EP2077571B1 - Contacteur électromagnétique - Google Patents

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EP2077571B1
EP2077571B1 EP20080166526 EP08166526A EP2077571B1 EP 2077571 B1 EP2077571 B1 EP 2077571B1 EP 20080166526 EP20080166526 EP 20080166526 EP 08166526 A EP08166526 A EP 08166526A EP 2077571 B1 EP2077571 B1 EP 2077571B1
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coil
rim
magnetic circuit
winding
contactor according
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Alain Portier
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ABB France SAS
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ABB France SAS
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    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2463—Electromagnetic mechanisms with plunger type armatures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
    • H01H50/18—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature
    • H01H50/20—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature movable inside coil and substantially lengthwise with respect to axis thereof; movable coaxially with respect to coil
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    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2454—Electromagnetic mechanisms characterised by the magnetic circuit or active magnetic elements

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic contactor.
  • An electromagnetic contactor has the main function of closing and opening a circuit according to the presence of a control voltage.
  • the means for withstanding the voltage dips may be constituted by an energy buffer system mounted at the terminals of the contactor coil.
  • this system increases the complexity and the cost of the contactor.
  • the document DE 18 16 320 discloses an electromagnetic contactor according to the preamble of claim 1.
  • the technical problem underlying the invention is therefore to provide a contactor for obtaining a resistance during recesses or voltage interruptions improved manner regardless of the size of the contactor while maintaining a simple structure of contactor, without oversizing its magnetic circuit.
  • the subject of the present invention is a contactor of the aforementioned type, characterized in that the means for holding the troughs or interruptions of tension comprise a rim extending, starting from the wall, around the opening, so that this flange is external to the axial passage defined by the winding of the coil.
  • the passage surface of the flow between the fixed part and the movable part is increased at the edge, the latter being opposite the moving part.
  • the permeance in the closed state of the magnetic circuit is increased, without encroaching on the winding zone situated opposite the moving part and without requiring oversizing of the magnetic circuit.
  • the rim extends, from the wall, around the opening, towards the interior of the housing.
  • the internal dimensions of the winding of the coil are greater than the dimensions of the passage section delimited by the flange.
  • the internal dimensions of the winding of the coil are smaller than the external dimensions of the flange.
  • the contactor comprises a carcass for carrying out the winding of the coil around it, the carcass comprising a housing for receiving the rim.
  • the carcass comprises a wall separating the flange of the axial passage in which the moving part moves.
  • the flange consists of a single piece with the lid.
  • the rim is constituted by a separate element of the lid.
  • the moving part of the magnetic circuit is subjected to a surface protection treatment that does not produce non-magnetic deposit at the point of contact between the fixed part and the mobile part of the magnetic circuit.
  • the surface treatment is a phosphating treatment.
  • Phosphating treatment for example with zinc and / or iron, makes it possible to obtain sufficient protection and maximum permeance.
  • an electromagnetic contactor according to the invention comprises a not shown insulating housing intended to be fixed on a support.
  • a movable contact holder 5 is integrally mounted with the movable portion 4 of the magnetic circuit.
  • the contact carrier 5 comprises movable contacts intended to be in contact with fixed contacts, or separated from these fixed contacts, according to the position of the mobile part 4 to close or open an electrical power circuit.
  • Elastic means in the form of a spring 6 make it possible to return the mobile part 4 to its rest position when the coil 2 is not powered.
  • the fixed part 3 of the magnetic circuit comprises a body 8 comprising a cylindrical portion and a bottom at one end of the cylindrical portion.
  • the body thus forms an open cavity forming a housing in which the coil 2 is received.
  • the fixed part 3 of the magnetic circuit also comprises a cover 9 intended to partially close the housing, forming a wall in which is formed a through opening 7 allowing the passage of the movable portion 4 of the magnetic circuit.
  • the body 8 comprises, in withdrawal from the edge of the cavity, a shoulder 10 making it possible to place the edge of the cover 9.
  • the movable portion 4 has a cylindrical shape whose diameter allows it to enter the passage opening 7 and to move in an axial passage 12 around which is formed the winding of the coil 2.
  • This winding of the coil extends between a first end 2a close to the passage opening 7 and a second end 2b remote from the passage opening 7.
  • the axial passage is delimited longitudinally by two end sections S1, S2 corresponding at both ends 2a, 2b of the winding.
  • a flange 13 is formed from the cover 9, around the opening 7 formed towards the inside of the housing formed in the fixed part 3.
  • This flange 13 extends, with respect to the inner surface of the cover 9, over a length ° L less than or equal to the distance D separating the winding from the inner surface of the cover 9.
  • the flange 13 is external to the axial passage delimited by the winding of the coil 2.
  • the flange 13 is constituted, in the embodiment shown, in one piece with the lid. According to one variant, the flange 13 is constituted by an element attached to the lid.
  • the inside diameter d1 of the winding of the coil is greater than the diameter d2 of the passage section delimited by the flange 13.
  • the inner diameter d1 of the winding of the coil is smaller than the outer diameter d3 of the flange 13.
  • the contactor comprises a carcass 14 making it possible to wind the coil 2 around it at a tubular portion delimiting by its wall the axial passage in which the mobile part 4 moves.
  • the carcass also comprises a housing 17 intended to receive the rim 13 of the opening 7.
  • the wall of the tubular portion separates the flange 13 from the axial passage 12 which it delimits, making it possible to avoid direct contact between the moving part 4 and the fixed part 3 of the armature at the rim 13.
  • the axial passage 12 has a diameter d4 smaller than the diameter d2 of the passage section delimited by the rim 13.
  • the fixed parts 3 and mobile 4 have tapered portions 18, 19 facing each other.
  • the fixed portion 3 comprises a convex conical portion 18, disposed on the bottom of the body 8.
  • the movable portion has a concave conical portion 19.
  • the concave portion could be positioned on the fixed portion and the convex portion on the moving part.
  • the two conical portions 18, 19 are of a shape adapted to provide an air gap between them when both fixed and moving parts are in contact.
  • the flat end ends of the two conical parts do not come into contact when the fixed and moving parts are in contact.
  • the points of contact are between the mobile part 4 and the fixed part 3 between an annular end portion 20 of the movable part and the bottom of the body of the fixed part.
  • the surface treatment is a phosphating treatment with zinc and / or iron.

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Description

  • La présente invention concerne un contacteur électromagnétique.
  • Un contacteur électromagnétique a pour fonction principale de fermer et ouvrir un circuit en fonction de la présence d'une tension de commande.
  • Généralement il est souhaitable d'ouvrir rapidement le circuit en l'absence de tension.
  • Cependant la présence de réseaux perturbés dans certains pays ainsi que certaines normes environnementales demandent une tenue minimale lors de creux ou d'interruptions de tension. Il est communément demandé que le contacteur supporte l'absence de tension de commande pendant l'équivalent d'un cycle de tension alternative avant d'ouvrir le circuit.
  • Il est connu à cet effet de réaliser un contacteur électromagnétique du type comportant :
    • une bobine de génération d'un champ magnétique,
    • un circuit magnétique comportant une partie fixe par rapport à la bobine et une partie mobile par rapport à la bobine sous l'action du champ magnétique délivrée par celle-ci,
      la bobine formant un enroulement autour d'un passage axial dans lequel se déplace la partie mobile du circuit magnétique, le passage axial étant délimité longitudinalement par les deux extrémités de l'enroulement de la bobine,
      la partie fixe du circuit magnétique comprenant un logement dans lequel est reçue l'enroulement de la bobine, ce logement étant délimité au moins partiellement par une paroi comprenant une ouverture permettant le passage de la partie mobile du circuit magnétique, et
      le contacteur comprenant en outre des moyens de tenue aux creux ou aux interruptions de tension.
  • Les moyens de tenue aux creux de tension peuvent être constitués par un système de tampon d'énergie se montant aux bornes de la bobine du contacteur. Toutefois ce système augmente la complexité et le coût du contacteur.
  • Le document DE 18 16 320 décrit un contacteur électromagnétique selon le préambule de la revendication 1.
  • Dans le cas de contacteurs dont l'alimentation est pilotée par une carte électronique agissant en hacheur comme par exemple celle décrite dans le document EP0789378 , il est possible, lorsque le contacteur est fermé et le courant dans la bobine est maintenu par une diode de roue libre pendant les interruptions de tension, que la propriété de tenue d'un cycle de tension alternative soit obtenue naturellement selon les caractéristiques du circuit magnétique et de la bobine pour des appareils de calibres moyens ou grands.
  • Toutefois, pour des appareils de plus petit calibre, cette propriété n'est pas naturellement obtenue par l'effet de la diode de roue libre car le rapport L/R de l'ensemble circuit magnétique / bobine à l'état fermé est d'une valeur trop faible.
  • Le problème technique à la base de l'invention est donc de fournir un contacteur permettant d'obtenir une tenue lors de creux ou d'interruptions de tension de façon améliorée quelle que soit la taille du contacteur tout en conservant une structure simple de contacteur, sans surdimensionner son circuit magnétique.
  • A cet effet, la présente invention a pour objet un contacteur du type précité, caractérisé en ce que les moyens de tenue aux creux ou aux interruptions de tension comprennent un rebord s'étendant, à partir de la paroi, autour de l'ouverture, de façon à ce que ce rebord soit extérieur au passage axial délimité par l'enroulement de la bobine.
  • Grâce aux dispositions selon l'invention, la surface de passage du flux entre la partie fixe et la partie mobile est augmentée au niveau du rebord, celui-ci étant en regard de la partie mobile. Ainsi la perméance à l'état fermé du circuit magnétique est augmentée, sans empiéter sur la zone de bobinage située en regard de la partie mobile et sans nécessiter de surdimensionnement du circuit magnétique.
  • Avantageusement, le rebord s'étend, à partir de la paroi, autour de l'ouverture, vers l'intérieur du logement.
  • Ces dispositions permettent de limiter l'encombrement du contacteur.Avantageusement, les dimensions intérieures de l'enroulement de la bobine sont supérieures aux dimensions de la section de passage délimitée par le rebord.
  • Selon un mode de réalisation, les dimensions intérieures de l'enroulement de la bobine sont inférieures aux dimensions externes du rebord.
  • Avantageusement, le contacteur comprend une carcasse permettant de réaliser l'enroulement de la bobine autour de celle-ci, la carcasse comprenant un logement destiné à recevoir le rebord.
  • Ces dispositions permettent de tirer profit de l'épaisseur de carcasse présente pour permettre l'introduction guidée du fil de bobinage, au dessus de l'enroulement. Ainsi, la présence du rebord n'implique pas de diminuer la hauteur de l'enroulement, ni d'augmenter la hauteur de l'ensemble constitué par la carcasse, l'enroulement de la bobine, et la partie fixe du circuit magnétique.
  • Avantageusement, la carcasse comprend une paroi séparant le rebord du passage axial dans lequel se déplace la partie mobile.
  • Avantageusement, la partie fixe du circuit magnétique comprend :
    • un corps dans lequel est ménagée une cavité ouverte formant le logement de la bobine, et
    • un couvercle destiné à fermer partiellement le logement, dans lequel est ménagé l'ouverture de passage de la partie mobile du circuit magnétique,
    le corps comprenant en retrait du bord de la cavité un épaulement permettant de poser le bord du couvercle.
  • Selon une possibilité, le rebord est constitué d'une seule pièce avec le couvercle.
  • Selon une autre possibilité, le rebord est constitué par un élément distinct du couvercle.
  • Grâce à ces dispositions, par le simple échange du couvercle il est donc possible de fournir deux versions du contacteur : une version à retombée rapide avec un couvercle ne comprenant pas de rebord, et une version à tenue aux creux ou interruptions de tension comprenant un couvercle avec un rebord sans augmentation d'encombrement et sans surcoût important.
  • Avantageusement, la partie mobile du circuit magnétique est soumise à un traitement de protection en surface ne produisant pas de dépôt amagnétique au point de contact entre la partie fixe et la partie mobile du circuit magnétique.
  • Ces dispositions permettent d'éviter l'addition d'un entrefer parasite lié au traitement de surface, et permettent d'améliorer la tenue aux creux et aux interruptions de courant.
  • Avantageusement, le traitement de surface est un traitement par phosphatation.
  • Un traitement par phosphatation, par exemple au Zinc et/ou Fer permet d'obtenir une protection suffisante et une perméance maximale.
  • De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un contacteur selon l'invention.
    • La figure 1 est une vue en perspective partielle d'un contacteur selon l'invention.
    • La figure 2 est une vue partielle en coupe du contacteur de figure 1.
    • La figure 3 est une vue de détail à échelle agrandie de la figure 2.
    • La figure 4 est une seconde vue de détail à échelle agrandie de la figure 2.
  • Selon un mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 3, un contacteur électromagnétique selon l'invention comporte un boîtier isolant non représenté destinée à être fixé sur un support.
  • Le boîtier forme un logement dans lequel sont reçus :
    • une bobine de génération 2 d'un champ magnétique, et
    • un circuit magnétique comportant une partie fixe 3 par rapport à la bobine et une partie mobile 4 par rapport à la bobine 2 sous l'action du champ magnétique délivrée par celle-ci.
  • De façon connue, un porte contact mobile 5 est monté solidairement avec la partie mobile 4 du circuit magnétique. Le porte contact 5 comprend des contacts mobiles destiné à être au contact de contacts fixes, ou séparés de ces contacts fixes, suivant la position de la partie mobile 4 pour fermer ou ouvrir un circuit électrique de puissance. Des moyens élastiques sous forme d'un ressort 6 permettent de ramener la partie mobile 4 à sa position de repos lorsque la bobine 2 n'est pas alimentée.
  • La partie fixe 3 du circuit magnétique comprend un corps 8 comportant une portion cylindrique et un fond à une extrémité de la portion cylindrique. Le corps forme ainsi une cavité ouverte formant un logement dans lequel est reçue la bobine 2.
  • La partie fixe 3 du circuit magnétique comprend également un couvercle 9 destiné à fermer partiellement le logement, formant une paroi dans laquelle est ménagée une ouverture de passage 7 permettant le passage de la partie mobile 4 du circuit magnétique.
  • Le corps 8 comprend en retrait du bord de la cavité un épaulement 10 permettant de poser le bord du couvercle 9.
  • La partie mobile 4 présente une forme cylindrique dont le diamètre lui permet de rentrer dans l'ouverture de passage 7 et de se déplacer dans un passage axial 12 autour duquel est formé l'enroulement de la bobine 2. Cet enroulement de la bobine s'étend entre une première extrémité 2a proche de l'ouverture de passage 7 et une seconde extrémité 2b éloignée de l'ouverture de passage 7. Le passage axial est délimité longitudinalement par deux sections d'extrémité S1, S2 correspondant aux deux extrémités 2a, 2b de l'enroulement.
  • Selon une caractéristique de l'invention, un rebord 13 est formé à partir du couvercle 9, autour de l'ouverture 7 formé vers l'intérieur du logement ménagé dans la partie fixe 3.
  • Ce rebord 13 s'étend, par rapport à la surface intérieure du couvercle 9, sur une longueur°L inférieure ou égale à la distance D séparant l'enroulement de la surface intérieure du couvercle 9.
  • Ainsi, le rebord 13 est extérieur au passage axial délimité par l'enroulement de la bobine 2.
  • Le rebord 13 est constitué, dans le mode de réalisation représenté, d'une seule pièce avec le couvercle. Selon une variante, le rebord 13 est constitué par un élément rapporté sur le couvercle.
  • Le diamètre intérieur d1 de l'enroulement de la bobine est supérieur au diamètre d2 de la section de passage délimitée par le rebord 13.
  • Le diamètre intérieur d1 de l'enroulement de la bobine est inférieur au diamètre externe d3 du rebord 13.
  • Le contacteur comprend une carcasse 14 permettant de réaliser l'enroulement de la bobine 2 autour de celle-ci au niveau d'une portion tubulaire 15 délimitant par sa paroi le passage axial 12 dans lequel se déplace la partie mobile 4.
  • La carcasse comprend également un logement 17 destiné à recevoir le rebord 13 de l'ouverture 7. La paroi de la portion tubulaire sépare le rebord 13 du passage axial 12 qu'elle délimite, permettant d'éviter un contact direct entre la partie mobile 4 et la partie fixe 3 de l'armature au niveau du rebord 13. Le passage axial 12 présente un diamètre d4 inférieur au diamètre d2 de la section de passage délimitée par le rebord 13.
  • Les parties fixe 3 et mobile 4 présentent des portions coniques 18, 19 en regard. En particulier, la partie fixe 3 comprend une portion conique convexe 18, disposée sur le fond du corps 8. La partie mobile présente une portion conique concave 19. Bien entendu la portion concave pourrait être positionnée sur la partie fixe et la portion convexe sur la partie mobile.
  • Les deux portions coniques 18, 19 sont d'une forme adaptée pour ménager un entrefer entre elles lorsque les deux parties fixe et mobile sont au contact. En particulier, les extrémités terminales planes, des deux parties coniques n'entrent pas en contact, lorsque les parties fixe et mobile sont en contact. Les points de contacts sont entre la partie mobile 4 et la partie fixe 3 entre une portion annulaire d'extrémité 20 de la partie mobile et le fond du corps de la partie fixe.
  • Au niveau de ces points de contact, les dépôts amagnétiques sont évités par un traitement de protection en surface. En particulier, le traitement de surface est un traitement par phosphatation au Zinc et/ou au Fer.
  • Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la forme de réalisation préférentielle décrite ci-dessus, à titre d'exemple non limitatif ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes définies par les revendications.

Claims (11)

  1. Contacteur électromagnétique comportant :
    - une bobine (2) de génération d'un champ magnétique,
    - un circuit magnétique comportant une partie fixe (3) par rapport à la bobine (2) et une partie mobile (4) par rapport à la bobine sous l'action du champ magnétique délivrée par celle-ci,
    la bobine (2) formant un enroulement autour d'un passage axial (12) dans lequel se déplace la partie mobile (4) du circuit magnétique, le passage axial étant délimité longitudinalement par les deux extrémités de l'enroulement de la bobine (2),
    la partie fixe (3) du circuit magnétique comprenant un logement dans lequel est reçue l'enroulement de la bobine, ce logement étant délimité au moins partiellement par une paroi comprenant une ouverture (7) permettant le passage de la partie mobile (4) du circuit magnétique,
    le contacteur comprenant en outre des moyens de tenue aux creux ou aux interruptions de tension,
    caractérisé en ce que
    les moyens de tenue aux creux ou aux interruptions de tension comprennent un rebord (13) s'étendant, à partir de la paroi, autour de l'ouverture (7), de façon à ce que ce rebord (13) soit extérieur au passage axial délimité par l'enroulement de la bobine (2).
  2. Contacteur selon la revendication 1, dans lequel le rebord (13) s'étend, à partir de la paroi, autour de l'ouverture (7), vers l'intérieur du logement.
  3. Contacteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les dimensions intérieures (d1) de l'enroulement de la bobine (2) sont supérieures aux dimensions (d2) de la section de passage délimitée par le rebord (13),
  4. Contacteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les dimensions intérieures (d1) de l'enroulement de la bobine (2) sont inférieures aux dimensions externes (d3) du rebord (13).
  5. Contacteur selon l'une des revendications précédentes comprenant une carcasse (14) permettant de réaliser l'enroulement de la bobine (2) autour de celle-ci, la carcasse (14) comprenant un logement (17) destiné à recevoir le rebord (13).
  6. Contacteur selon la revendication 5, dans lequel la carcasse (14) comprend une paroi séparant le rebord (13) du passage axial (12) dans lequel se déplace la partie mobile (4).
  7. Contacteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la partie fixe (3) du circuit magnétique comprend :
    - un corps (8) dans lequel est ménagée une cavité ouverte formant le logement de la bobine (2), et
    - un couvercle (9) destiné à fermer partiellement le logement, dans lequel est ménagé l'ouverture (7) de passage de la partie mobile (4) du circuit magnétique,
    le corps (8) comprenant en retrait du bord de la cavité un épaulement (10) permettant de poser le bord du couvercle (9).
  8. Contacteur selon la revendication 7, dans lequel le rebord (13) est constitué d'une seule pièce avec le couvercle (9).
  9. Contacteur selon la revendication 7, dans lequel le rebord (13) est constitué par un élément distinct du couvercle (9).
  10. Contacteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la partie mobile (4) du circuit magnétique est soumise à un traitement de protection en surface ne produisant pas de dépôt amagnétique au point de contact entre la partie fixe (3) et la partie mobile (4) du circuit magnétique.
  11. Contacteur selon la revendication 10, dans lequel le traitement de surface est un traitement par phosphatation.
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