Le noyau 16 mobile est destiné à être sollicité en position de décrochage PD par au moins un ressort de rappel 36. La force rappel FR du ressort de rappel 36 tend à s'opposer à la force d'attraction magnétique FA générée par l'aimant permanent 14. En position d'accrochage, l'intensité à la force d'attraction magnétique FA est d'intensité supérieure à la force de rappel antagoniste dudit au moins un ressort de rappel 36 (figures 5A, 5B, 5C, 5D).
La première surface frontale de ledit au moins un aimant permanent 14 est séparée du shunt 26 par un quatrième entrefer e4. Ledit entrefer e4 est dimensionné de sorte qu'il soit le plus petit possible pour ne pas réduire l'efficacité de l'aimant 14 mais suffisant pour éviter tous chocs mécaniques sur le ou les aimants. Un absorbeur de choc peut être placé dans l'espace formé par le quatrième entrefer e4. Cet absorbeur peut comprendre un gel. Cet absorbeur a pour but de réduire toute répercussion du choc entre noyau mobile 16 et le shunt 26 lorsque ledit noyau passe de la position de décrochage PD à sa position d'accrochage PA.
Le noyau mobile 16 magnétique est couplé à un organe d'actionnement non magnétique 18 traversant axialement une ouverture 17 pratiquée dans le premier flasque 22. L'organe d'actionnement non magnétique 18 traverse aussi ledit au moins un aimant 16. Le noyau 16 et l'organe d'actionnement 18 formant l'équipage mobile de l'actionneur 1.
Selon un mode de réalisation particulier, l'équipage mobile de l'actionneur 1 est destiné à piloter une ampoule à vide de dispositif de coupure.
Selon un mode de réalisation de l'invention tel que représenté sur les figures 1 et 2, le ressort de rappel est positionné à l'extérieur de la culasse 20. Il comprend une première face d'appui sur un premier support externe tel qu'un bâti 100 et comprend une seconde face d'appui sur une butée 19 placée sur l'organe d'actionné 18. En position de décrochage PD, ladite butée 19 est en appui sur second support externe. A titre d'exemple, le second support externe peut notamment faire partie de face externe du premier flasque 22. Ce positionnement longitudinal de la butée 19 sur l'organe d'actionnement 18 permet de contrôler la longueur du déplacement l'équipage mobile de l'actionneur 1 et plus particulièrement la longueur du troisième entrefer e3 en position de décrochage PD. En effet, le déplacement de la butée 19 le long de l'organe d'actionnement 18 permet de régler la taille minimale de ce troisième entrefer e3. Le maintien en position d'accrochage PA est garanti par ledit au moins un ressort de rappel 36, 37.
La première bobine de commande 3OA est destinée à engendrer dans le circuit magnétique 12 un premier flux magnétique de commande φC1. Le premier flux magnétique de commande φC1 est destiné à s'additionner au flux de polarisation φU de l'aimant permanent 14. Ainsi le premier flux magnétique de commande φC1 tend à s'opposer à l'action dudit au moins une ressort de rappel 36, 37 de manière à déplacer le noyau 16 mobile de sa position de décrochage PD à sa position d'accrochage PA.
La seconde bobine de commande 3OB est destinée à engendrer dans le circuit magnétique 12 un second flux magnétique de commande φC2 qui s'oppose au flux de polarisation φU de l'aimant permanent 14 de manière à libérer le noyau 16 mobile et à autoriser son déplacement de la position d'accrochage vers la position de décrochage PD. Le déplacement du noyau mobile 16 de la position d'accrochage PA vers la position de décrochage PD se fait sous l'action dudit au moins un ressort de rappel 36, 37.
Selon un mode de réalisation de l'invention tel que représenté sur la figure 8, l'actionneur électromagnétique 1 peut être destiné à commander un dispositif de coupure 22 comprenant notamment une ampoule à vide 2. La première bobine 3OA générant le premier flux de commande φC1 est alors destinée à fermer les contacts de l'ampoule à vide. En outre, la seconde bobine 3OB générant le second flux magnétique de commande φC2 est alors destinée à l'ouverture des contacts de l'ampoule à vide 2. La première bobine 3OA s'appelle alors bobine de fermeture et la seconde bobine 3OB s'appelle bobine d'ouverture.
Grâce à la configuration géométrique du circuit magnétique 12 et notamment grâce au positionnement du shunt magnétique 26 par rapport aux bobines de commande 3OA, 3OB et dudit au moins un aimant 16, ledit au moins aimant n'est jamais traversé par le flux créé par les bobines de commande 3OA, 3OB. Le risque de démagnétisation de l'aimant 14 est ainsi limité.
Pour passer d'une position d'ouverture à une position de fermeture des contacts de l'ampoule 2, le fonctionnement du dispositif d'actionnement électromagnétique 1 est le suivant. Comme représenté sur la figure 6A, deux forces antagonistes s'appliquent sur le noyau mobile 16. Une force de rappel FR appliquée par le ressort de rappel 36 sur le noyau mobile 16 par l'intermédiaire d'un organe d'actionnement non magnétique 18 tend à maintenir le noyau mobile 16 dans une position de décrochage, les contacts étant en position ouverte. La force de rappel FR s'oppose à une première force de fermeture magnétique FA due au flux de polarisation φU de l'aimant 14. La force de fermeture magnétique FA est d'intensité inférieure à la force de rappel FR. Tel que représenté sur la figure 5B, la première bobine 3OA est alimentée pour fermer les contacts. La première bobine 3OA génère le premier flux de commande φC1. Le premier flux de commande φC1 circule dans le même sens que le flux de polarisation φU de l'aimant 14. Le premier flux produit une force de fermeture FFE électromagnétique. Les deux forces de fermetures FA, FFE s'additionnent et tendent à déplacer le noyau mobile 16 de sa position de décrochage PD vers sa position d'accrochage PA. L'intensité de la force de fermeture électromagnétique FFE subit une variation de type exponentielle. Cette variation dépend directement de la géométrie de la bobine, notamment de son inductance et du type d'alimentation électrique utilisé.
Selon un mode de réalisation de l'invention, lorsque le noyau mobile 16 quitte sa position de décrochage, l'intensité de la force de fermeture électromagnétique FFE est supérieure à celle de la force de rappel FR du ressort de rappel 36. Cette intensité non nulle (offset) de la force de fermeture électromagnétique FFE au début du déplacement du noyau 16, permettra d'obtenir une force de fermeture électromagnétique FFE toujours supérieure à la force de rappel FR au cours du déplacement du noyau mobile.
La valeur de l'offset est liée à la taille du troisième entrefer e3, à l'aimant 14 et au premier flux de commande φC1. Comme représenté sur la figure 10, le second flasque 24 détourne une partie du premier flux de commande φC1 du circuit magnétique principale. Ce flux détourné φCd crée une force antagoniste s'opposant temporairement à la force de fermeture électromagnétique FFE. Le temps nécessaire à l'établissement d'une force de fermeture électromagnétique FFE efficace pour le déplacement du noyau mobile se trouve alors allongé. Le départ dynamique du noyau mobile 16 est alors retardé. Ce temps de retard permet au courant électrique circulant dans la première bobine 3OA d'atteindre une intensité suffisante pour générer un premier flux de commande φC1 efficace. Comme représenté sur la figure 6B, lorsque le noyau mobile 16 commence à se déplacer, l'énergie potentielle emmagasinée par Pactionneur électromagnétique alors suffisante pour garantir une force de fermeture électromagnétique FFE qui sera toujours d'intensité supérieure aux forces de rappel FR. Cela permet de garantir une fermeture sans temps d'arrêt et sans ralentissement du noyau mobile 16.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, au cours de déplacement du noyau mobile 6D de sa position de décrochage PD vers sa position d'accrochage PA, la force de fermeture électromagnétique FFE va s'opposer à une seconde force générée par un second ressort de rappel 37. Ce second ressort 37 est destiné à appliquer une force de pression de contact pour notamment maintenir fermés les contacts électriques de l'ampoule à vide 2. Ce second ressort 37 va être compressé sous l'action de la force de fermeture électromagnétique FFE. C'est environ aux deux tiers de la course de fermeture du noyau 16 que les efforts de rappel combinés des premier et second ressorts de rappel 36, 37 vont s'opposer à la force de fermeture électromagnétique FFE. Lorsque le noyau mobile 16 est en position d'accrochage PA telle que représentée sur la figure 5D, l'alimentation de la bobine de fermeture est coupée. La première force de fermeture magnétique FA est alors d'intensité supérieure à la somme des efforts de rappel FR développés par les premier et second ressorts 36, 37. Cet accrochage magnétique du noyau mobile 16 en position d'accrochage PA peut aussi être combiné à un accrochage mécanique.
Pour passer d'une position de fermeture à une position d'ouverture des contacts de l'ampoule 2, autrement dit de la position d'accrochage PA à la position de décrochage PD du noyau mobile 16, le fonctionnement du dispositif d'actionnement électromagnétique 1 est le suivant. Comme représenté sur la figure 6A, deux forces antagonistes s'appliquent sur le noyau mobile 16 ; une force magnétique FA due à au flux de polarisation φU de l'aimant 14 et une force de rappel FR résultant des efforts appliqués par ledit au moins un ressort de rappel 36, 37. La force magnétique FA est alors d'intensité supérieure à la force de rappel FR. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 6C, la force de rappel FR résulte de la somme des efforts appliqués conjointement par Ie premier et second ressorts de rappel 36, 37.
Comme représenté sur la figure 6B, la seconde bobine 3OB est alimentée pour générer le second flux de commande φC2. Le second flux de commande φC2 circule dans un sens opposé au flux de polarisation φU de l'aimant 14. Le second flux de commande φC2 produit une force d'ouverture électromagnétique FOE. La force de rappel FR et la force d'ouverture électromagnétique FOE s'additionnent. La force d'ouverture résultante est alors d'intensité supérieure à la force magnétique d'accrochage FA et tend à déplacer le noyau mobile 16 de sa position d'accrochage PA vers sa position de décrochage PD.
A titre d'exemple, la première bobine de fermeture 3OA du circuit de commande fonctionne sous 250 Volts continu avec un courant de 1OA, tandis que la seconde bobine de commande d'ouverture 3OB nécessite quelques centaines de volts avec 4OmA. Le diamètre du fil des deux bobines de commande 3OA, 3OB est différent. En outre, lesdites bobines comportent un nombre différent de spires.
La première bobine 3OA nécessite une énergie importante pendant un temps donné pour fermer l'actionneur. A titre d'exemple le temps d'alimentation de la première bobine 3OA est environ égal à 150ms. Cette énergie provient du réseau. A l'inverse, la seconde bobine 3OB n'a besoin que d'une très faible énergie pour ouvrir l'actionneur.
Selon un mode de réalisation particulier, le shunt 26 s'étendant radialement selon une direction parallèle au premier flasque 22 26, est séparé de la culasse 20 par un cinquième entrefer e5. Au moins un élément intermédiaire 33 en matériau amagnétique peut être placé dans le cinquième entrefer e5. Cet élément intermédiaire servant notamment de support au shunt 26, permet de garantir la tenue du cinquième entrefer e5. Le shunt 26 peut comporter une section variable. La modification de la taille du cinquième entrefer e5 et/ou de la section du shunt 26 permet de régler la valeur de la réluctance dudit shunt.
Selon un mode de réalisation de l'invention, afin de faciliter la réalisation dudit au moins aimant 16, l'actionneur électromagnétique comporte au moins deux aimants 16 accolés. Lesdits aimants permanents sont respectivement découpés de manière à laisser le trou de passage 17 lorsqu'ils sont accolés. De préférence, une pièce de centrage 19 est placée dans le trou de passage 17. La pièce de i centrage 19 dépasse dudit au moins un aimant 16 de la hauteur du troisième quatrième entrefer e4. Ladite pièce est alors en contact avec le shunt 26. La pièce de centrage 19 permet à la fois le positionnement des aimants, l'absorption d'une partie des chocs mécaniques lorsque le noyau mobile 16 vient au contact du shunt 26 et enfin intervient également dans le guidage de l'équipage mobile 16,
) 18.

Claims

REVENDICATIONS
1. Actionneur électromagnétique bistable à accrochage magnétique pour les commandes d'ouverture et de fermeture d'une ampoule à vide d'un dispositif de coupure, comprenant :
- un circuit magnétique (12) comprenant une culasse (20) magnétique dans laquelle un shunt (26) s'étend perpendiculairement à un axe longitudinal (Y) de ladite culasse, le shunt (26) étant positionné parallèlement entre une première et une seconde faces (22, 24) de ladite culasse,
- au moins un aimant permanent (14) à aimantation axiale selon l'axe longitudinal (Y) de la culasse (20), ledit aimant étant positionné entre la première face (22) et le shunt (26),
- un noyau (16) mobile monté à coulissement axial selon l'axe longitudinal (Y) de la culasse (20) entre une position d'accrochage (PA) et une position de décrochage (PD),
- au moins une bobine (30, 3OA, 30B) s'étendant axialement entre le shunt (26) et la seconde face (24), et étant destinée à engendrer :
- un premier flux magnétique de commande (φC1 ) s'additionnant au flux de polarisation (φll) dudit au moins un aimant permanent (14) pour déplacer le noyau (16) mobile d'une position de décrochage (PD) à une position d'accrochage (PA), au moins un ressort de rappel (36, 37) s'opposant au déplacement dudit noyau,
- un second flux magnétique de commande (φC2) s'opposant au flux de polarisation (φU) de l'aimant permanent (14) et autorisant le déplacement du noyau (16) mobile de la position d'accrochage (PA) vers la position de décrochage (PD) sous l'action dudit au moins un ressort de rappel (36, 37), caractérisé en ce que
- la seconde face (24) de la culasse (20) comprend un manchon (46) interne s'étendant partiellement autour du noyau (16) mobile, ce dernier étant séparé dudit manchon (46) par un entrefer glissant (e2) radial restant uniforme durant le déplacement en translation du noyau (16) mobile - et en ce que le noyau (16) mobile est, en position de décrochage, séparé de la seconde face (24) de la culasse (20) par un troisième entrefer (e3), le shunt (26) étant séparé du noyau mobile (16) par un premier entrefer (e1) axial.
; 2. Actionneur électromagnétique selon la revendication 1 caractérisé en ce que le manchon (46), en position d'accrochage, recouvre le noyau (16) mobile sur un distance de recouvrement (L).
3. Actionneur électromagnétique selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit au moins un aimant permanent (14) est séparé du shunt (26) par un ι quatrième entrefer (e4).
4. Actionneur électromagnétique selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le shunt (26) est séparé radialement de la culasse (20) par un cinquième entrefer (e5).
5. Actionneur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le noyau mobile (16) magnétique est couplé à un organe d'actionnement non magnétique (18) s'étendant selon l'axe longitudinal (Y) pour traverser ledit au moins un aimant (16) et la première face (22) de la culasse (20).
6. Actionneur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comporte au moins un aimant (16) ayant un trou de passage (17) au travers duquel passe l'organe d'actionnement (18).
7. Actionneur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux aimants (16) accolés, lesdits aimants étant respectivement découpés de manière à laisser un trou de passage (17) lorsqu'ils sont accolés.
8. Actionneur électromagnétique selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comporte quatre aimants (16) de forme identique.
9. Actionneur électromagnétique selon l'une des revendications 6 à 8 caractérisé en ce qu'il comporte une pièce de centrage (19) placée dans le trou de passage (17).
10. Actionneur électromagnétique selon la revendication 9 caractérisé en ce que la pièce de centrage (19) dépasse dudit au moins un aimant (16) de la hauteur du quatrième entrefer (e4), ladite pièce étant en contact avec Ie shunt (26).
11.Actionneur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le noyau mobile (16) comporte une surface radiale tronconique destinée à se coller contre le shunt (26) en position d'accrochage.
12. Actionneur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le noyau mobile (16) comporte un trou (39) positionné dans le surface radiale en contact avec le troisième entrefer (e3).
13. Actionneur électromagnétique selon la revendication 12 précédentes caractérisé en ce que le trou (39) est débouchant et traverse de part en part le noyau mobile (16) selon un direction parallèle à l'axe longitudinal (Y).
14. Actionneur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une première bobine (30A) destinée à produire le premier flux magnétique de commande (φC1) et une seconde bobine (30B) destinée à produire le second flux magnétique de commande (φC2).
15. Actionneur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un absorbeur de choc est placé dans l'espace formé par le quatrième entrefer (e4).
16. Actionneur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'au moins un élément intermédiaire (33) en matériau amagnétique est placé dans le cinquième entrefer (e5).
17. Circuit de commande pour actionneur électromagnétique à noyau mobile (16), circuit comprenant :
• au moins une première bobine de commande de fermeture (30A) destinée à déplacer le noyau mobile (16) dans une phase de fermeture de l'actionneur,
• au moins une seconde bobine de commande d'ouverture (30B) destinée à déplacer le noyau magnétique dans une phase d'ouverture de l'actionneur,
- lesdites au moins deux bobines de commande (3OA, 30B) étant couplées par mutuelle induction (M),
• un circuit d'alimentation destiné à alimenter lesdites bobines de commande (3OA, 30B) dans les phases de fermeture et d'ouverture, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un premier condensateur de déclenchement (C1), le circuit d'alimentation comprend des moyens de commutation (TH, D1 , D2) destinés à :
- connecter ledit au moins un premier condensateur de déclenchement (C1) en série avec ladite seconde bobine de commande d'ouverture (30B), ledit au moins un premier condensateur de déclenchement (C1) étant chargé par une tension induite (Uind) aux bornes de ladite au moins une seconde bobine de commande d'ouverture 3OB lorsqu'une tension de fermeture (Uferm) est appliquée aux bornes de ladite au moins une première bobine de commande de fermeture (30A),
- connecter ledit au moins un condensateur de déclenchement (C1) à la seconde bobine de commande d'ouverture (30B), ledit au moins un premier condensateur de déclenchement (C1) étant déchargé à travers ladite seconde bobine de commande d'ouverture (30B) pour développer une tension d'ouverture (Uouv) aux bornes de ladite bobine pendant la phase d'ouverture.
18. Circuit de commande selon la revendication 17, caractérisé en ce que la valeur absolue tension d'ouverture (Uouv) est égale à une tension de charge (Uc) dudit au moins un premier condensateur de déclenchement (C1 ).
19. Circuit de commande selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce que ledit au moins un premier condensateur de déclenchement (C1) comporte un constante de temps (τ) inférieur au temps d'application de la tension de fermeture (Uferm).
20. Circuit de commande selon la revendication 19, caractérisé en ce que la tension de charge (Uc) dudit au moins un premier condensateur de déclenchement (C1) est égale à la valeur de la tension induite (Uind) aux bornes de ladite au moins une seconde bobine d'ouverture 3OB lorsqu'une tension de fermeture (Uferm) est appliquée aux bornes de ladite au moins une première bobine de commande de fermeture (30A), la valeur absolue tension d'ouverture (Uouv) est égale à la valeur absolue de la tension induite (Uind).
21. Circuit de commande selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un second condensateur de déclenchement (C2), le circuit d'alimentation comprenant des moyens de commutation (TH 1 , TH2, TH3, TH4, D1 , D2, D3) destinés à :
- connecter lesdits au moins premier et second condensateurs de déclenchement (C1 , C2) en parallèle pendant une phase de fermeture,
- et connecter lesdits au moins premier et second condensateurs de ι déclenchement (C1 , C2) en série pendant la phase d'ouverture, la tension d'ouverture (Uouv) appliquée à ladite seconde bobine de commande (30B) étant égale à la somme des tensions induites respectivement aux bornes des condensateurs de déclenchement (C1). i
22. Circuit de commande selon la revendication 21 , caractérisé en ce que la valeur absolue tension d'ouverture (Uouv) est égale à la somme des tensions de charge (Ud , Uc2) lesdits au moins premier et second condensateurs de déclenchement (C1, C2).
23. Circuit de commande selon la revendication 22, caractérisé en ce que la
) tension de charge (Ud , Uc2) d'au moins un condensateur de déclenchement
(C1 , C2) est égale à la valeur de la tension induite (Uind) aux bornes de ladite au moins une seconde bobine d'ouverture 3OB lorsqu'une tension de fermeture (Uferm) est appliquée aux bornes de ladite au moins une première bobine de commande de fermeture (30A).
24. Circuit de commande selon la revendication 23, caractérisé en ce que lesdits premier et second condensateurs de déclenchement (C1, C2) comportent respectivement des constante de temps (τ) inférieures au temps d'application de la tension de fermeture (Uferm).
25. Circuit de commande selon la revendication 24, caractérisé en ce que les premiers et seconds condensateurs de déclenchement (C1) sont de même valeur, la valeur absolue tension d'ouverture (Uouv) est égale au double de la valeur absolue de la tension induite (Uind).
26. Circuit de commande selon l'une quelconques des revendications 17 à 25, caractérisé en ce que ladite au moins première bobine de fermeture (30A) comporte un premier nombre de spires (N1) inférieur à un second nombre de spires (N2) de ladite au moins seconde bobine de commande d'ouverture (30B) de manière à ce que la tension (Uind) induite aux bornes de ladite au moins seconde bobine de commande d'ouverture (30B) est supérieur à la tension de fermeture (Uferm) appliqué à ladite au moins première bobine de commande de fermeture (30A).
27. Circuit de commande selon l'une quelconques des revendications 17 à 26, caractérisé en ce que les moyens de commutation (TH, TH1 , TH2, TH3, TH4) comprennent des interrupteurs commandés.
28.Actionneur électromagnétique, comprenant un circuit magnétique (12) ayant une culasse (20) magnétique, au moins un aimant permanent (14) à aimantation axiale selon un axe longitudinal (Y) de la culasse (20) et un noyau (16) mobile monté à coulissement axial selon l'axe longitudinal (Y) entre une position d'accrochage et une position de décrochage, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de commande selon les revendications 17 à 27, les bobines s'étendant axialement selon axe longitudinal (Y) de la culasse (20), et étant destinée à engendrer : ~ un premier flux magnétique de commande (φC1) s'additionnant au flux de polarisation (φU) dudit au moins un aimant permanent (14) pour déplacer le noyau (16) mobile d'une position de décrochage (PD) à une position d'accrochage (PA), l'action d'au moins un ressort de rappel (36, 37) s'opposant au déplacement dudit noyau,
- un second flux magnétique de commande (φC2) s'opposant au flux de polarisation (φU) de l'aimant permanent (14) et autorisant le déplacement du noyau (16) mobile de la position d'accrochage vers la position de décrochage (PD) sous l'action dudit au moins un ressort de rappel (36, 37).
29.Actionneur électromagnétique selon la revendication 28, caractérisé en ce que la culasse (20) magnétique comprend un shunt (26) s'étendant perpendiculairement à un axe longitudinal (Y) de ladite culasse, le shunt (26) étant positionné parallèlement entre une première et une seconde faces (22, 24) de ladite culasse, ledit au moins un aimant permanent (14) étant positionné entre la première face (22) et le shunt (26).
30.Actionneur électromagnétique selon la revendication 29, caractérisé en ce que les bobines s'étendent axialement entre le shunt (26) et la seconde face (24).
31.Actionneur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 28 à 30, caractérisé en ce que la seconde face (24) de la culasse (20) comprend un manchon (46) interne s'étendant partiellement autour du noyau (16) mobile, ce dernier étant séparé dudit manchon (46) par un entrefer glissant (e2) radial restant uniforme durant le déplacement en translation du noyau (16) mobile et en ce que le noyau (16) mobile est, en position de décrochage, séparé de la seconde face (24) de la culasse (20) par un troisième entrefer (e3), un volume entre le shunt (26) et le noyau (16) mobile définissant un premier entrefer (e1) axial.
32.Actionneur électromagnétique selon la revendication 31 , caractérisé en ce que le manchon (46), en position d'accrochage, recouvre le noyau (16) mobile sur une distance de recouvrement (L).
33.Actionneur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 28 à
32, caractérisé en ce que ledit au moins un aimant permanent (14) est séparé du shunt (26) par un quatrième entrefer (e4).
34.Actionneur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 28 à
33, caractérisé en ce que le shunt (26) est séparé radialement de la culasse (20) par un cinquième entrefer (e5).
35. Actionneur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 28 à
34, caractérisé en ce que le noyau mobile (16) magnétique est couplé à un organe d'actionnement non magnétique (18) s'étendant selon l'axe longitudinal (Y) pour traverser ledit au moins un aimant (16) et la première face (22) de la culasse (20).
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