FR2803430A1

FR2803430A1 - Electroaimant pour appareil interrupteur

Info

Publication number: FR2803430A1
Application number: FR9916700A
Authority: FR
Inventors: Michel Lauraire; Didier Vigouroux
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 1999-12-29
Filing date: 1999-12-29
Publication date: 2001-07-06
Anticipated expiration: 2019-12-29
Also published as: FR2803430B1

Abstract

La présente invention concerne un électroaimant, notamment un électroaimant à courant continu, destiné à un appareil interrupteur de puissance en basse tension, tel qu'un contacteur ou un contacteur/ disjoncteur, comprenant un entrefer anti-rémanent matérialisé par une plaque d'entrefer (20). Cette plaque d'entrefer comprend des moyens élastiques (22) capables de créer une force de rappel complémentaire (Fr3) favorisant le mouvement d'ouverture de la palette mobile (30) de l'électroaimant, ces moyens élastiques n'opérant que sur une partie terminale (d1 ) de cette course de fermeture, c'est-à-dire quand la force de fermeture de l'électroaimant est la plus forte.

Description

La présente invention concerne un électroaimant, notamment un électroaimantà courant continu, destinéà un appareil interrupteur de puissance en basse tension, qu'un contacteur ou un contacteur/disjoncteur, comprenant un entrefer anti-rémanent matérialisé par une plaque d'entrefer faisant également office de ressort de rappel complémentaire.

Dans1 électroaimants, il est usuel de mettre un entrefer anti-rémanent entre la partie fixe la partie mobile de l'électroaimant pour abaisser [a valeur du flux rémanent. En effet, sans entrefer, il subsisterait dans le circuit magnétique, même après l'interruption du courant dans la bobine, un flux rémanent susceptible de gêner l'ouverture de la partie mobile de l'électroaimant, ce qui nécessiterait alors l'utilisation de moyens de rappel importants.

Par ailleurs, certaines normes internationales imposent que l'ouverture des contacts d'un appareil interrupteur de puissance, commandé par un 'lectroaimant à courant continu, se fasse dès que la bobine est traversée par courant de déclenchement1. égalà un dixième du courant nominal1, circulant dans la bobine lorsque les contacts sont fermés. Cependant, un électroaimantà courant continu délivre généralement un effort moteur très important lorsqu'il est fermé, cela même avec un courant égalà 'd. Aussi, pour pallier ce problème et donc facili l'ouverture des contacts dès que le courant traversant la bobine se situe en dessous du courant de déclenchement 'd, on peut soit augmenter la force de rappel, soit utiliser un entrefer anti-rémanent important. Cependant, si l'augmentation de la force de rappel agit sur toute la course de fermeture de la partie mobile de l'électroaimant, cela créera, pendant toute cette course, une force résistante plus grande qu'il faudra vaincre en augmentant d'autant la force motrice de fermeture. Par ailleurs, si Ventrefer anti- rémanent est important, il s'ajoutera tout au long de la course fermeture de l'électroaimantà l'entrefer de travail, nécessitant ainsi une augmentation de la puissance consommée pour atteindre la même force motrice de fermeture.

C'est pourquoi l'invention a pour but de concevoir de façon1 plus simple et la plus économique possible un électroaimant, notamment pour courant continu, ayant la capacité de déclencher l'ouverture de sa partie mobile dès l'atteinte d'un courant de déclenchement 'd tout en minimisant les forces résistantes lors de fermeture de sa partie mobile, ainsi que l'entrefer anti-rémanent. Selon l'invention, l'électroaimant est doté d'une culasse fixe possédant au moins une face externe plane et logeantà l'intérieur un noyau central de forme cylindrique entouré par une bobine, d'une armature mobile en forme de palette possédant au moins une face polaire plane et apteà effectuer un mouvement de fermeture et d'ouverture entre une position fermée et une position ouverte, en fonction du courant circulant dans la bobine, ce mouvement entraînant mécaniquement1 fermeture et l'ouverture des contacts de l'appareil interrupteur, et d'une plaque d'entrefer matérialisant un entrefer anti-rémanent entre une face polaire de la palette mobile et une face externe plane de la culasse fixe. L'électroaimant se caractérise le fait que cette plaque d'entrefer comprend des moyens élastiques capables de créer une force de rappel complémentaire favorisant le mouvement d'ouverture de la palette mobile de l'électroaimant.

De façonà minimiser la force résistante sur l'ensemble de la course fermeture de la palette mobile de l'électroaimant, ces moyens élastiques n'opèrent sur une partie terminale de cette course de fermeture, lorsque la force motrice fermeture de l'électroaimant est la plus forte. De plus, pour obtenir une solution simpl et économique, la plaque d'entrefer et ses moyens élastiques sont découpésà plat une seule opération sans nécessiter de réaliser un quelconque cambrage de la plaque d'entrefer.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention vont ressortir de la description détaillée qui va suivre, illustrée par les dessins annexés parmi lesquels: - la figure1 représente une vue de face en coupe de l'ensemble de l'électroaimant en position ouverte, - la figure 2 montre une vue de dessus en coupe de la partie fixe de l'électroaimant et de la plaque d'entrefer selon un mode de réalisation, - la figure3 détaille un autre mode de réalisation de la plaque d'entrefer, - la figure 4 représente une vue de face en coupe de l'ensemble de l'électroaimant en position fermée, - la figure5 schématise la courbe des forces en présence durant le mouvement de fermeture de la partie mobile de l'électroaimant. En référenceà la figure1, un électroaimant est constitué d'une partie fixe comprenant culasse10, par exemple en forme deU et de section rectangulaire, avec une ie basse 12 située entre deux ailes latérales15. La partie basse 12 est solidarisée avec une première extrémité d'un noyau central11 cylindrique parallèle aux ailes latérales15. Ce noyau central11 est entouré sur une grande partie de sa longueur par une bobine16 cylindrique dans laquelle circulera le courant qui générera le déplacement de la partie mobile de l'électroaimant.A l'autre extrémité du noyau central11, est fixée une plaque d'épanouissement 14 parallèleà la partie basse 12 et de forme sensiblement parallélépipédique. La face supérieure de cette plaque d'épanouissement ainsi que les deux faces supérieures des ailes latérales15 sont dans le même plan et forment ensemble une face externe plane1 Oa de la culasse10 sur laquelle sera posée une plaque d'entrefer 20 matérialisant l'entrefer anti-rémanent de l'électroaimant. La plaque d'épanouissement 14 et les ailes latérales15 ne sont pas contiguës entre elles de sorte que la face externe plane 10a comporte deux espaces 18 entre la plaque 14 et les ailes15.

L'électroaimant comprend également une armature mobile constituée par une palette métallique30 mobile en translation et de forme sensiblement parallélé- pipédique. Cette palette est reliée mécaniquementà des contacts mobiles de l'appareil interrupteur (non représentés sur les figures). Elle comprend au moins une face polai 30a plane laquelle sont disposés des moyens de pression32. Selon le mode réalisation préféré représenté en figure1, ces moyens de pression sont matérialisés par deux bossages32 d'une hauteurdl par rapportà la face polaire 30a, situés façon sensiblement symétrique par rapport au centre de la palette mobile30. bossages peuvent par exemple être réalisés par une opération d'emboutissage la palette ile 30.

Sur face externe 10a de la culasse fixe10, est positionnée la plaque d'entrefer 20, forme sensiblement parallélépipédique et de faible épaisseur e. Cette plaque d'entrefer comprend une face inférieure 20a en contact avec la face externe 10a et une face supérieure20b qui pourra se trouver en contact avec la face polaire 30a de la palette mobile30 suivant la position de celle-ci. Des moyens élastiques sont réalisés dans la plaque d'entrefer 20 permettant de générer une force de rappel complémentaire favorisant le mouvement d'ouverture de la palette mobile30 l'électroaimant. Suivant le mode de réalisation préféré représenté en figure1, ces moyens élastiques sont constitués par deux languettes 22, par exemple obtenues par un découpage en forme deU, ménagées dans la plaque d'entrefer suivant un écartement identiqueà l'écartement des bossages32 de la palette mobile De plus, la position des languettes 22 doit également être choisie pour qu'elles se trouvent au- dessus des espaces18 ménagés dans la face externe plane1 Oa.

Lors du découpage, il se forme un évidement 24, en forme de autour de chaque languette 22 de telle sorte que celle-ci n'est rattachéeà la plaque d'entrefer 20 que par seul de ses côtés, ce qui lui confère des propriétés élastiques lorsqu'on exerce pression dessus. Pour permettre une fabrication la plus simple et la plus économi possible et en une seule opération, les languettes 22 sont découpéesà plat en meme temps que la plaque d'entrefer 20 elle-même. Aucun cambrage ou mise en forme quelconque de la plaque d'entrefer 20 n'est donc nécessaire. De plus, par cette méthode, la taille de l'entrefer anti-rémanent reste constante et égaleà l'épaisseur e.

matériau utilisé pour fabriquer la plaque d'entrefer 20 doit être amagnéti pour faire office d'entrefer anti-rémanent et doit avoir des qualités élastiques suffisantes pour que les languettes 22 puissent servir de force rappel complémentaire. On peut par exemple utiliser comme matériau du bronze, laiton ou de l'acier inoxydable, qui répondentà ces critères. La figure 2 montre un mode de réalisation préféré dans lequel la plaque d'entrefer 20 comprend deux languettes 22 situées tete-bêche et sensiblement symétriques par rapport au milieu de la plaque. La figure3 détaille une variante de ce mode de réalisation dans lequel les deux languettes sont orientées dans le même sens.

fonctionnement de l'électroaimant décrit ci-dessus va maintenant être expliqué.

palette mobile de l'électroaimant peut se trouver dans l'une des deux positions suivantes: - it en position ouverte, comme représenté en figure1, correspondantà une séparation entre les contacts mobiles et les contacts fixes de l'appareil interrupteur. Dans cette position, la palette mobile30 se trouve éloignée de la plaque d'entrefer 20, placée sur la culasse fixe10 de l'électroaimant, d'une distanced égaleà la course totale de fermeture de la palette. Cette position est obtenue lorsque aucun courant ne circule dans la bobine. - soit en position fermée, comme représenté en figure 4, correspondantà une fermeture des contacts mobiles sur les contacts fixes de J'appareil interrupteur. Dans cette position, la face polaire 30a de la palette mobile30 est plaquée contre la face supérieure20b de plaque d'entrefer 20. Cette position est obtenue lorsqu'un courant nominal1, circule dans la bobine.

La figure5 schématise les forces motrice et résistantes s'appliquant durant le mouvement de fermeture de la palette mobile30, en fonction de sa position par rapportà la plaque d'entrefer 20. En position ouverte, la palette mobile30 se trouveà distanced de la plaque d'entrefer 20 correspondantà la course de fermeture totale de la palette et aucune force motrice ne vient s'opposerà la force résistante F, au ressort de rappel (non représenté sur les figures) qui maintient la palette ile dans cette position ouverte. Pour que le mouvement de fermeture de la palette ile 30 démarre, il faut donc créer un courant dans la bobine16 suffisant pour que la force motrice Fr, de fermeture qui en résulte soit supérieureà la force résistante Fri. Au fur età mesure que la palette mobile30 va se rapprocher de la culasse fixe10, l'entrefer de travail existant dans le circuit magnétique formé par la palette mobile30 et 1 culasse fixe10 va diminuer ce qui va entraîner un accroissement régulier de la force motrice F, de fermeture comme indiqué sur la figure5. La positi de la palette mobile va alors atteindre une valeur d2correspondant à la position' les contacts mobiles, liés mécaniquementà la palette mobile30, entrent en contact avec les contacts fixes de l'appareil interrupteur.A partir de cette position, une nouvel force résistante F,2 va venir s'ajouterà la force résistante Frl- Cette force résistante est générée par un ressort d'écrasement des contacts mobiles sur les contacts fixes de l'appareil interrupteur.

Le mouvement de fermeture se poursuit tant que la force motrice F, continue être supérieureà la somme des forces résistantes Frl + Fr2. La position de la palette lors atteindre une valeurdl correspondantà l'entrée en contact des bossages32 de1 palette mobile30 avec les languettes 22 de la plaque d'entrefer 20.A partir de cette position, ces languettes 22 vont jouer leur rôle de moyens élastiques puisque les bossages32 vont appuyer sur les languettes, celles-ci venant occuper les espaces18.

moyens élastiques vont créer ainsi une force de rappel complémentaire F, durant paffie terminaledl de la course de fermeture. Celle-ci est définie entre la positiondl et la position fermée et correspondà la partie de la course de fermeture durant laquelle la force motrice Fm est la plus forte. La force de rappel complémentaire Fr3 vient en complément des autres forces résistantes F, et F12et est calculée de façon ne pas nécessiter d'augmentation de la force motrice de fermeture F,. Elle servira, début de1 course d'ouverture, c'est-à-dire entre la position fermée et la position dl, favoriser décollement de la palette mobile30 pour vaincre le flux rémanent pouvoir commander ainsi l'ouverture dès que le courant dans la bobine aura atteint valeur du courant de déclenchement 'd, sans avoir besoin d'augmenter par ailleurs les autres forces résistantes F,l et Fr2- peut par exemple choisir une valeur de6 mm pour la course totale fermeture et une valeur de0,5 mm pour la partie terminaledl de la course fermeture, correspondantà la hauteur des bossages32.

L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessusà ti d'exemple et l'on peut imaginer des variantes et des perfectionnements de détail et même envisager l'emploi de moyens équivalents, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS 1. Electroaimant d'un appareil interrupteur qui comprend: - une culasse fixe(10) possédant au moins une face externe plane (10a) logeantà l'intérieur un noyau central(11 ) de forme lindrique entouré par bobine(16), - une armature mobile en forme de palette(30) possédant au moins une face polaire plane (30a) et apteà effectuer un mouvement de fermeture et d'ouverture entre une position fermée et une position ouverte, en fonction du courant circulant dans la bobine(16), et - une plaque d'entrefer (20) matérialisant un entrefer anti-rémanent entre face polaire (30a) de la palette mobile(30) et face externe plane Oa) de la culasse fixe(10), caractérisé par le fait que cette plaque d'entrefer (20) comprend des moyens élastiques (22) capables de créer une force de rappel complémentaire(F,3) favorisant le mouvement d'ouverture de la palette mobile(30) de l'électroaimant. Electroaimant selon la revendication1, caractérisé par le fait que les moyens élastiques (22) n'opèrent que sur une partie terminale(dl) de la course de fermeture de la palette mobile(30) de l'électroaimant, 3. Electroaimant selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la plaque d'entrefer (20) et ses moyens élastiques (22) sont découpésà plat en une seule opération sans nécessité de réaliser un quelconque cambrage de la plaque d'entrefer (20). 4. Electroaimant selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens élastiques sont composés d'au moins une languette (22) ménagée dans la plaque d'entrefer (20). 5. Electroaimant selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens élastiques (22) coopèrent avec des moyens de pression(32) correspondants situés sur la palette mobile(30) de l'électroaimant. 6. Electroaimant selon la revendi ion5, caractérisé par le fait que les moyens de pression sont constitués au moins un bossage(32) venant appuyer sur les moyens élastiques (22) de la plaque d'entrefer (20) lors de la partie terminale (dj de la course de fermeture de la palette mobile(30) de l'électroaimant. 7. Electroaimant selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la plaque d'entrefer (20) est réaliséeà partir d'un matériau amagnétique, possédant des caractéristiques élastiques suffisantes pour que les moyens élastiques (22) situés sur cette plaque d'entrefer puissent exercer une force de rappel complémentaire (F,3)- 8. Electroaimant selon la revendicati 7, caractérisé par le fait que la plaque d'entrefer (20) est réalisée en bronze, en lai ou en acier inoxydable. 9. Appareil interrupteur équipé d'un électroaimant selon l'une quelconque des revendications précédentes.