EP0174239A1 - Polarised electromagnet presenting a symmetric disposition - Google Patents

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EP0174239A1
EP0174239A1 EP85401598A EP85401598A EP0174239A1 EP 0174239 A1 EP0174239 A1 EP 0174239A1 EP 85401598 A EP85401598 A EP 85401598A EP 85401598 A EP85401598 A EP 85401598A EP 0174239 A1 EP0174239 A1 EP 0174239A1
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EP
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polarized electromagnet
electromagnet according
coil
magnetic
mobile
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EP85401598A
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French (fr)
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Jean-Pierre Guery
Jacques Olifant
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Telemecanique SA
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La Telemecanique Electrique SA
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Publication date
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Priority claimed from FR8417829A external-priority patent/FR2573567B1/en
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H51/22—Polarised relays
    • H01H51/2209—Polarised relays with rectilinearly movable armature
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    • H01F7/13—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures characterised by pulling-force characteristics
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    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/121—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position
    • H01F7/122—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position by permanent magnets

Definitions

  • Such polarized electromagnets which are in particular applicable to the control of switching devices such as relays or contactors and which are known from patent FR 2 358 006 can obviously be the subject of a symmetrical construction around the only natural axis of symmetry that constitutes the axis of the coil.
  • French patent No 1 603 300 which relates to a polarized electromagnet where the magnetizable part is movable through the coil, moreover mentions a possible implementation of such measures of symmetry which does not make as much not to appear a change of the nature of the physical phenomena governing the operation.
  • the invention therefore proposes to bring to a polarized electromagnet having a symmetrical arrangement which implements elements corresponding to the constitution mentioned above, improvements capable of reducing the power necessary for the supply of the coil to operate its change of state when this electromagnet is at rest and to allow an adjustment of this electromagnet ensuring that the departure of the moving assembly is done well for the rise voltage.
  • An additional object which the invention proposes in the context of complementary measures, is to reduce the residual retention effects which may appear in the working position of the mobile structure, in particular when this structure is associated with electrical contacts whose wear and tear modifies the balance of elastic restoring forces.
  • a polarized electromagnet 1 comprises a first magnetizable structure or armature 2, which is formed on the one hand, by a magnetizable core 3 placed longitudinally slidingly in the axis of symmetry XX 'of the internal bore 4 of a coil 5 suitable for receiving or not on its terminals 6, 7 direct or rectified current and, on the other hand, by two magnetizable polar expansions 8, 9 which are integral with the core 3 and extend transversely relative to the axis XX '.
  • the bore 4 is part of a carcass 10, the details of which are specified later.
  • This magnetizable structure which will play here the role of the armature or mobile assembly of the electromagnet, has two opposite extensions 11, 12, which pass through two bearings 13, 14 made of non-magnetic material, the function of which is either to ensure the entire guide of the axial or longitudinal displacements of the core 3, ie ensuring this guidance in combination with that which can be provided by a soft friction contact of this core with the bore 4; in a preferred embodiment the core moves without touching the surface of the bore 4, thanks to a rigorous alignment of the axis of the bore 4 (larger than the diameter of the core), and of the axis of two bores 71, 72 of the part holding these bearings 13, 14, see FIG. 2.
  • a second structure 15 which is permanently magnetized first comprises a second magnetizable part 16 having in the embodiment two longitudinal portions 17, 18 parallel to the axis XX 'and two opposite transverse extensions 19, 20, respectively 21, 22; in the illustrated embodiment, these portions and extensions are part of the same flat metal part, cut and folded to form a substantially rectangular frame, the junction line of which is preferably located on the axis XX ', for example at point 23.
  • This frame which can advantageously support the bearings 13, 14, has an axis of symmetry which coincides with the axis XX 'of the coil 5 which it surrounds, see FIG. 2.
  • the function of the bearing 13 will be filled by a cylindrical plastic part 13 'which is fitted on the end 11 and which slides in a bore 13 "of the part 16 of axis XX', while the bearing 14 is carried by a part 14 ' made of plastic which carries the bore 14 "and which has two opposite and parallel grooves 70, 71 which are fitted on the opposite edges of an open groove 72, 73 placed on either side of the junction 23.
  • This second structure 15 further comprises two third magnetizable parts 24, 25 parallel to the axis XX ′, which are closer to the latter than the part 16 and which are each connected to a parallel portion 17, 18 by two permanent magnets 26, 27 whose magnetic axes NS, N'S 'are transverse.
  • a flange 30 of the bearing 13 serves as a support for the expansion 8 by providing between it and the part 16 an air gap e, while that the opening 9 is then separated from the ends 31, 32 of the parts 24, 25 by a larger air gap E.
  • This rest position is a stable position due to the closure of the flux ⁇ R of the permanent magnets which is established through the core, the air gaps and the part 16 in the absence of current in the coil, see FIG. 10.
  • the magnetic holding force due to the permanent flux depends on the inductions in the air gaps -E- and -e- whose facing clean surfaces are -S-, respectively -s-.
  • the induction of the air gap -E- is greater than that present in the other air gap, due to the low value that here takes -S-., Since this value results from the comparison of two surfaces, the one (that of part 25) is an end surface.
  • the reluctance R 2 of the air gap -E- is therefore greater than that R 1 of the air gap -e-.
  • pole shoes such as 25a, 25b were placed at the ends of the part 25 ', see FIG. 12, the surface -S'- would be greater, and the sensitivity of the adjustment of the holding force would be reduced.
  • this working position T which can be stable in the absence of current like the preceding one and for the same reason, can also be unstable when the current disappears if forces Q of sufficient size and suitable direction are exerted on the frame.
  • the partial reluctances due to the air gaps d l and d 2 may, of respective surfaces J 1 , J 21 be equal or different, as will be seen later; the choice of the ratio of the global reluctances R r at rest and R t at work also depends on the bistable or monostable behavior of the electromagnet.
  • this rise tension can be adjusted with good sensitivity by small axial displacements of the movable armature, which do not appreciably reduce the useful stroke of that -this.
  • curve III ′ in FIG. 13 shows how curve III would evolve if the overall reluctance R established by the air gaps e and E and the surfaces S and s, for a given position, was equal to that R t of the air gaps d 1 and d 2 for an axially symmetrical position of the previous one relative to a central position 0; we see that the curve III presents with respect to the mean point 0 'a more pronounced asymmetry than that of the portion III', in order to give this electromagnet a monostable property.
  • Curve IV represents the useful forces of attraction which have a non-rectilinear shape whose value ended the in position T is approximately one and a half times that developed in position R. This curve results from the difference of the attractions represented by curves I and III.
  • Curves IV and V show the evolution of the resistant forces that can be applied to the frame by a double slope spring from a substantially central position to the working position T.
  • the resistive force Q which is developed in the working position T in the corresponding direction can also result from the presence of return springs such as 36 and contact pressure springs such as 37 if the armature is mechanically connected to one or more contacts mobiles 38 cooperating with fixed contacts 40 of switches such as 39, as is the case when the electromagnet is used in a relay or a contactor, see FIG. 16.
  • the return spring 36 ' see FIG. 4, respectively 36 ", see FIG. 5, will have a non-linear characteristic to best adapt to the non-linear appearance of the magnetic forces exerted on the armature when it moves from position R to position T.
  • the characteristic F ′ can be obtained for example thanks to the use of a non-magnetic elastic blade 42, see FIG. 4, which is placed outside the part 16 ′ and of which two ends 43, 44 pass through openings or clearances 45, 46 thereof, while a central region 47 is distant from a certain distance -t-, possibly adjustable from the housing 73 by means of a fixed stop, wedge 48 resting on the latter.
  • the pole shoe 9 which is separated from the ends 43, 44 by a distance -c- must therefore carry out a prior stroke -c-, where no effort is encountered before the start of an elastic reaction of the blade 42, and that a progressively increasing force F ′ is exerted; the slope of the elastic forces here will be substantially that of curve I in FIG. 13 at point c ', see also FIG. 15; the effect of the stroke adjustment c (or of the thickness t) is visible in dotted lines in the same figure.
  • the characteristic F can be obtained for example by using a non-magnetic elastic blade 50, see FIG. 5, which is placed outside the part 16", and two ends 51, 52 of which pass through openings or clearances 45 , 46 while an eccentric region 53 of this blade is fixed (for example by a screw 54 on the part 16 ") to define elastic deformable lengths L1 , L 2 , different.
  • a helical compression spring with turns of variable diameters 36 " is used ', the widest turns of which gradually bear during their deformation against a stepped bearing surface which is for example carried by an auxiliary molded part 62a.
  • An electromagnet according to the invention can, in the context of an application to a contactor, be subject to adjustments capable of ensuring, on the one hand, its transition from the rest state R to the working state T, with a given minimum excitation of its coil, and on the other hand, a passage smoothly reverse when de-energizing the coil, taking into account possible contact wear.
  • the entire permanent magnetic structure 15 could also be moved in the opposite direction relative to the housing 67 of the contactor, using an adjustable stop 60 'acting against the return effect of a spring 70.
  • FIG. 5 Another method, see Figure 5, is to place between a fixed surface 62 of the housing 63 and the movable contact carrier 64 linked to the frame 65 a removable wedge 66 having a suitable thickness to define the effective rest position R '.
  • the first of these adjustment modes would reduce the useful travel too much, while the second would come up against an uneconomical implementation, and that the third adjustment mode would modify the value of the ampere-turns necessary for the 'call of the armature or would require the installation of permanent magnets developing a more or less intense flux.
  • a remote modification of the magnetic properties of the magnets can always be implemented if the arrangement of the two structures lends itself well to this process.
  • the shape of the evolution of the attraction force which the armature undergoes in the vicinity of the working position T results from the ratio of the reluctances established by the residual air gaps dl and d 2 and the magnetic surfaces placed opposite.
  • This compensation can be made in a contactor 222 using a polarized electromagnet 221 as described above by the installation of a spring 215, see FIG. 6, which is for example advantageously placed outside the magnetizable frame 16, which exerts on the movable armature 2 an elastic force Pc directed in the direction of the arrow, and which acts only along a fraction -p- of the total travel of this armature measured from the rest position A.
  • the effect of such a spring is also useful for ensuring a frank movement of the armature from the rest position and for a supply voltage of the coil slightly lower than the nominal voltage.
  • the spring 215 which is illustrated in FIG. 6 is preferably a helical spring whose slope is variable, for example due to the arrangement of turns with variable pitch which come progressively in contact with each other so that the stiffness spring is higher when it is compressed.
  • a leaf spring 218 has been shown, the useful length of which decreases when the compression increases thanks to a progressive application of its surface against a transverse ramp 219 secured to an extension 220 of the core 2.
  • variable flexibility spring is associated with an extension 220 of the core 2 which protrudes outside the magnetizable part 16 on the side concerned by the working position T.
  • the rest of the members is comparable to those of the figure 5.
  • a contactor device 100 which uses a polarized electromagnet according to the invention derived from that of FIG. 5, and which is visible in FIG. 17, comprises an envelope 101 formed by the association of two half-housings 10la and 101b substantially symmetrical with respect to a joint plane P.
  • Each of these half-housings has hooking means 102a, 102b, 102c in an external lower region allowing it to be fixed to a standardized profile, and a support base 103a, 103b allowing it to be fixed to a plate using mounting holes 104.
  • Upper external regions 105a, 105b of the half-housings have isolation partitions such as 106a 106b between which are engaged fixed contact supports such as 107b, as well as clamp terminal screws such as 108b which pass through these supports and cooperate with nuts such as 109b placed behind them.
  • a movable contact carrier 112 which moves along an axis XX 'passing the plane P perpendicular to the base 103, has a multiplicity of insulated windows 113, 114, 115, 116 inside which are arranged bridges of contact such as 117 and their pressure springs such as 118. These contact bridges have contact pads 119 which cooperate with the fixed contacts IIIb.
  • the contact carrier has, in the axis XX ', a cylindrical extension 120 directed towards the base and having a bore 121, and on the opposite side, a stud 122 capable of receiving an adjustment washer 123 having a thickness chosen to determine the position of rest R '.
  • This washer is pinched in the rest position between the upper flat surface 124 of the contact carrier 112 and a bearing surface 125 of the half-housing 101 which can be crossed by the stud 122 through the opening 186.
  • the contact carrier also has on its lower surface 126 a cross member 127, one end of which carries one or two coupling studs such as 128a, 128b which are capable of passing through oblong openings such as 129 of the half-housing 101a, to communicate movements to auxiliary devices placed outside the housing.
  • Platelets such as 130 which are engaged on these nipples slide against the internal face of the walls 131 of the housing to cover the openings 129 and ensure sealing.
  • the windows 113 ... 116 are separated by grooves such as 133 in which the partitions 110 engage to complete the isolation of neighboring switches using each of the members 107, 117.
  • the electromagnet 135 comprises a coil carcass 136 having cheeks 137, 138 provided with centering pins 139, 140, a bore 141 and two longitudinal columns such as 142 for guiding the output wires 143, 144 from the winding 145 to the upper part of the housing; these wires have at their ends screw terminal pieces 146a, 146b, which will be placed in two housings of half-housings such as 147a.
  • the cylindrical core 148 which passes through the bore 141 is associated by tightening at its lower end 149 with a hole 191 of a first pallet 150 and at its upper end 151 with a hole 192 of a second pallet 152;
  • this end 151 is also associated by clamping in the bore 121 of the contact carrier.
  • the parts 148, 150, 152 constitute the mobile magnetizable structure 153.
  • the pallets 150, 152 have widths -m- and -m'- and diagonals -g-.
  • a plastic part 160 having a bearing bore 161 and two opposite grooves 162, 163 which engage in the notch 157 is associated with the part 155 so that the bore 161 is present in the axis XX '.
  • the part 155 has a lower face 164 having a threaded hole 165 for receiving the screw 166 which holds the variable flexibility spring 167 whose ends 168, 169 cooperate with the pallet 150; this part 155 also includes axial centering notches such as 170a, 170b which engage in centering lugs of the half-housing 101b such as 171; the walls 172, 173 of the half-housing serve to laterally place the part 155, while the wall 174 has openings such as 175 to receive the pins 139, 140 and orient the coil carcass 136.
  • the sealing of the electromagnet is ensured by transverse partitions of the half-housings 10la, 101b such as 178, 179; these partitions leave passages 180, 181 for the circulation of the extension 120 and the introduction of columns such as 142.
  • the maintenance of the electromagnet 135 is completed by the installation of the half-housing 10la which hooks onto the other half-housing with the aid of hooks and openings such as 176 and 177.
  • a protective cover 182 is hung on their upper parts to complete the insulation of the coil terminal screws 183 and of the switch terminal screws 108, and to maintain these ; an opening 190 traversed by the stud 122 of the cover allows external manual actuation of the contact holder 124.
  • the mounting of the electromagnet is made possible thanks to the fact that on the one hand the distance -D- is greater than the diagonals -g- (possibly provided with chamfers 196, 197, 198, 199), and that the distance - m- of rectangular pallets is less than the distance -n-.
  • the magnetizable part in the form of a frame 201 comprises two assembled parts, one of which 202 takes the form of a part folded in the form of U having parallel branches 203, 204 which carry tenons 205, 206 at their ends, while the other takes the form of a plate 207 perpendicular to the branches, having mortises 208, 209 capable of cooperating with these tenons.
  • the plate here has a bore 210 which is aligned with the bore 211 of the U-shaped part, and which receives a bearing 212 made of anti-friction material; a flange of this bearing is used to define if necessary the air gap dl mentioned above.
  • the assembly of the coil 214 and the armature 213 of this electromagnet comprising the core 216 and the pallets 215, 217 can be carried out in a manner comparable to the previous one, or by a prior assembly of the parts 202 and 213 followed riveting the wafer 207.

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Abstract

L'invention concerne un électro-aimant polarisé monostable symétrique dans lequel une structure magnétique permanente fixe (15) et une structure magnétisable mobile (2) traversant la bobine (5) sont dimensionnées de façon telle que le départ à partir de la position de repos (R) de la structure mobile pour des ampère-tours donnés, puisse être produit avec certitude grâce à un réglage d'entrefers (e, E), tandis que le retour à partir de la position de travail (T) est assuré par la présence de seconds entrefers (d1, d2) et/ou par l'action d'un ressort de rappel à pente variable. L'invention permet notamment de réduire les effets de maintien rémanent apparaissant en position de travail ainsi que la puissance nécessaire à l'alimentation de la bobine pour opérer son changement d'état lorsque la bobine est au repos.The invention relates to a symmetrical monostable polarized electromagnet in which a fixed permanent magnetic structure (15) and a mobile magnetizable structure (2) passing through the coil (5) are dimensioned in such a way that it leaves from the rest position. (R) of the mobile structure for given ampere-turns, can be produced with certainty thanks to an air gap adjustment (e, E), while the return from the working position (T) is ensured by the presence of second air gaps (d1, d2) and / or by the action of a return spring with variable slope. The invention makes it possible in particular to reduce the residual retention effects appearing in the working position as well as the power necessary for supplying the coil to effect its change of state when the coil is at rest.

Description

L'invention concerne un électro-aimant polarisé comprenant :

  • - d'une part, une première structure magnétisable constituée par un noyau placé longitudinalement dans l'axe de symétrie d'une bobine apte à recevoir du courant continu, et par deux épanouissements polaires solidaires du noyau qui s'étendent transversalement hors de la bobine ;
  • - d'autre part, une seconde structure magnétique permanente constituée par une deuxième pièce magnétisable longitudinale qui possède deux prolongements transversaux dirigés vers l'axe et qui est parallèle à une troisième pièce magnétisable plus proche de l'axe et à laquelle elle est reliée par un aimant permanent d'axe magnétique transversal ;
  • - des extrémités opposées de cette troisième pièce et des régions de ces prolongements qui en sont voisines étant séparées par deux entrefers placés sensiblement le long d'une direction longitudinale de façon telle que des forces d'attraction, respectivement de répulsion de même sens longitudinal, soient développées entre chacun des épanouissements respectivement placés dans chacun des entrefers et la seconde structure.
The invention relates to a polarized electromagnet comprising:
  • - On the one hand, a first magnetizable structure constituted by a core placed longitudinally in the axis of symmetry of a coil capable of receiving direct current, and by two pole shoes integral with the core which extend transversely out of the coil ;
  • - on the other hand, a second permanent magnetic structure constituted by a second longitudinal magnetizable part which has two transverse extensions directed towards the axis and which is parallel to a third magnetizable part closer to the axis and to which it is connected by a permanent magnet with a transverse magnetic axis;
  • - opposite ends of this third part and regions of these extensions which are adjacent thereto being separated by two air gaps placed substantially along a longitudinal direction so that forces of attraction, respectively of repulsion, of the same longitudinal direction, are developed between each of the openings respectively placed in each of the air gaps and the second structure.

De tels électro-aimants polarisés qui sont en particulier applicables à la commande d'appareils interrupteurs tels que les relais ou les contacteurs et qui sont connus par le brevet FR 2 358 006 peuvent bien évidemment faire l'objet d'une construction symétrique autour du seul axe naturel de symétrie que constitue l'axe de la bobine.Such polarized electromagnets which are in particular applicable to the control of switching devices such as relays or contactors and which are known from patent FR 2 358 006 can obviously be the subject of a symmetrical construction around the only natural axis of symmetry that constitutes the axis of the coil.

Il est clair que le développement symétrique d'une telle structure entraîne l'apparition d'effets bien connus ; c'est ainsi qu'une telle construction peut à l'évidence doubler les efforts d'attraction en plaçant leur résultante sur l'axe de symétrie commun et alourdir l'ensemble des pièces qui constituent le circuit magnétique sans que soit changée pour autant la nature des résultats premiers obtenus, à savoir : un déplacement rectiligne relatif de la première et de la seconde structures parallèlement à l'axe, la fermeture totale du flux de l'aimant dans chacune des deux positions stables opposées et la réduction des interférences magnétiques procurée par l'orientation perpendiculaire de l'axe de l'aimant par rapport à celui de la bobine.It is clear that the symmetrical development of such a structure leads to the appearance of well-known effects; This is how such a construction can obviously double the forces of attraction by placing their resultant on the common axis of symmetry and weigh down all the parts which constitute the magnetic circuit without being changed. nature of the first results obtained, namely: a relative rectilinear displacement of the first and of the second structures parallel to the axis, the total closure of the flux of the magnet in each of the two stable opposite positions and the reduction in magnetic interference provided by the perpendicular orientation of the axis of the magnet relative to that of the coil.

Dans un tel électro-aimant, les forces de répulsion et d'attraction qui apparaissent entre les épanouissements et les prolongements d'une part et, entre les épanouissements et les extrémités d'autre part, communiquent aux deux structures des forces de sens opposés dont l'exploitation de la direction utile est, en fait, une simple mesure de choix ; de chacun des deux choix possibles ne découlent que des résultats clairement prévisibles dont le contenu peut à tout moment être exploité selon la nature des besoins. L'obtention de ces résultats prévisibles ne modifie, par ailleurs, nullement la présence et l'exploitation des résultats premiers qui sont mentionnés ci-dessus.In such an electromagnet, the forces of repulsion and attraction which appear between the openings and the extensions on the one hand and, between the openings and the ends on the other hand, communicate to the two structures forces of opposite directions whose the exploitation of useful management is, in fact, a simple measure of choice; from each of the two possible choices only result from clearly foreseeable results, the content of which can be exploited at any time according to the nature of the needs. Obtaining these predictable results does not in any way modify the presence and the exploitation of the primary results which are mentioned above.

Le brevet français No 1 603 300 qui concerne un électro-aimant polarisé où la pièce magnétisable est mobile à travers la bobine, mentionne d'ailleurs une mise en oeuvre possible de telles mesures de symétrie qui ne fait pour autant pas apparaître un changement de la nature des phénomènes physiques régissant le fonctionnement.French patent No 1 603 300 which relates to a polarized electromagnet where the magnetizable part is movable through the coil, moreover mentions a possible implementation of such measures of symmetry which does not make as much not to appear a change of the nature of the physical phenomena governing the operation.

Dans le cadre des réflexions exposées ci-dessus, on peut également mentionner la faculté supplémentaire que peut exploiter un utilisateur en donnant simultanément à la première et à la seconde structures des libertés de mouvement particulières dont l'amplitude relative est exploitée par un mécanisme commun, ainsi que le principe en est par exemple illustré dans le brevet DE No 1 097 563.Within the framework of the reflections exposed above, one can also mention the additional faculty which a user can exploit by giving simultaneously to the first and to the second structures specific freedom of movement whose relative amplitude is exploited by a common mechanism, as the principle is for example illustrated in patent DE No. 1 097 563.

Les dispositions qui peuvent, par contre, être prises pour adapter le comportement d'un électro-aimant connu à une classe particulière d'appareils ou de fonctions, doivent toutefois faire l'objet d'un examen plus approfondi dans la mesure où certaines prescriptions ou précautions spécifiques à ces appareils respectivement à ces fonctions contraignent parfois l'utilisateur soit à adapter le comportement physique de l'électro-aimant, à l'obtention de résultats bien déterminés, soit encore à choisir, dans une région de fonctionnement globale, une région particulièrement bien adaptée à cette obtention.The measures which can, however, be taken to adapt the behavior of a known electromagnet to a particular class of apparatus or functions, must however be the subject of a more detailed examination insofar as certain prescriptions or precautions specific to these devices respectively to these functions sometimes force the user either to adapt the physical behavior of the electromagnet, to obtain clearly determined results, or even to choose, in a global operating region, a region particularly well suited to this achievement.

C'est ainsi que l'on considère avec un grand intérêt, qui est justifié par la constante recherche de sécurité et par celle d'une consommation toujours plus réduite, le retour automatique à la position de repos d'un relais ou contacteur indépendamment de l'état d'usure de ses contacts et son déplacement vers la position de travail avec des ampère-tours bobine réduits ; la diminution progressive des dimensions de ces contacts, qui réagit sur le bilan des forces auxquelles est soumise l'armature mobile au moment de la désexcitation de la bobine, peut en effet faire craindre les effets d'attraction rémanente que l'on observe fréquemment dans les électro-aimants polarisés.This is how we consider with great interest, which is justified by the constant search for safety and by that of ever lower consumption, the automatic return to the rest position of a relay or contactor independently of the state of wear of its contacts and its displacement towards the working position with reduced coil ampere-turns; the progressive reduction in the dimensions of these contacts, which reacts on the balance of forces to which the movable armature is subjected at the time of the de-excitation of the coil, may in fact cause fear of the effects of remanent attraction which are frequently observed in polarized electromagnets.

Une même crainte de voir diminuer l'intensité des forces de rappel élastique de l'armature et donc de laisser subsister à l'état de repos un bilan de force d'attraction défavorable, peut résulter du caractère réducteur de rendement qui peut être introduit par un levier de transmission lorsque, la course de l'armature mobile étant faible, il devient nécessaire de placer un levier multiplicateur de mouvement entre l'armature et les contacts mobiles d'un appareil interrupteur dont la course propre doit être supérieure à la précédente.The same fear of seeing the intensity of the elastic restoring forces of the reinforcement decrease and therefore of allowing in the resting state an unfavorable attractive force balance, may result from the efficiency reducing character which can be introduced by a transmission lever when, the stroke of the movable armature being small, it becomes necessary to place a lever movement multiplier between the armature and the moving contacts of a switching device whose own stroke must be greater than the previous one.

L'invention se propose, par suite, d'apporter à un électro-aimant polarisé présentant une disposition symétrique qui met en oeuvre des éléments répondant à la constitution mentionnée ci-dessus, des perfectionnements propres à diminuer la puissance nécessaire à l'alimentation de la bobine pour opérer son changement d'état lorsque cet électro-aimant est au repos et à permettre un ajustement de cet électro-aimant assurant que le départ de l'équipage mobile se fait bien pour la tension de montée.The invention therefore proposes to bring to a polarized electromagnet having a symmetrical arrangement which implements elements corresponding to the constitution mentioned above, improvements capable of reducing the power necessary for the supply of the coil to operate its change of state when this electromagnet is at rest and to allow an adjustment of this electromagnet ensuring that the departure of the moving assembly is done well for the rise voltage.

Selon l'invention, le but visé est atteint grâce au fait que :

  • - en position de repos d'une première structure magnétisable mobile et symétrique par rapport à l'axe de la bobine, les épanouissements ne viennent pas en contact avec la seconde structure magnétique symétrique,
  • - la réluctance partielle établie entre un premier épanouissement et les troisièmes pièces étant supérieure à la réluctance partielle établie entre le second épanouissement et la deuxième pièce de la seconde structure, pour former une réluctance globale au repos,
  • - ces deux réluctances partielles étant ajustées simultanément par un organe de réglage des entrefers qui définit, grâce à un faible déplacement relatif des deux structures, la position de repos effective, pour laquelle s'opère le déplacement de la structure mobile, lorsque la bobine est alimentée par la tension de montée.
According to the invention, the aim is achieved thanks to the fact that:
  • in the rest position of a first magnetizable structure which is mobile and symmetrical with respect to the axis of the coil, the expansions do not come into contact with the second symmetrical magnetic structure,
  • the partial reluctance established between a first blooming and the third pieces being greater than the partial reluctance established between the second blooming and the second piece of the second structure, to form an overall reluctance at rest,
  • these two partial reluctances being adjusted simultaneously by an air gap adjustment member which defines, by virtue of a small relative displacement of the two structures, the effective rest position, for which the displacement of the mobile structure, when the coil is supplied by the rising voltage.

Un but annexe que se propose l'invention dans le cadre de mesures complémentaires, est de réduire les effets de maintien rémanent qui peuvent apparaître en position de travail de la structure mobile, notamment lorsque cette structure est associée à des contacts électriques dont l'usure modifie le bilan des forces élastiques de rappel.An additional object which the invention proposes in the context of complementary measures, is to reduce the residual retention effects which may appear in the working position of the mobile structure, in particular when this structure is associated with electrical contacts whose wear and tear modifies the balance of elastic restoring forces.

L'invention, ainsi que des mesures propres à conserver ou respectivement, à faciliter l'obtention des résultats visés seront mieux comprises à la lecture de la description ci-dessous et à l'examen des figures annexées qui l'accompagnent et parmi lesquelles :

  • La figure 1 représente, dans une vue extérieure en élévation, un électro-aimant selon l'invention ;
  • La figure 2 représente une coupe axiale en élévation de l'électro-aimant selon la figure 1 ;
  • La figure 3 montre, dans une coupe axiale en élévation, une seconde forme de réalisation d'un électro-aimant selon l'invention ;
  • Les figures 4, 5 et 9 illustrent deux modes de réalisation d'un ressort de rappel à flexibilité variable qui est efficace en position de travail de l'électro-aimant ;
  • Les figures 6, 7, 8 représentent comment on peut mettre en oeuvre un ressort de compensation facilitant le départ de l'équipage mobile de l'électro-aimant vers la position de travail ;
  • Les figures 10 et 11 montrent de façon schématique les trajets suivis par différents flux pour des positions opposées de l'armature ;
  • La figure 12 illustre une forme possible de surfaces polaires voisines de la bobine ;
  • La figure 13 représente une multiplicité de courbes indiquant des forces exercées par différents organes de l'électro-aimant entre la position de repos et la position de travail ;
  • Les figures 14 et 15 représentent les évolutions des efforts résistants communiqués à l'armature par deux ressorts à flexibilité variable ;
  • La figure 16 représente, dans une coupe axiale simplifiée, un appareil contacteur équipé de moyens de réglage de la position de repos ; et
  • Les figures 17 et 18 illustrent, dans des vues en perspective, un premier et un second modes de réalisation d'uh appareil contacteur mettant respectivement en oeuvre deux variantes d'un électro-aimant selon l'invention.
The invention, as well as appropriate measures to preserve or respectively, to facilitate the obtaining of the targeted results, will be better understood on reading the description below and on examining the appended figures which accompany it and among which:
  • Figure 1 shows, in an external elevation view, an electromagnet according to the invention;
  • 2 shows an axial section in elevation of the electromagnet according to Figure 1;
  • Figure 3 shows, in an axial section in elevation, a second embodiment of an electromagnet according to the invention;
  • Figures 4, 5 and 9 illustrate two embodiments of a variable flexibility return spring which is effective in the working position of the electromagnet;
  • Figures 6, 7, 8 show how one can implement a compensation spring facilitating the departure of the movable assembly of the electromagnet to the working position;
  • Figures 10 and 11 schematically show the paths followed by different flows for opposite positions of the armature;
  • FIG. 12 illustrates a possible form of polar surfaces adjacent to the coil;
  • FIG. 13 represents a multiplicity of curves indicating forces exerted by different members of the electromagnet between the rest position and the working position;
  • Figures 14 and 15 show the changes in the resistance forces communicated to the frame by two springs with variable flexibility;
  • FIG. 16 shows, in a simplified axial section, a contactor device equipped with means for adjusting the rest position; and
  • Figures 17 and 18 illustrate, in perspective views, a first and a second embodiment of a contactor apparatus respectively employing two variants of an electromagnet according to the invention.

Un électro-aimant polarisé 1 comprend une première structure magnétisable ou armature 2, qui est constituée d'une part, par un noyau magnétisable 3 placé longitudinalement de façon coulissante dans l'axe de symétrie XX' de l'alésage intérieur 4 d'une bobine 5 apte à recevoir ou non sur ses bornes 6, 7 du courant continu ou redressé et, d'autre part, par deux épanouissements polaires magnétisables 8, 9 qui sont solidaires du noyau 3 et s'étendent transversalement par rapport à l'axe XX'. L'alésage 4 fait partie d'une carcasse 10 dont les détails de réalisation sont précisés utlérieure- ment.A polarized electromagnet 1 comprises a first magnetizable structure or armature 2, which is formed on the one hand, by a magnetizable core 3 placed longitudinally slidingly in the axis of symmetry XX 'of the internal bore 4 of a coil 5 suitable for receiving or not on its terminals 6, 7 direct or rectified current and, on the other hand, by two magnetizable polar expansions 8, 9 which are integral with the core 3 and extend transversely relative to the axis XX '. The bore 4 is part of a carcass 10, the details of which are specified later.

Cette structure magnétisable, qui jouera ici le rôle de l'armature ou équipage mobile de l'électro-aimant, présente deux prolongements 11, 12 opposés, qui traversent deux paliers 13, 14 en matière amagnétique, dont la fonction est soit d'assurer la totalité du guidage des déplacements axiaux ou longitudinaux du noyau 3, soit d'assurer ce guidage en combinaison avec celui qui peut être procuré par un contact à frottement doux de ce noyau avec l'alésage 4 ; dans un mode de réalisation préféré le noyau se déplace sans toucher la surface de l'alésage 4, grâce à un alignement rigoureux de l'axe de l'alésage 4 (plus grand que le diamètre du noyau), et de l'axe de deux alésages 71, 72 de la pièce maintenant ces paliers 13, 14, voir figure 2.This magnetizable structure, which will play here the role of the armature or mobile assembly of the electromagnet, has two opposite extensions 11, 12, which pass through two bearings 13, 14 made of non-magnetic material, the function of which is either to ensure the entire guide of the axial or longitudinal displacements of the core 3, ie ensuring this guidance in combination with that which can be provided by a soft friction contact of this core with the bore 4; in a preferred embodiment the core moves without touching the surface of the bore 4, thanks to a rigorous alignment of the axis of the bore 4 (larger than the diameter of the core), and of the axis of two bores 71, 72 of the part holding these bearings 13, 14, see FIG. 2.

Une seconde structure 15 qui est, elle, magnétisée de façon permanente, comprend d'abord une deuxième pièce magnétisable 16 ayant dans l'exemple de réalisation deux portions longitudinales 17, 18 parallèles à l'axe XX' et deux prolongements transversaux opposés 19, 20 respectivement 21, 22 ; dans le mode de réalisation illustré, ces portions et prolongements font partie d'une même pièce métallique plate, découpée et repliée pour former un cadre sensiblement rectangulaire, dont la ligne de jonction est située de préférence sur l'axe XX', par exemple au point 23.A second structure 15 which is permanently magnetized first comprises a second magnetizable part 16 having in the embodiment two longitudinal portions 17, 18 parallel to the axis XX 'and two opposite transverse extensions 19, 20, respectively 21, 22; in the illustrated embodiment, these portions and extensions are part of the same flat metal part, cut and folded to form a substantially rectangular frame, the junction line of which is preferably located on the axis XX ', for example at point 23.

Ce cadre, qui peut avantageusement supporter les paliers 13, 14, présente un axe de symétrie qui est confondu avec l'axe XX' de la bobine 5 qu'il entoure, voir figure 2. Dans un mode de réalisation préféré la fonction du palier 13 sera remplie par une pièce cylindrique en matière plastique 13' qui est emmanchée sur l'extrémité 11 et qui coulisse dans un alésage 13" de la pièce 16 d'axe XX', tandis que le palier 14 est porté par une pièce 14' en matière plastique qui porte l'alésage 14" et qui présente deux gorges opposées et parallèles 70, 71 venant s'encastrer sur les bords opposés d'une rainure ouverte 72, 73 placée de part et d'autre de la jonction 23.This frame, which can advantageously support the bearings 13, 14, has an axis of symmetry which coincides with the axis XX 'of the coil 5 which it surrounds, see FIG. 2. In a preferred embodiment, the function of the bearing 13 will be filled by a cylindrical plastic part 13 'which is fitted on the end 11 and which slides in a bore 13 "of the part 16 of axis XX', while the bearing 14 is carried by a part 14 ' made of plastic which carries the bore 14 "and which has two opposite and parallel grooves 70, 71 which are fitted on the opposite edges of an open groove 72, 73 placed on either side of the junction 23.

Cette seconde structure 15 comprend en outre, deux troisièmes pièces magnétisables 24, 25 parallèles à l'axe XX', qui sont plus proches de celui-ci que ne l'est la pièce 16 et qui sont reliées chacune à une portion parallèle 17, 18 par deux aimants permanents 26, 27 dont les axes magnétiques NS, N'S' sont transversaux.This second structure 15 further comprises two third magnetizable parts 24, 25 parallel to the axis XX ′, which are closer to the latter than the part 16 and which are each connected to a parallel portion 17, 18 by two permanent magnets 26, 27 whose magnetic axes NS, N'S 'are transverse.

Dans la position de repos R de l'armature 2 qui est visible aux figures 1, 2, une collerette 30 du palier 13 sert d'appui à l'épanouissement 8 en ménageant entre celui-ci et la pièce 16 un entrefer e, tandis que l'épanouissement 9 est alors séparé des extrémités 31, 32 des pièces 24, 25 par un entrefer E plus important. Cette position de repos est une position stable en raison de la fermeture du flux φR des aimants permanents qui est établie à travers le noyau, les entrefers et la pièce 16 en l'absence de courant dans la bobine, voir figure 10.In the rest position R of the armature 2 which is visible in FIGS. 1, 2, a flange 30 of the bearing 13 serves as a support for the expansion 8 by providing between it and the part 16 an air gap e, while that the opening 9 is then separated from the ends 31, 32 of the parts 24, 25 by a larger air gap E. This rest position is a stable position due to the closure of the flux φ R of the permanent magnets which is established through the core, the air gaps and the part 16 in the absence of current in the coil, see FIG. 10.

Dans cette position de repos, la force de maintien magnétique due aux flux permanents, dépend des inductions dans les entrefers -E- et -e- dont les surfaces propres en regard sont -S-, respectivement -s-. L'induction de l'entrefer -E-est supérieure à celle présente dans l'autre entrefer, en raison de la faible valeur que prend ici -S-., puisque cette valeur résulte de la mise en regard de deux surfaces dont l'une (celle de la pièce 25) est une surface en bout. La réluctance R2 de l'entrefer -E- est donc supérieure à celle R1 de l'entrefer -e-.In this rest position, the magnetic holding force due to the permanent flux depends on the inductions in the air gaps -E- and -e- whose facing clean surfaces are -S-, respectively -s-. The induction of the air gap -E-is greater than that present in the other air gap, due to the low value that here takes -S-., Since this value results from the comparison of two surfaces, the one (that of part 25) is an end surface. The reluctance R 2 of the air gap -E- is therefore greater than that R 1 of the air gap -e-.

Il résulte de ces différences qu'un faible déplacement axial de l'armature, qui sera opéré au voisinage de la position de repos théorique pour des raisons précisées ultérieurement, provoque une variation relativement importante de la force de maintien magnétique permettant l'ajustement de celle-ci ; la nécessité d'un tel ajustement se justifie notamment lorsque l'on souhaite que l'électro-aimant change d'état pour une tension d'alimentation donnée.It follows from these differences that a small axial displacement of the armature, which will be operated in the vicinity of the theoretical rest position for reasons explained later, causes a relatively large variation in the magnetic holding force allowing the adjustment of that -this ; the need for such an adjustment is justified in particular when it is desired that the electromagnet change state for a given supply voltage.

Si des épanouissements polaires tels que 25a, 25b étaient placés aux extrémités de la pièce 25', voir figure 12, la surface -S'- serait plus importante, et la sensibilité du réglage de la force de maintien serait diminuée.If pole shoes such as 25a, 25b were placed at the ends of the part 25 ', see FIG. 12, the surface -S'- would be greater, and the sensitivity of the adjustment of the holding force would be reduced.

Lorsqu'un courant de sens convenable alimente la bobine, un flux B de sens opposé à φR dans le noyau, va faire apparaître des pôles magnétiques de même signe dans les entrefers E et e ; si la pièce 16 est fixe, et que l'armature soit mobile, celle-ci va donc se déplacer vers la droite en raison des forces de répulsion créées par les signes de ces pôles ; si l'armature 2 est fixe, et que la pièce 16 soit mobile, celle-ci va se déplacer vers la gauche ; si deux pièces 16 et 2 sont mobiles, un déplacement relatif va naturellement être établi entre elles.When a current of suitable direction feeds the coil, a flow B of direction opposite to φ R in the core, will make appear magnetic poles of the same sign in the air gaps E and e; if the part 16 is fixed, and the armature is mobile, the latter will therefore move to the right due to the repulsion forces created by the signs of these poles; if the frame 2 is fixed, and the part 16 is movable, it will move to the left; if two parts 16 and 2 are movable, a relative displacement will naturally be established between them.

L'apparition de pôles magnétiques de même signe qui a été mentionnée ci-dessus est accompagnée de l'apparition de pôles magnétiques de signes opposés d'une part sur l'épanouissement 8 et les extrémités 33, 34 des pièces 24, 25, d'autre part sur l'épanouissement 9 et les prolongements 20, 22 ; il en résulte un développement de forces d'attraction qui va concourir au déplacement vers la droite de l'armature à partir de la position de la figure 10 si celle-ci est mobile.The appearance of magnetic poles of the same sign which has been mentioned above is accompanied by the appearance of magnetic poles of opposite signs on the one hand on the opening 8 and the ends 33, 34 of the parts 24, 25, d 'other hand on the development 9 and the extensions 20, 22; this results in a development of attractive forces which will contribute to the displacement to the right of the armature from the position of FIG. 10 if the latter is mobile.

Le mouvement de l'armature vers la droite se prolonge jusqu'au moment où l'épanouissement 9 va venir s'appuyer en position de travail T, visible à la figure 11, contre une collerette 35 du palier 14.The movement of the armature to the right continues until the opening 9 will come to bear in the working position T, visible in FIG. 11, against a flange 35 of the bearing 14.

Pour cette position T, un premier entrefer dl matérialisé par l'épaisseur de la collerette 35 et un second entrefer d21 voir aussi la figure 2, vont être placés dans le trajet du flux φT qui est alors établi : cette position de travail T qui peut être stable en l'absence de courant comme la précédente et pour la même raison, peut également être instable lorsque le courant disparaît si des forces Q de grandeur suffisante et de sens convenable sont exercées sur l'armature.For this position T, a first air gap d l materialized by the thickness of the flange 35 and a second air gap d 21 see also Figure 2, will be placed in the flow path φ T which is then established: this working position T which can be stable in the absence of current like the preceding one and for the same reason, can also be unstable when the current disappears if forces Q of sufficient size and suitable direction are exerted on the frame.

Les réluctances partielles dues aux entrefers dl et d2 peuvent, de surfaces respectives J1, J21 être égales ou différentes, ainsi qu'on le verra ultérieurement ; du choix du rapport des réluctances globales Rr au repos et Rt au travail dépend par ailleurs le comportement bistable ou monostable de l'électro-aimant.The partial reluctances due to the air gaps d l and d 2 may, of respective surfaces J 1 , J 21 be equal or different, as will be seen later; the choice of the ratio of the global reluctances R r at rest and R t at work also depends on the bistable or monostable behavior of the electromagnet.

L'évolution des forces communiquées globalement à l'armature (c'est-à-dire la somme des forces d'attraction et de répulsion) est visible en particulier aux diagrammes illustrés à la figure 13 où la courbe I représente l'évolution des forces subies par l'armature lorsque celle-ci est mécaniquement déplacée sans excitation de la bobine ; les courbes II et III représentent les forces d'attraction qui sont appliquées sur l'armature lorsque la bobine est alimentée par sa tension nominale et respectivement par la tension de montée.The evolution of the forces globally communicated to the armature (i.e. the sum of the forces of attraction and repulsion) is visible in particular in the diagrams illustrated in Figure 13 where the curve I represents the evolution of the forces undergone by the armature when the latter is mechanically displaced without excitation of the coil; curves II and III represent the attraction forces which are applied to the armature when the coil is supplied by its nominal voltage and respectively by the rise voltage.

Grâce aux mesures mentionnées ci-dessus, et illustrées aux figures 10 et 11, cette tension de montée peut être ajustée avec une bonne sensibilité par de faibles déplacements axiaux de l'armature mobile, qui ne diminuent pas de façon sensible la course utile de celle-ci.Thanks to the measures mentioned above, and illustrated in FIGS. 10 and 11, this rise tension can be adjusted with good sensitivity by small axial displacements of the movable armature, which do not appreciably reduce the useful stroke of that -this.

La portion de courbe III' de la figure 13 montre comment évoluerait la courbe III si la réluctance globale R établie par les entrefers e et E et les surfaces S et s, pour une position donnée, était égale à celle Rt des entrefers d1 et d2 pour une position axialement symétrique de la précédente par rapport à une position centrale 0 ; on voit que la courbe III présente par rapport au point moyen 0' une dissymétrie plus prononcée que celle de la portion III', en vue de conférer à cet électro-aimant une propriété monostable.The portion of curve III ′ in FIG. 13 shows how curve III would evolve if the overall reluctance R established by the air gaps e and E and the surfaces S and s, for a given position, was equal to that R t of the air gaps d 1 and d 2 for an axially symmetrical position of the previous one relative to a central position 0; we see that the curve III presents with respect to the mean point 0 'a more pronounced asymmetry than that of the portion III', in order to give this electromagnet a monostable property.

La courbe IV représente les forces utiles d'attraction qui présentent une allure non rectiligne dont la valeur terminale en position T est environ une fois et demi celle développée en position R. Cette courbe résulte de la différence des attractions représentées par les courbes I et III.Curve IV represents the useful forces of attraction which have a non-rectilinear shape whose value ended the in position T is approximately one and a half times that developed in position R. This curve results from the difference of the attractions represented by curves I and III.

Les courbes IV et V montrent l'évolution des efforts résistants pouvant être appliqués à l'armature par un ressort à double pente depuis une position sensiblement centrale jusqu'à la position de travail T.Curves IV and V show the evolution of the resistant forces that can be applied to the frame by a double slope spring from a substantially central position to the working position T.

Enfin, la position de la droite verticale repérée R' montre l'effet produit par un déplacement mécanique de position de l'armature effectué pour opérer le réglage de la position de repos ; les moyens de mise en oeuvre de ce réglage seront précisés ultérieurement.Finally, the position of the vertical line marked R 'shows the effect produced by a mechanical displacement of the position of the armature carried out to operate the adjustment of the rest position; the means of implementing this adjustment will be specified later.

Dans chacune des deux positions R ou T, voir figures 2 et 10, 11, il est clair que la présence systématique d'entrefers résiduels e, E et dl, d2 concourt à la réduction des effets de rémanence qui seraient à craindre avec des fermetures de flux s'opérant par contact direct des épanouissements 8, 9 contre les pièces 16 respectivement 24, 25.In each of the two positions R or T, see FIGS. 2 and 10, 11, it is clear that the systematic presence of residual air gaps e, E and d l , d 2 contributes to the reduction of the effects of remanence which would be to be feared with flow closures operating by direct contact of the openings 8, 9 against the parts 16 respectively 24, 25.

La force résistante Q qui est développée en position de travail T de sens correspondant peut également résulter de la présence de ressorts de rappel tels que 36 et de ressorts de pression de contacts tels que 37 si l'armature est mécaniquement reliée à un ou plusieurs contacts mobiles 38 coopérant avec des contacts fixes 40 d'interrupteurs tels que 39, comme le cas se présente lorsque l'électro-aimant est utilisé dans un relais ou un contacteur, voir figure 16.The resistive force Q which is developed in the working position T in the corresponding direction can also result from the presence of return springs such as 36 and contact pressure springs such as 37 if the armature is mechanically connected to one or more contacts mobiles 38 cooperating with fixed contacts 40 of switches such as 39, as is the case when the electromagnet is used in a relay or a contactor, see FIG. 16.

Il est clair que l'on peut également conférer une propriété de monostabilité à un électro-aimant dont la structure autorise une propriété de bistabilité, en conjugant l'existence de réluctances dissymétriques au repos et au travail et la présence de moyens élastiques de rappel qui sont efficaces en position de travail.It is clear that one can also confer a property of monostability on an electromagnet whose structure authorizes a property of bistability, by combining the existence of asymmetric reluctances at rest and at work and the presence of elastic return means which are effective in the working position.

Dans un mode de réalisation intéressant d'électro-aimant monostable, le ressort de rappel 36', voir figure 4, respectivement 36", voir figure 5, présentera une caractéristique non linéaire pour s'adapter au mieux à l'allure non linéaire des forces magnétiques qui s'exercent sur l'armature lorsque celle-ci se déplace de la position R vers la position T.In an interesting embodiment of a monostable electromagnet, the return spring 36 ', see FIG. 4, respectively 36 ", see FIG. 5, will have a non-linear characteristic to best adapt to the non-linear appearance of the magnetic forces exerted on the armature when it moves from position R to position T.

L'évolution des forces magnétiques exercées sur l'armature, qui est visible au diagramme de la figure 13, présente au voisinage de la position de travail T une allure parabolique, qui se raccorde progressivement à une portion rectiligne aboutissant à une position moyenne 0 où les forces exercées sur l'armature sont nulles.The evolution of the magnetic forces exerted on the armature, which is visible in the diagram of FIG. 13, presents in the vicinity of the working position T a parabolic shape, which progressively connects to a rectilinear portion leading to an average position 0 where the forces exerted on the armature are zero.

On peut, par suite, donner à la caractéristique du ressort 36', respectivement 36", une allure croissante rectiligne ou polygonale -F'- ou -F"- telle que représentée sur les figures 15 et 14.It is therefore possible to give the characteristic of the spring 36 ′, respectively 36 ″, an increasing rectilinear or polygonal shape -F ′ or -F ″ - as shown in FIGS. 15 and 14.

La caractéristique F' peut être obtenue par exemple grâce à la mise en oeuvre d'une lame élastique amagnétique 42, voir figure 4, qui est placée extérieurement à la pièce 16' et dont deux extrémités 43, 44 traversent des ouvertures ou dégagements 45, 46 de celle-ci, tandis qu'une région centrale 47 se trouve éloignée d'une certaine distance -t-, éventuellement réglable du boîtier 73 à l'aide d'une butée fixe, cale 48 s'appuyant sur celui-ci.The characteristic F ′ can be obtained for example thanks to the use of a non-magnetic elastic blade 42, see FIG. 4, which is placed outside the part 16 ′ and of which two ends 43, 44 pass through openings or clearances 45, 46 thereof, while a central region 47 is distant from a certain distance -t-, possibly adjustable from the housing 73 by means of a fixed stop, wedge 48 resting on the latter.

L'épanouissement polaire 9 qui est séparé des extrémités 43, 44 par une distance -c- devra donc effectuer une course préalable -c-, où aucun effort n'est rencontré avant que s'opère le début d'une réaction élastique de la lame 42, et que s'exerce une force F' progressivement croissante ; la pente des efforts élastiques sera ici sensiblement celle que présente la courbe I de la figure 13 au point c', voir aussi figure 15 ; l'effet du réglage de course c (ou de l'épaisseur t) est visible en pointillés à la même figure.The pole shoe 9 which is separated from the ends 43, 44 by a distance -c- must therefore carry out a prior stroke -c-, where no effort is encountered before the start of an elastic reaction of the blade 42, and that a progressively increasing force F ′ is exerted; the slope of the elastic forces here will be substantially that of curve I in FIG. 13 at point c ', see also FIG. 15; the effect of the stroke adjustment c (or of the thickness t) is visible in dotted lines in the same figure.

La caractéristique F" peut être obtenue par exemple grâce à la mise en oeuvre d'une lame élastique amagnétique 50, voir figure 5, qui est placée extérieurement à la pièce 16", et dont deux extrémités 51, 52 traversent des ouvertures ou dégagements 45, 46 tandis qu'une région excentrée 53 de cette lame se trouve fixée (par exemple par une vis 54 sur la pièce 16") pour définir des longueurs élastiques déformables L1, L2, différentes.The characteristic F "can be obtained for example by using a non-magnetic elastic blade 50, see FIG. 5, which is placed outside the part 16", and two ends 51, 52 of which pass through openings or clearances 45 , 46 while an eccentric region 53 of this blade is fixed (for example by a screw 54 on the part 16 ") to define elastic deformable lengths L1 , L 2 , different.

Si des distances a et b séparent l'épanouissement 9 des extrémités 51, respectivement 52, l'apparition de forces résistantes F", présentant successivement deux pentes de croissance, permettra de s'adapter de façon encore plus précise à la croissance des forces magnétiques. Un réglage relatif des pentes peut être opéré par une translation transversale de la lame 50 qui est rendu possible grâce à la présence d'une ouverture oblongue 54' pour modifier le rapport Ll/L2 = K ; les pentes des efforts élastiques successivement rencontrés et visibles à la figure 14 seront sensiblement égales aux pentes de deux tangentes à la courbe I de la figure 13, passant par les points a' et b' ; l'effet du réglage est visible sur la courbe pointillée de la figure 14 pour deux valeurs

Figure imgb0001
et
Figure imgb0002
 If distances a and b separate the blooming 9 from the ends 51, respectively 52, the appearance of resistant forces F ", successively having two growth slopes, will make it possible to adapt even more precisely to the growth of the magnetic forces A relative adjustment of the slopes can be effected by a transverse translation of the blade 50 which is made possible by the presence of an oblong opening 54 ′ to modify the ratio L1 / L2 = K; the slopes of the elastic forces successively encountered and visible in Figure 14 will be substantially equal to the slopes of two tangents to the curve I in Figure 13, passing through points a 'and b'; the effect of the adjustment is visible on the dotted curve in Figure 14 for two values
Figure imgb0001
 and
Figure imgb0002

Dans un autre mode de réalisation d'un ressort à pente variable ayant la même fonction et visible à la figure 9, où les organes ayant les mêmes fonctions portent les mêmes repères, on utilise un ressort de compression hélicoïdal à spires de diamètres variables 36"', dont les spires les plus larges s'appuyent progressivement au cours de leur déformation contre une surface d'appui étagée qui est par exemple portée par une pièce moulée auxilaire 62a.In another embodiment of a spring with variable slope having the same function and visible in FIG. 9, where the members having the same functions bear the same references, a helical compression spring with turns of variable diameters 36 "is used ', the widest turns of which gradually bear during their deformation against a stepped bearing surface which is for example carried by an auxiliary molded part 62a.

Un électro-aimant conforme à l'invention peut, dans le cadre d'une application à un contacteur, faire l'objet de réglages propres à assurer avec sûreté d'une part, son passage de l'état de repos R à l'état de travail T, avec une excitation minimale donnée de sa bobine, et d'autre part, un passage inverse sans à-coups lors de la désexcitation de la bobine en tenant compte d'une usure possible des contacts.An electromagnet according to the invention can, in the context of an application to a contactor, be subject to adjustments capable of ensuring, on the one hand, its transition from the rest state R to the working state T, with a given minimum excitation of its coil, and on the other hand, a passage smoothly reverse when de-energizing the coil, taking into account possible contact wear.

On sait, en effet, que l'usure des contacts après un nombre important de manoeuvres, provoque une légère décompression des ressorts de pression de contacts entraînant une diminution des forces de rappel de sens H en position de travail auxquelles se trouve soumise l'armature en position de travail ; les forces totales ne peuvent naturellement pas échapper aux variations résultant d'une telle usure ; ces variations restent toutefois faibles grâce à la présence d'un ressort 36' ou 36" pour remplacer le ressort de rappel classique 36 dont la caractéristique élastique G est visible à la figure 14.We know, in fact, that the wear of the contacts after a significant number of operations, causes a slight decompression of the contact pressure springs, leading to a reduction in the return forces of direction H in the working position to which the armature is subjected. in working position; the total forces can naturally not escape the variations resulting from such wear; these variations remain small, however, thanks to the presence of a spring 36 ′ or 36 ″ to replace the conventional return spring 36 whose elastic characteristic G is visible in FIG. 14.

Pour que le premier réglage puisse être conduit convenablement, il est prévu de donner par construction à l'armature une course CM légèrement supérieure à celle C qui est prévue pour l'actionnement des contacts des interrupeurs, voir la figure 13.So that the first adjustment can be carried out properly, provision is made to give the armature by construction a stroke CM slightly greater than that C which is provided for actuating the contacts of the switches, see FIG. 13.

La bobine étant alimentée avec le courant minimal prescrit par les normes, il faut alors donner artificiellement à l'armature une nouvelle position de repos R' (à partir de la position R pour laquelle l'épanouissement 8 s'appuierait sur la collerette 33 si celle-ci était présente) en déplaçant par exemple une butée mécanique réglable 60, installée dans le boîtier 67 et sur laquelle s'appuie au repos le porte-contact 61 ou une pièce qui en serait solidaire, jusqu'à la nouvelle position R' pour laquelle s'opère le changement d'état, voir figure 16.The coil being supplied with the minimum current prescribed by the standards, it is then necessary to artificially give the armature a new rest position R '(from position R for which the opening 8 would rest on the flange 33 if this was present) by moving for example an adjustable mechanical stop 60, installed in the housing 67 and on which rests the contact carrier 61 or a part which would be integral therewith, until the new position R ' for which the state change takes place, see figure 16.

Il est clair que, dans ce type de réglage, on pourrait également faire déplacer en sens inverse l'ensemble de la structure magnétique permanente 15 par rapport au boîtier 67 du contacteur, à l'aide d'une butée réglable 60' agissant contre l'effet de rappel d'un ressort 70.It is clear that, in this type of adjustment, the entire permanent magnetic structure 15 could also be moved in the opposite direction relative to the housing 67 of the contactor, using an adjustable stop 60 'acting against the return effect of a spring 70.

Une autre méthode, voir figure 5, consiste à placer entre une surface fixe 62 du boîtier 63 et le porte-contact mobile 64 lié à l'armature 65 une cale amovible 66 ayant une épaisseur appropriée pour définir la position effective de repos R'.Another method, see Figure 5, is to place between a fixed surface 62 of the housing 63 and the movable contact carrier 64 linked to the frame 65 a removable wedge 66 having a suitable thickness to define the effective rest position R '.

La faculté de réglage mécanique des forces de rappel en position de travail à l'aide du ressort 36' ou 36" mentionné ci-dessus, a été préférée à celle d'un réglage magnétique qui nécessiterait de modifier en position de travail soit la taille de l'entrefer -dl-, soit la surface des pièces qui le limitent, soit encore le flux utile de l'aimant.The faculty of mechanical adjustment of the restoring forces in the working position using the spring 36 'or 36 "mentioned above, was preferred to that of a magnetic adjustment which would require modifying in working position either the size of the air gap -d l -, either the surface of the parts which limit it, or the useful flux of the magnet.

En effet, le premier de ces modes de réglage diminuerait la course utile de façon trop importante, tandis que le second se heurterait à une mise en oeuvre peu économique, et que le troisième mode de réglage modifierait la valeur des ampère-tours nécessaires à l'appel de l'armature ou nécessiterait la mise en place d'aimants permanents développant un flux plus ou moins intense. Naturellement, une modification à distance des propriétés magnétiques des aimants peut toujours être mise en oeuvre si la disposition des deux structures se prête bien à ce procédé.Indeed, the first of these adjustment modes would reduce the useful travel too much, while the second would come up against an uneconomical implementation, and that the third adjustment mode would modify the value of the ampere-turns necessary for the 'call of the armature or would require the installation of permanent magnets developing a more or less intense flux. Naturally, a remote modification of the magnetic properties of the magnets can always be implemented if the arrangement of the two structures lends itself well to this process.

Il est également possible de disposer entre la pièce 16 et l'une des pièces 24, 25 (ou les deux) soit des moyens de réglage de réluctance, soit des aimants permanents convenablement orientés pour diminuera .It is also possible to have between the part 16 and one of the parts 24, 25 (or both) either reluctance adjustment means, or permanent magnets suitably oriented to decrease.

La forme de l'évolution de la force d'attraction que subit l'armature au voisinage de la position de travail T résulte du rapport des réluctances établies par les entrefers résiduels dl et d2 et les surfaces magnétiques placées en regard.The shape of the evolution of the attraction force which the armature undergoes in the vicinity of the working position T results from the ratio of the reluctances established by the residual air gaps dl and d 2 and the magnetic surfaces placed opposite.

Lorsqu'un électro-aimant doit être prévu pour l'actionnement d'interrupteurs de contacteurs pouvant être composé d'interrupteurs à ouverture et d'interrupteurs à fermeture, il est nécessaire de tenir compte de l'effet des forces motrices de sens positif que communiquent à l'armature sur une partie de sa course les ressorts de pression de contact des interrupteurs à ouverture.When an electromagnet has to be provided for the actuation of contactor switches which can be composed of opening switches and closing switches, it is necessary to take into account the effect of the positive directional driving forces that communicate to the armature over part of its travel the contact pressure springs of the opening switches.

Il en résulte que, lorsqu'un contacteur présente le nombre maximum d'interrupteurs à fermeture, il peut être nécessaire de compenser l'absence desdites forces motrices.As a result, when a contactor has the maximum number of closing switches, it may be necessary to compensate for the absence of said driving forces.

Cette compensation peut être faite dans un contacteur 222 utilisant un électro-aimant polarisé 221 tel que décrit précédemment par la mise en place d'un ressort 215, voir figure 6, qui est par exemple avantageusement placé à l'extérieur du cadre magnétisable 16, qui exerce sur l'armature 2 mobile une force élastique Pc dirigée dans le sens de la flèche, et qui n'agit que le long d'une fraction -p- de la course totale de cette armature mesurée à partir de la position de repos R. L'effet d'un tel ressort est par ailleurs utile pour assurer un déplacement franc de l'armature à partir de la position de repos et pour une tension d'alimentation de la bobine légèrement inférieure à la tension nominale.This compensation can be made in a contactor 222 using a polarized electromagnet 221 as described above by the installation of a spring 215, see FIG. 6, which is for example advantageously placed outside the magnetizable frame 16, which exerts on the movable armature 2 an elastic force Pc directed in the direction of the arrow, and which acts only along a fraction -p- of the total travel of this armature measured from the rest position A. The effect of such a spring is also useful for ensuring a frank movement of the armature from the rest position and for a supply voltage of the coil slightly lower than the nominal voltage.

Le ressort 215 qui est illustré à la figure 6 est, de préférence, un ressort hélicoïdal dont la pente est variable, par exemple en raison de la disposition de spires à pas variables qui viennent progressivement en contact les unes avec les autres pour que la raideur du ressort soit plus élevée lorsque celui-ci est comprimé.The spring 215 which is illustrated in FIG. 6 is preferably a helical spring whose slope is variable, for example due to the arrangement of turns with variable pitch which come progressively in contact with each other so that the stiffness spring is higher when it is compressed.

A la figure 7, on a représenté un ressort hélicoïdal 216 ayant les mêmes propriétés, mais ici la diminution de la longueur utile résulte de l'enroulement des spires autour d'une surface conique, de sorte que les spires de plus grand diamètre s'appuient progressivement sur la surface 217 éventuellement étagée de la pièce magnétisable 16.In Figure 7, there is shown a helical spring 216 having the same properties, but here the decrease in useful length results from the winding of the turns around a conical surface, so that the turns of larger diameter s' gradually press on the surface 217 possibly stepped of the magnetizable part 16.

A la figure 8, on a représenté un ressort à lame 218, dont la longueur utile diminue lorsque la compression augmente grâce à une application progressive de sa surface contre une rampe transversale 219 solidaire d'un prolongement 220 du noyau 2.In FIG. 8, a leaf spring 218 has been shown, the useful length of which decreases when the compression increases thanks to a progressive application of its surface against a transverse ramp 219 secured to an extension 220 of the core 2.

Dans tous ces modes de réalisation, le ressort à flexibilité variable est associé à un prolongement 220 du noyau 2 qui dépasse hors de la pièce magnétisable 16 du côté concerné par la position de travail T. Le reste des organes est comparable à ceux de la figure 5.In all these embodiments, the variable flexibility spring is associated with an extension 220 of the core 2 which protrudes outside the magnetizable part 16 on the side concerned by the working position T. The rest of the members is comparable to those of the figure 5.

Un appareil contacteur 100 qui met en oeuvre un électro-aimant polarisé conforme à l'invention dérivé de celui de la figure 5, et qui est visible à la figure 17, comprend une enveloppe 101 formée par l'association de deux demi-boîtiers 10la et 101b sensiblement symétriques par rapport à un plan de joint P.A contactor device 100 which uses a polarized electromagnet according to the invention derived from that of FIG. 5, and which is visible in FIG. 17, comprises an envelope 101 formed by the association of two half-housings 10la and 101b substantially symmetrical with respect to a joint plane P.

Chacun de ces demi-boîtiers présente dans une région inférieure externe des moyens d'accrochage 102a, 102b, 102c permettant sa fixation sur un profilé normalisé, et une base d'appui 103a, 103b permettant sa fixation sur une platine à l'aide de trous de fixation 104.Each of these half-housings has hooking means 102a, 102b, 102c in an external lower region allowing it to be fixed to a standardized profile, and a support base 103a, 103b allowing it to be fixed to a plate using mounting holes 104.

Des régions externes supérieures 105a, 105b des demi-boîtiers présentent des cloisons d'isolement telles que 106a 106b entre lesquelles s'engagent des supports de contacts fixes tels que 107b, ainsi que des vis de borne à étriers telles que 108b qui traversent ces supports et coopèrent avec des écrous tels que 109b placés derrière eux.Upper external regions 105a, 105b of the half-housings have isolation partitions such as 106a 106b between which are engaged fixed contact supports such as 107b, as well as clamp terminal screws such as 108b which pass through these supports and cooperate with nuts such as 109b placed behind them.

Des régions internes supérieures de ces demi-boîtiers présentent des cloisons telles que 110b qui prolongent les précédentes pour séparer des contacts fixes lllb voisins qui pénètrent entre elles par des fentes 185b.Upper internal regions of these half-housings have partitions such as 110b which extend the previous ones to separate neighboring fixed contacts IIIb which penetrate between them by slots 185b.

Un porte-contact mobile 112 qui se déplace le long d'un axe XX' passant le plan P perpendiculairement à la base 103, comporte une multiplicité de fenêtres isolées 113, 114, 115, 116 à l'intérieur desquelles sont disposés des ponts de contact tels que 117 et leurs ressorts de pression tels que 118. Ces ponts de contact ont des pastilles de contact 119 qui coopèrent avec les contacts fixes lllb.A movable contact carrier 112 which moves along an axis XX 'passing the plane P perpendicular to the base 103, has a multiplicity of insulated windows 113, 114, 115, 116 inside which are arranged bridges of contact such as 117 and their pressure springs such as 118. These contact bridges have contact pads 119 which cooperate with the fixed contacts IIIb.

Le porte-contact présente, dans l'axe XX', un prolongement cylindrique 120 dirigé vers la base et ayant un alésage 121, et du côté opposé, un téton 122 pouvant recevoir une rondelle de réglage 123 ayant une épaisseur choisie pour déterminer la position de repos R'. Cette rondelle est pincée en position de repos entre la surface plane supérieure 124 du porte-contact 112 et une surface d'appui 125 du demi-boîtier 101 qui peut être traversée par le téton 122 grâce à l'ouverture 186.The contact carrier has, in the axis XX ', a cylindrical extension 120 directed towards the base and having a bore 121, and on the opposite side, a stud 122 capable of receiving an adjustment washer 123 having a thickness chosen to determine the position of rest R '. This washer is pinched in the rest position between the upper flat surface 124 of the contact carrier 112 and a bearing surface 125 of the half-housing 101 which can be crossed by the stud 122 through the opening 186.

Le porte-contact présente également sur sa surface inférieure 126 une traverse 127 dont une extrémité porte un ou deux tétons d'accouplement tels que 128a, 128b qui sont aptes à traverser des ouvertures oblongues telles que 129 du demi-boîtier 101a, pour communiquer des mouvements à des appareils auxiliaires placés à l'extérieur du boîtier.The contact carrier also has on its lower surface 126 a cross member 127, one end of which carries one or two coupling studs such as 128a, 128b which are capable of passing through oblong openings such as 129 of the half-housing 101a, to communicate movements to auxiliary devices placed outside the housing.

Des plaquettes telles que 130 qui sont engagées sur ces tétons glissent contre la face interne des parois 131 du boîtier pour recouvrir les ouvertures 129 et assurer l'étanchéité.Platelets such as 130 which are engaged on these nipples slide against the internal face of the walls 131 of the housing to cover the openings 129 and ensure sealing.

Les fenêtres 113...116 sont séparées par des rainures telles que 133 dans lesquelles s'engagent les cloisons 110 pour compléter l'isolement d'interrupteurs voisins utilisant chacun des organes 107, 117.The windows 113 ... 116 are separated by grooves such as 133 in which the partitions 110 engage to complete the isolation of neighboring switches using each of the members 107, 117.

L'électro-aimant 135 conforme à l'invention, comporte une carcasse de bobine 136 ayant des joues 137, 138 munies d'ergots de centrage 139, 140, un alésage 141 et deux colonnes longitudinales telles que 142 pour guider les fils de sortie 143, 144 de l'enroulement 145 vers la partie supérieure du boîtier ; ces fils comportent à leurs extrémités des pièces de borne à vis 146a, 146b, qui viendront se placer dans deux logements des demi-boîtiers tels que 147a.The electromagnet 135 according to the invention comprises a coil carcass 136 having cheeks 137, 138 provided with centering pins 139, 140, a bore 141 and two longitudinal columns such as 142 for guiding the output wires 143, 144 from the winding 145 to the upper part of the housing; these wires have at their ends screw terminal pieces 146a, 146b, which will be placed in two housings of half-housings such as 147a.

Le noyau cylindrique 148 qui traverse l'alésage 141 est associé par serrage à son extrémité inférieure 149 avec un trou 191 d'une première palette 150 et à son extrémité supérieure 151 avec un trou 192 d'une seconde palette 152 ;The cylindrical core 148 which passes through the bore 141 is associated by tightening at its lower end 149 with a hole 191 of a first pallet 150 and at its upper end 151 with a hole 192 of a second pallet 152;

cette extrémité 151 vient également s'associer par serrage dans l'alésage 121 du porte-contact. Les pièces 148, 150, 152 constituent la structure magnétisable mobile 153. Les palettes 150, 152 présentent des largeurs -m- et -m'- et des diagonales -g-.this end 151 is also associated by clamping in the bore 121 of the contact carrier. The parts 148, 150, 152 constitute the mobile magnetizable structure 153. The pallets 150, 152 have widths -m- and -m'- and diagonals -g-.

La structure magnétique permanente fixe 154 comprend :

  • - une pièce métallique magnétisable 155 repliée en forme de cadre rectangulaire de largeur interne D supérieure à g, qui comporte un palier annulaire 156 d'axe XX' et une encoche ouverte 157 perpendiculairement au plan P,
  • - deux pièces métalliques 158, 159 plates et parallèles magnétisables,
  • - et deux aimants permanents 188, 189 qui relient magné- tiquement et mécaniquement par exemple par collage les pièces 158, 159, 155, la distance entre les pièces 158, 159 ayant une valeur -n- supérieure au diamètre de la bobine et inférieure à m ou m'.
The fixed permanent magnetic structure 154 comprises:
  • a magnetizable metal part 155 folded in the form of a rectangular frame with an internal width D greater than g, which comprises an annular bearing 156 of axis XX 'and an open notch 157 perpendicular to the plane P,
  • - two metallic parts 158, 159 flat and parallel magnetizable,
  • - And two permanent magnets 188, 189 which connect magnetically and mechanically for example by gluing the parts 158, 159, 155, the distance between the parts 158, 159 having a value -n- greater than the diameter of the coil and less than m or m '.

Une pièce en matière plastique 160 ayant un alésage de palier 161 et deux rainures opposées 162, 163 qui s'engagent dans l'encoche 157 est associée à la pièce 155 pour que l'alésage 161 se présente dans l'axe XX'.A plastic part 160 having a bearing bore 161 and two opposite grooves 162, 163 which engage in the notch 157 is associated with the part 155 so that the bore 161 is present in the axis XX '.

Lorsque la structure magnétisable ou l'armature mobile 153 est montée dans la structure magnétique 154, l'extrémité inférieure 149 coulisse dans l'alésage 161 tandis que le prolongement 120 en matière plastique coulisse dans le palier 156.When the magnetizable structure or the movable armature 153 is mounted in the magnetic structure 154, the lower end 149 slides in the bore 161 while the plastic extension 120 slides in the bearing 156.

La pièce 155 présente une face inférieure 164 ayant un trou fileté 165 pour recevoir la vis 166 qui maintient le ressort à flexibilité variable 167 dont les extrémités 168, 169 coopèrent avec la palette 150 ; cette pièce 155 comporte également des encoches de centrage axial telles que 170a, 170b qui viennent s'engager dans des ergots de centrage du demi-boîtier 101b tels que 171 ; les parois 172, 173 du demi-boîtier servent à placer latéralement la pièce 155, tandis que la paroi 174 présente des ouvertures telles que 175 pour recevoir les ergots 139, 140 et orienter la carcasse de bobine 136.The part 155 has a lower face 164 having a threaded hole 165 for receiving the screw 166 which holds the variable flexibility spring 167 whose ends 168, 169 cooperate with the pallet 150; this part 155 also includes axial centering notches such as 170a, 170b which engage in centering lugs of the half-housing 101b such as 171; the walls 172, 173 of the half-housing serve to laterally place the part 155, while the wall 174 has openings such as 175 to receive the pins 139, 140 and orient the coil carcass 136.

L'étanchéité de l'électro-aimant est assurée par des cloisons transversales des demi-boîtiers lOla, 101b telles que 178, 179 ; ces cloisons laissent des passages 180, 181 pour la circulation du prolongement 120 et l'introduction des colonnes telles que 142.The sealing of the electromagnet is ensured by transverse partitions of the half-housings 10la, 101b such as 178, 179; these partitions leave passages 180, 181 for the circulation of the extension 120 and the introduction of columns such as 142.

Le maintien de l'électro-aimant 135 est complété par la mise en place du demi-boîtier 10la qui s'accroche sur l'autre demi-boîtier à l'aide de crochets et d'ouvertures tels que 176 et 177.The maintenance of the electromagnet 135 is completed by the installation of the half-housing 10la which hooks onto the other half-housing with the aid of hooks and openings such as 176 and 177.

Lorsque les demi-boîtiers 101a, 101b sont assemblés, un capot de protection 182 est accroché sur leurs parties supérieures pour compléter l'isolement des vis de borne de bobine 183 et des vis de borne d'interrupteur 108, et pour maintenir celles-ci ; une ouverture 190 traversée par le téton 122 du capot permet un actionnement manuel externe du porte-contact 124.When the half-housings 101a, 101b are assembled, a protective cover 182 is hung on their upper parts to complete the insulation of the coil terminal screws 183 and of the switch terminal screws 108, and to maintain these ; an opening 190 traversed by the stud 122 of the cover allows external manual actuation of the contact holder 124.

Le montage de l'électro-aimant est rendu possible grâce au fait que d'une part la distance -D- est supérieure aux diagonales -g- (éventuellement pourvues de chanfreins 196, 197, 198, 199), et que la distance -m- de palettes rectangulaires est inférieure à la distance -n-.The mounting of the electromagnet is made possible thanks to the fact that on the one hand the distance -D- is greater than the diagonals -g- (possibly provided with chamfers 196, 197, 198, 199), and that the distance - m- of rectangular pallets is less than the distance -n-.

Le choix de ces rapports de dimensions associé à un diamètre approprié de l'alésage 156 permet en effet une mise en place de l'armature 153 et de la bobine 136, par un déplacement rectiligne de ces dernières suivi par une rotation de 90° de l'armature ; il est clair que -m'- est supérieur à -n-. Une fois montées les deux structures 153, 154, la bobine 136, 146 et le dispositif élastique 167 constituent un sous-ensemble indissociable 135 qui peut être contrôlé sur un banc d'essai ou être monté ou remplacé dans une enveloppe, telle que celle qui vient d'être décrite ; un réglage final est opéré par la mise en place de la cale d'épaisseur 123.The choice of these dimension ratios associated with an appropriate diameter of the bore 156 makes it possible in fact to place the armature 153 and the coil 136, by a rectilinear displacement of the latter followed by a 90 ° rotation of the frame; it is clear that -m'- is greater than -n-. Once mounted the two structures 153, 154, the coil 136, 146 and the elastic device 167 constitute an inseparable sub-assembly 135 which can be checked on a test bench or be mounted or replaced in an envelope, such as that which has just been described; a final adjustment is made by placing the shim 123 in thickness.

Enfin, les enseignements de l'art antérieur permettent, si l'encombrement de l'électro-aimant n'entre pas en ligne de compte, de donner aux extrémités des pièces 24, 25 des surfaces polaires plus importantes en munissant celles-ci de prolongements coudés dans le sens transversal.Finally, the teachings of the prior art make it possible, if the size of the electromagnet is not taken into account, to give the ends of the parts 24, 25 larger pole surfaces by providing them with extensions bent in the transverse direction.

Dans un autre mode de réalisation de l'électro-aimant 200 qui est visible à la figure 18, la pièce magnétisable en forme de cadre 201 comprend deux parties assemblées, dont l'une 202 prend la forme d'une pièce repliée en forme de U ayant des branches parallèles 203, 204 qui portent des tenons 205, 206 à leurs extrémités, tandis que l'autre prend la forme d'une plaquette 207 perpendiculaire aux branches, présentant des mortaises 208, 209 aptes à coopérer avec ces tenons.In another embodiment of the electromagnet 200 which is visible in FIG. 18, the magnetizable part in the form of a frame 201 comprises two assembled parts, one of which 202 takes the form of a part folded in the form of U having parallel branches 203, 204 which carry tenons 205, 206 at their ends, while the other takes the form of a plate 207 perpendicular to the branches, having mortises 208, 209 capable of cooperating with these tenons.

La plaquette présente ici un alésage 210 qui est aligné avec l'alésage 211 de la pièce en U, et qui reçoit un palier 212 en matière antifriction ; une collerette de ce palier sert à définir le cas échéant l'entrefer dl mentionné ci-dessus. Le montage de la bobine 214 et de l'armature 213 de cet électro-aimant comprenant le noyau 216 et les palettes 215, 217 peut être effectué d'une manière comparable à la précédente, ou par un assemblage préalable des pièces 202 et 213 suivi d'un rivetage de la plaquette 207.The plate here has a bore 210 which is aligned with the bore 211 of the U-shaped part, and which receives a bearing 212 made of anti-friction material; a flange of this bearing is used to define if necessary the air gap dl mentioned above. The assembly of the coil 214 and the armature 213 of this electromagnet comprising the core 216 and the pallets 215, 217 can be carried out in a manner comparable to the previous one, or by a prior assembly of the parts 202 and 213 followed riveting the wafer 207.

Claims (22)

1. Electro-aimant polarisé comprenant : - d'une part, une première structure magnétisable constituée par un noyau placé longitudinalement dans l'axe de symétrie d'une bobine apte à recevoir du courant continu et par deux épanouissements polaires solidaires qui s'étendent transversalement hors de la bobine ; - d'autre part, une seconde structure magnétique permanente constituée par une deuxième pièce magnétisable longitudinale qui possède deux prolongements transversaux dirigés vers l'axe et qui est parallèle à une troisième pièce magnétisable plus proche de l'axe et à laquelle elle est reliée par un aimant permanent d'axe magnétique transversal ; - des extrémités opposées de cette troisième pièce et des régions de ces prolongements qui en sont.voisines étant séparées par deux entrefers placés sensiblement le long d'une direction longitudinale de façon telle que des forces d'attraction, respectivement de répulsion de même sens longitudinal, soient développées entre chacun des épanouissements respectivement placés dans chacun des entrefers et la seconde structure, soit dans un sens lorsque la bobine est dans un premier état, soit en sens inverse lorsque la bobine prend un second état ;
caractérisé en ce que : - en position de repos R d'une première structure magnétisable (2) mobile et symétrique par rapport à l'axe de la bobine (5), les épanouissements (8, 9) ne viennent pas en contact avec la seconde structure magnétique (15) symétrique, - la réluctance partielle E/S établie entre un premier épanouissement (9) et les troisièmes pièces (24, 25) étant supérieure à la réluctance partielle e/s établie entre le second épanouissement et la deuxième pièce (16) de la seconde structure pour former une réluctance globale au repos R ri - ces deux réluctances partielles étant ajustées simultanément par un organe de réglage (60, 123) des entrefers -E, e- qui définit, grâce à un faible déplacement relatif des deux structures, la position de repos effective R' pour laquelle s'opère le déplacement de la structure mobile, lorsque la bobine est alimentée par la tension de montée Um. 1. Polarized electromagnet comprising: - On the one hand, a first magnetizable structure constituted by a core placed longitudinally in the axis of symmetry of a coil capable of receiving direct current and by two integral pole shoes which extend transversely out of the coil; - on the other hand, a second permanent magnetic structure constituted by a second longitudinal magnetizable part which has two transverse extensions directed towards the axis and which is parallel to a third magnetizable part closer to the axis and to which it is connected by a permanent magnet with a transverse magnetic axis; - opposite ends of this third part and regions of these extensions which are adjacent thereto being separated by two air gaps placed substantially along a longitudinal direction in such a way that forces of attraction, respectively repulsion, of the same longitudinal direction , are developed between each of the openings respectively placed in each of the air gaps and the second structure, either in one direction when the coil is in a first state, or in the opposite direction when the coil takes a second state;
characterized in that: - In the rest position R of a first magnetizable structure (2) movable and symmetrical with respect to the axis of the coil (5), the openings (8, 9) do not come into contact with the second magnetic structure (15 ) symmetrical, - the partial reluctance E / S established between a first shoe (9) and third pieces (24, 25) being greater than the partial reluctance e / s established between the second development and the second part (16) of the second structure form a global reluctance at rest R r i - These two partial reluctances being adjusted simultaneously by an adjustment member (60, 123) of the air gaps -E, e- which defines, by virtue of a small relative displacement of the two structures, the effective rest position R 'for which operates the displacement of the mobile structure, when the coil is supplied by the rise voltage Um. 2. Electro-aimant polarisé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de réglage (60) s'appuie sur le boîtier (67) contenant la structure fixe (15) de l'électro-aimant et opère un léger déplacement de la structure mobile (2).2. polarized electromagnet according to claim 1, characterized in that the adjustment member (60) rests on the housing (67) containing the fixed structure (15) of the electromagnet and operates a slight displacement of the mobile structure (2). 3. Electro-aimant polarisé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de réglage (60') s'appuie sur le boîtier (67) contenant une structure fixe coulissante (15) et opère un léger déplacement de celle-ci qui s'effectue contre l'action de moyens élastiques (70).3. polarized electromagnet according to claim 1, characterized in that the adjustment member (60 ') is supported on the housing (67) containing a sliding sliding structure (15) and operates a slight displacement thereof. which takes place against the action of elastic means (70). 4. Electro-aimant polarisé selon l'une des revendications 2 ou 3,
caractérisé en ce que l'organe de réglage est constitué par une cale d'épaisseur (66) amovible, qui s'appuie sur le boîtier (63) et sur l'une des structures (2) respectivement (15) respectivement (65).4. polarized electromagnet according to one of claims 2 or 3,
characterized in that the adjustment member is constituted by a removable shim (66), which rests on the housing (63) and on one of the structures (2) respectively (15) respectively (65) . 5. Electro-aimant polarisé selon l'une des revendications 2 ou 3,
caractérisé en ce que l'organe de réglage est constitué par une butée (60) qui est progressivement mobile par rapport au boîtier (67) dans lequel elle est engagée.5. Polarized electromagnet according to one of claims 2 or 3,
characterized in that the adjusting member is constituted by a stop (60) which is progressively movable relative to the housing (67) in which it is engaged. 6. Electro-aimant polarisé monostable selon l'une des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce qu'un dispositif à pente variable (36'), respectivement (36") développe directement ou non entre les deux structures (2, 15) et au voisinage de la position de travail T, une force axiale antagoniste à celle qui est établie entre ces structures par l'attraction magnétique permanente de façon à compenser celle-ci lorsque la bobine (5) n'est pas alimentée.6. Monostable polarized electromagnet according to one of claims 1 to 5,
characterized in that a variable slope device (36 '), respectively (36 ") develops directly or not directly between the two structures (2, 15) and in the vicinity of the working position T, an axial force antagonistic to that which is established between these structures by the permanent magnetic attraction so as to compensate for this when the coil (5) is not supplied. 7. Electro-aimant polarisé monostable selon la revendication 6,
caractérisé en ce que ce dispositif est un ressort hélicoïdal (215) respectivement (216) dont la déformation modifie la longueur utile par appui de ses spires sur une surface de forme étagée.7. Monostable polarized electromagnet according to claim 6,
characterized in that this device is a helical spring (215) respectively (216) whose deformation modifies the useful length by pressing its turns on a stepped surface. 8. Electro-aimant polarisé monostable selon la revendication 6,
caractérisé en ce que ce dispositif présente une caractéristique comprenant une portion de pente nulle qui résulte de la présence d'une course libre (a) et au moins une portion de pente positive (F') respectivement (F").8. Monostable polarized electromagnet according to claim 6,
characterized in that this device has a characteristic comprising a portion of zero slope which results from the presence of a free stroke (a) and at least one portion of positive slope (F ') respectively (F "). 9. Electro-aimant polarisé monostable selon la revendication 8,
caractérisé en ce que ce dispositif utilise une lame élastique (42) qui est placée entre le boîtier (73) et la structure magnétique permanente (15) du côté concerné par la position de travail T du premier épanouissement (9).9. Monostable polarized electromagnet according to claim 8,
characterized in that this device uses an elastic blade (42) which is placed between the housing (73) and the permanent magnetic structure (15) on the side concerned by the working position T of the first blooming (9). 10. Electro-aimant polarisé monostable selon la revendication 8,
caractérisé en ce que ce dispositif utilise une lame élastique (50) fixée extérieurement sur la structure magnétique permanente (15') du côté concerné par la position de travail T.10. Monostable polarized electromagnet according to claim 8,
characterized in that this device uses an elastic blade (50) fixed externally to the magnetic structure permanent (15 ') on the side concerned by the working position T. 11. Electro-aimant polarisé monostable selon la revendication 10,
caractérisé en ce que cette lame élastique amagnétique (50) possède deux bras flexibles (75, 76) d'élasticités différentes et deux extrémités (51, 52) dirigées vers le premier épanouissement (9), un point de fixation commun (54, 54') permettant de modifier le rapport de longueur de ces bras dans le sens transversal.11. Monostable polarized electromagnet according to claim 10,
characterized in that this non-magnetic elastic blade (50) has two flexible arms (75, 76) of different elasticities and two ends (51, 52) directed towards the first opening (9), a common fixing point (54, 54 ') to change the length ratio of these arms in the transverse direction. 12. Electro-aimant polarisé monostable selon l'une des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce qu'en position de travail T de la structure mobile magnétisable (2) les épanouissements (8, 9) sont séparés de la structure magnétique fixe (15) par des entrefers (dl, d2), dont les dimensions sont simultanément assurées par une pièce intermédiaire amagnétique d'un palier de guidage amagnétique (14) placé dans la structure fixe pour effectuer le guidage des mouvements axiaux de la structure mobile, la réluctance globale au travail R résultant de ces entrefers et des surfaces (J1, J2) qui les limitent étant choisie par rapport à la réluctance globale Rr au repos de façon telle que la propriété de monostabilité résulte uniquement du rapport de ces deux réluctances.12. Monostable polarized electromagnet according to one of claims 1 to 5,
characterized in that in the working position T of the mobile magnetizable structure (2) the openings (8, 9) are separated from the fixed magnetic structure (15) by air gaps (d l , d 2 ), the dimensions of which are simultaneously provided by a non-magnetic intermediate piece of a non-magnetic guide bearing (14) placed in the fixed structure to effect the guiding of the axial movements of the mobile structure, the overall reluctance at work R resulting from these air gaps and from the surfaces (J 1 , J 2 ) which limit them being chosen with respect to the overall reluctance R r at rest so that the property of monostability results only from the ratio of these two reluctances. 13. Electro-aimant polarisé monostable selon l'une des revendications 6 à 11,
caractérisé en ce qu'en position de travail T de la structure mobile magnétisable (2) les épanouissements (8, 9) sont séparés de la structure magnétique fixe (15) par des entrefers (dl, d2) dont les dimensions sont simultanément assurées par une pièce intermédiaire amagnétique d'un palier (14) placé dans la structure fixe pour effectuer le guidage des mouvements axiaux de la structure mobile, la réluctance globale Rt au travail, qui résulte de la taille de ces entrefers (d1, d2) et des valeurs (J1, J2) des surfaces, qui les limitent, étant choisie par rapport à la réluctance globale R au repos de façon telle que la propriété de monostabilité résulte, d'une part, du rapport de ces deux réluctances globales et, d'autre part, de la présence d'un dispositif élastique de rappel (36', 36") qui est efficace dans cette position de travail T.13. Monostable polarized electromagnet according to one of claims 6 to 11,
characterized in that in the working position T of the mobile magnetizable structure (2) the openings (8, 9) are separated from the fixed magnetic structure (15) by air gaps (d l , d 2 ) whose dimensions are simultaneously provided by a non-magnetic intermediate piece of a bearing (14) placed in the fixed structure to effect the guiding of the axial movements of the mobile structure, the overall reluctance R t at work, which results from the size of these air gaps (d 1 , d 2 ) and values (J 1 , J 2 ) of the surfaces, which limit them, being chosen with respect to the global reluctance R at rest so that the property of monostability results, on the one hand, from the ratio of these two global reluctances and, on the other hand, from the presence of a device elastic return (36 ', 36 ") which is effective in this working position T. 14. Electro-aimant polarisé monostable selon la revendication 13,
caractérisé en ce que les dimensions des entrefers (dl, d2) sont simultanément déterminées par une collerette (35) d'un palier de guidage (14) qui est placé du côté de la position de travail T dans la structure fixe (15) et entre celle-ci et la structure mobile (2) pour assurer au moins partiellement le guidage axial des mouvements de cette structure mobile.14. Monostable polarized electromagnet according to claim 13,
characterized in that the dimensions of the air gaps (d l , d 2 ) are simultaneously determined by a flange (35) of a guide bearing (14) which is placed on the side of the working position T in the fixed structure (15 ) and between the latter and the mobile structure (2) to ensure at least partially the axial guidance of the movements of this mobile structure. 15. Electro-aimant polarisé selon l'une des revendications 1 à 14,
caractérisé en ce qu'en position de repos R de la structure mobile magnétisable (2), un dispositif élastique (215) développe entre les structures une force Pc antagoniste aux forces de maintien magnétique, ce dispositif n'étant efficace que sur une faible portion -p- de course voisine de cette position et étant disposé extérieurement à la structure fixe (15).15. Polarized electromagnet according to one of claims 1 to 14,
characterized in that in the rest position R of the movable magnetizable structure (2), an elastic device (215) develops between the structures a force P c antagonistic to the magnetic holding forces, this device being effective only on a weak portion -p- of stroke close to this position and being arranged outside the fixed structure (15). 16. Electro-aimant polarisé selon l'une des revendications 1 à 15,
caractérisé en ce que la deuxième pièce magnétisable (16) de la seconde structure magnétique (15) est constituée par un cadre métallique rectangulaire replié, présentant deux alésages opposés et coaxiaux (71, 72) aptes à maintenir chacun un palier de guidage (13, 14) pour les mouvements axiaux de la structure mobile (2), l'un de ces paliers étant maintenu dans une ouverture de cette deuxième pièce débouchant latéralement.16. Polarized electromagnet according to one of claims 1 to 15,
characterized in that the second magnetizable part (16) of the second magnetic structure (15) consists of a folded rectangular metal frame, having two opposite and coaxial bores (71, 72) capable of each holding a guide bearing (13, 14) for the axial movements of the mobile structure (2), one of these bearings being maintained in an opening of this second part opening laterally. 17. Electro-aimant polarisé selon l'une des revendications 1 à 15,
caractérisé en ce que la deuxième pièce magnétisable (201) de la seconde structure magnétique est formée par l'association d'une pièce plate principale repliée en U (202), dont les extrémités des branches parallèles (203, 204) sont emboîtées dans une autre pièce plate de fermeture de flux (207) transversale, ces pièces principale et de fermeture comportant chacune une ouverture (211) respectivement (210) apte à former, respectivement maintenir, un palier de guidage (211, 212) des mouvements de la structure mobile (213).17. Polarized electromagnet according to one of claims 1 to 15,
characterized in that the second magnetizable part (201) of the second magnetic structure is formed by the association of a main flat part folded into a U (202), the ends of the parallel branches (203, 204) of which are nested another flat transverse flow closing part (207), these main and closing parts each comprising an opening (211) respectively (210) capable of forming, respectively maintaining, a guide bearing (211, 212) of the movements of the structure mobile (213). 18. Electro-aimant polarisé selon l'une des revendications 1 à 17,
caractérisé en ce que des épanouissements polaires ou palettes (150, 152) de forme rectangulaire ont, d'une part, des côtés m et m', où l'un de ces côtés est inférieur à la distance minimale interne -n- de la structure permanente (154) et, d'autre part, une diagonale -g- inférieure à la distance maximale interne D de cette structure.18. Polarized electromagnet according to one of claims 1 to 17,
characterized in that polar expansions or paddles (150, 152) of rectangular shape have, on the one hand, sides m and m ', where one of these sides is less than the minimum internal distance -n- of the permanent structure (154) and, on the other hand, a diagonal -g- less than the maximum internal distance D of this structure. 19. Electro-aimant polarisé selon l'une des revendications 1 à 18,
caractérisé en ce que la structure mobile (153) comprend un noyau cylindrique (148) placé dans la carcasse (136) de la bobine (145) et un épanouissement polaire (152) venant se placer entre deux colonnes longitudinales (142) de cette carcasse pour donner à cette structure une orientation angulaire déterminée.19. Polarized electromagnet according to one of claims 1 to 18,
characterized in that the mobile structure (153) comprises a cylindrical core (148) placed in the carcass (136) of the coil (145) and a pole shoe (152) coming to be placed between two longitudinal columns (142) of this carcass to give this structure a determined angular orientation. 20. Electro-aimant polarisé selon l'une des revendications 1 à 19,
caractérisé en ce que les structures fixes et mobiles et la bobine forment, une fois associées, un sous-ensemble d'actionnement électro-magnétique indissociable (135) pouvant être ensuite manipulé à des fins de contrôle ou de montage direct dans une enveloppe.20. Polarized electromagnet according to one of claims 1 to 19,
characterized in that the fixed and mobile structures and the coil form, once associated, an inseparable electro-magnetic actuation sub-assembly (135) which can then be manipulated for the purpose of checking or direct mounting in an envelope. 21. Electro-aimant polarisé selon la revendication 20,
caractérisé en ce que le sous-ensemble d'actionnement (135) est placé dans une enveloppe (lOla, 101b) de contacteur (100) , présentant des premiers moyens de maintien (171, 175) qui coopèrent avec des seconds moyens de maintien (170a, 170b), respectivement (139, 140), placés respectivement sur la structure fixe (154) et respectivement, sur la carcasse (138, 134) de la bobine (145).21. Polarized electromagnet according to claim 20,
characterized in that the actuating sub-assembly (135) is placed in a casing (10la, 101b) of contactor (100), having first holding means (171, 175) which cooperate with second holding means ( 170a, 170b), respectively (139, 140), placed respectively on the fixed structure (154) and respectively, on the carcass (138, 134) of the coil (145). 22. Electro-aimant polarisé selon l'une des revendications 1 à 21,
caractérisé en ce que ce contacteur (100) possède un porte-contact mobile (112) dont une portion cylindrique (120) opposée aux contacts (117) est emmanchée sur un prolongement (151) de la structure mobile (153), cette portion assurant partiellement la fonction de guidage axial de cette structure grâce à son coulissement dans une ouverture axiale (156) de la structure fixe (154).22. Polarized electromagnet according to one of claims 1 to 21,
characterized in that this contactor (100) has a movable contact carrier (112) of which a cylindrical portion (120) opposite the contacts (117) is fitted on an extension (151) of the movable structure (153), this portion ensuring partially the axial guiding function of this structure thanks to its sliding in an axial opening (156) of the fixed structure (154).
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