FR3012263A1

FR3012263A1 - Ensemble de prises electriques

Info

Publication number: FR3012263A1
Application number: FR1360346A
Authority: FR
Inventors: Charles Blondel
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2015-04-24
Anticipated expiration: 2033-10-23
Also published as: FR3012263B1

Abstract

Cet ensemble de prises électriques (1) comprend un socle (2) et une fiche (3) qui comportent chacun une face de contact (A2, A3). Le socle (2) comporte au moins un premier et un deuxième contacts électriques (22A, 22B, 22C) adaptés pour venir chacun en contact électrique avec une piste électrique (32A, 32B, 32C) de la fiche (3). Le socle (2) est pourvu d'un premier élément magnétique (23) adapté pour collaborer avec un deuxième élément magnétique (33) équipant la fiche (3) de manière à générer une force magnétique (M1) apte à positionner et maintenir la fiche (3) contre le socle (2) afin d'établir un contact électrique. Les éléments magnétiques (23, 33) sont de forme globalement annulaire et s'étendent autour d'un axe longitudinal (X2, X3) du socle (2) ou de la fiche (3). Au moins une couronne (26), réalisée dans un matériau apte à guider un champ magnétique généré par les éléments magnétiques (23, 33) lors du branchement de la fiche (3) sur le socle (2), est disposée contre l'élément magnétique (23, 33) équipant le socle (2) et/ou la fiche (3). Le long de l'axe longitudinal (X2, X3) du socle (2) ou de la fiche (3), la couronne (26) est disposée à l'opposé de la face de contact (A2, A3) du socle (2) ou de la fiche (3) par rapport à cet élément magnétique (23, 33).

Description

ENSEMBLE DE PRISES ELECTRIQUES La présente invention concerne un ensemble de prises électriques comportant un socle électrique et une fiche électrique adaptée pour venir en contact électrique de façon amovible avec le socle électrique. De manière classique, le socle électrique est fixé à un mur d'un bâtiment et est raccordé à un réseau électrique, et la fiche électrique équipe un appareil électrique fonctionnant grâce au courant électrique du réseau électrique. La fiche électrique comporte deux broches mâles que l'utilisateur insère dans des ouvertures femelles complémentaires ménagées dans le socle électrique. Cette manipulation présente l'inconvénient pour l'utilisateur de devoir positionner les broches correctement dans les ouvertures, ce qui est fastidieux. De plus, l'opérateur doit fournir un effort relativement important pour enfoncer les broches dans les ouvertures. FR-A-2964501 divulgue un ensemble de prises électriques équipé d'éléments magnétiques de positionnement permettant d'éviter à l'utilisateur de devoir orienter correctement les broches, et facilitant le branchement électrique. Cet ensemble comprend un socle électrique comportant un premier et un deuxième contacts électriques, sous la forme de broches, adaptés pour venir chacun respectivement en contact électrique avec une première et une deuxième piste électriques annulaires et concentriques de la fiche.

Les broches sont mobiles entre une première position escamotée à l'intérieur du socle et une deuxième position dépassant à l'extérieur du socle. Le socle est pourvu d'un premier élément magnétique adapté pour collaborer avec un deuxième élément magnétique équipant la fiche, de manière à générer une force magnétique apte à positionner et maintenir la fiche contre le socle et à déplacer les broches dans la deuxième position afin de permettre l'établissement d'un contact électrique avec les pistes de la fiche. Les pistes électriques étant annulaires, il n'est pas nécessaire pour l'opérateur de se préoccuper de l'orientation angulaire de la fiche par rapport au socle afin de réaliser le branchement. De plus, l'opérateur n'a pas besoin de fournir un effort de connexion pour réaliser le branchement car les éléments magnétiques attirent automatiquement la fiche contre le socle. L'efficacité des éléments magnétiques est limitée car la géométrie de l'ensemble de prises électriques impose, dans la position connectée, la présence d'un espace libre, autrement dit d'un entrefer, entre les éléments magnétiques.

Par conséquent, l'intensité de la force magnétique générée par les aimants lors de la connexion n'est pas optimale, ce qui diminue l'efficacité des éléments magnétiques.

C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un ensemble de prises électriques équipé d'éléments magnétiques dont l'efficacité est améliorée.

A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble de prises électriques comprenant un socle électrique et une fiche électrique adaptée pour venir en contact électrique de façon amovible avec le socle, le socle et la fiche comportant chacun une face de contact globalement perpendiculaire à un axe du socle ou de la fiche, les faces de contact étant prévues pour être placées en contact l'une avec l'autre lorsque la fiche est connectée au socle, le socle comportant au moins un premier et un deuxième contacts électriques adaptés pour venir chacun respectivement en contact électrique avec une première et une deuxième piste électrique concentriques de la fiche, les contacts électriques étant mobiles entre une première position dans laquelle ils sont escamotés à l'intérieur du socle et une deuxième position dans laquelle ils dépassent à l'extérieur du socle, le socle étant pourvu d'un premier élément magnétique adapté pour collaborer avec un deuxième élément magnétique équipant la fiche de manière à générer une force magnétique apte à positionner et maintenir la fiche contre le socle et à déplacer les contacts électriques dans la deuxième position afin d'établir un contact électrique entre les pistes électriques et les contacts électriques, les éléments magnétiques étant de forme globalement annulaire et s'étendant autour de l'axe longitudinal du socle ou de la fiche. Au moins une couronne, réalisée dans un matériau apte à guider un champ magnétique généré par les éléments magnétiques lors du branchement de la fiche sur le socle, est disposée contre l'élément magnétique équipant le socle et/ou la fiche. Le long de l'axe longitudinal du socle ou de la fiche, la couronne est disposée à l'opposé de la face de contact du socle ou de la fiche par rapport à cet élément magnétique. Grâce à l'invention, chaque couronne permet de guider le champ magnétique créé par les éléments magnétiques, ce qui a pour effet d'augmenter la force magnétique et facilite le branchement de la fiche sur le socle. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel ensemble de prises électriques peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes, prises en toute combinaison techniquement admissible : - La perméabilité magnétique relative de la couronne est supérieure à 100. - La couronne est réalisée en alliage de fer. - La couronne a la géométrie d'un anneau fermé qui s'étend sur 360°. - Un seul élément parmi le socle et la fiche est équipé d'une couronne. - En alternative, à la fois le socle et la fiche sont équipés d'une couronne. - Au moins l'un des éléments magnétiques équipant le socle et/ou la fiche a la forme d'un anneau fermé s'étendant sur 360° autour de l'axe du socle ou de la fiche. - La fiche comporte une troisième piste électrique destinée à être connectée à une prise de terre. - Les contacts électriques du socle sont des broches. - Les éléments magnétiques sont des aimants permanents dont les pôles sont orientés de sorte que les aimants s'attirent lorsque les faces de contact du socle et de la fiche sont rapprochées l'une de l'autre. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un ensemble de prises électriques conforme à l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un ensemble de prises électriques conforme à l'invention, l'ensemble comprenant un socle électrique et une fiche électrique ; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, des capots du socle et de la fiche n'étant pas représentés pour laisser apparaitre l'intérieur de ces éléments ; - la figure 3 est une vue du socle selon la flèche III à la figure 2 ; - la figure 4 est une coupe du socle selon la ligne IV-IV à la figure 3 ; - la figure 5 est une vue de la fiche selon la flèche V à la figure 2 ; - la figure 6 est une coupe de la fiche selon la ligne VI-VI à la figure 5 ; - la figure 7 est une vue schématique de lignes de champ magnétique créées par un couple d'aimants annulaires ; - la figure 8 est une vue similaire à la figure 7, une couronne de guidage du champ magnétique étant rapportée sur l'un des aimants ; - la figure 9 est une vue analogue à la figure 7, une couronne de guidage du champ magnétique étant rapportée sur chaque aimant. Les figures 1 et 2 montrent un ensemble de prises électriques 1 comprenant un socle électrique 2 ainsi qu'une fiche électrique 3 adaptée pour venir en contact mécanique et électrique, de manière amovible, avec le socle électrique. Le socle 2 et la fiche 3 comprennent chacun un capot 20 ou 30 représenté uniquement à la figure 1.

Dans un exemple d'utilisation, le socle 2 est relié au réseau électrique et la fiche 3 équipe un appareil électrique à usage domestique, par exemple une lampe ou un appareil électroménager. Ainsi, le socle 2 est généralement fixe et la fiche 3 est mobile. Le socle 2 et la fiche 3 comprennent chacun un corps 21 ou 31 qui est logé à l'intérieur du capot 20 ou 30, ainsi qu'une face de contact A2 ou A3 sensiblement plane.

Les faces de contact A2 et A3 sont prévues pour être placées en contact l'une avec l'autre lorsque la fiche 3 est connectée au socle 2. Le socle 2 et la fiche 3 s'étendent chacun le long d'un axe longitudinal central X2 ou X3 perpendiculaire à la face de contact A2 ou A3 du socle 2 ou de la fiche 3. Pour raccorder électriquement le socle 2 et la fiche 3, un opérateur approche la fiche 3 du socle 2 en alignant les axes longitudinaux X2 et X3, de manière à mettre en contact les faces de contact A2 et A3. La fiche 3 comprend au moins deux pistes électriques 32A et 32B concentriques centrées sur l'axe longitudinal X3 et disposées sur la face de contact A3 de la fiche 3.

Les pistes 32A et 32B sont de forme annulaire. Elles forment chacune un anneau fermé qui s'étend sur 360° autour de l'axe longitudinal X3. La deuxième piste 32B s'étend dans le volume vide délimité à l'intérieur de la forme annulaire de la première piste 32A. La fiche 3 comprend une troisième piste électrique 32C qui se présente sous la forme d'une broche destinée à être connectée à une prise de terre. La troisième piste électrique 32C est disposée dans le volume vide délimité par la deuxième piste 32B. Les pistes 32A, 32B et 32C sont isolées électriquement l'une de l'autre et elles sont reliées chacune à un fil électrique non représenté, prévu pour être raccordé à un appareil électrique relié à la fiche 3. Les pistes électriques 32A, 32B et 32C sont prévues pour venir chacune en contact électrique et mécanique avec un contact électrique du socle 2. Les contacts électriques se présentent sous la forme d'une broche 22A, 22B et 22C, c'est-à-dire une tige métallique conductrice. Le socle 2 comporte ainsi au moins deux broches 22A et 22B. Les broches 22A, 22B et 22C sont isolées électriquement l'une de l'autre et elles sont reliées chacune à un fil électrique non représenté, prévu pour être raccordé à un réseau électrique raccordé au socle 2. Les broches 22A, 22B et 22C sont logées chacune à l'intérieur d'un trou 212 ménagé dans le corps 21 du socle 2 et dépassent à l'extérieur du corps 21 du côté de la face de contact A2. Pour assurer un contact mécanique et électrique franc entre le socle 2 et la fiche 3 lors du branchement, l'ensemble de prises électriques 1 comprend un premier et un deuxième éléments magnétiques 23 et 33 générant, lorsque la fiche 3 est rapprochée du socle 2, une force magnétique M1 permettant de positionner et de maintenir la fiche 3 sur le socle 2 de manière à ce que les pistes électriques 32A, 32B et 32C viennent respectivement en contact électrique et mécanique avec les contacts 22A, 22B et 22C du socle 2.

Le premier élément magnétique 23 est un aimant permanent qui équipe la face de contact A2 du socle 2 et qui a la forme d'un anneau fermé qui s'étend sur 360° autour de l'axe X2. Une couronne 26 est intercalée entre le corps 21 et le premier aimant 23. La couronne 26 a la forme d'un d'anneau fermé qui s'étend sur 360° autour de l'axe X2. Les dimensions de la couronne 26 sont sensiblement égales à celles du premier aimant 23. Le capot 20 du socle 2 est équipé de deux paires de volets 202A et 202B escamotables et de moyens élastiques de rappel des volets 202A et 202B en position fermée tels que des ressorts de torsion, non visibles sur les figures. Les volets 202A et 202B obstruent des ouvertures 203 ménagées dans le capot 20, sur la face de contact A2, de manière à autoriser la sortie des broches 22A et 22B hors du capot 20. Le deuxième élément magnétique 33 est un aimant permanent disposé à l'intérieur de la fiche 3, autour des pistes électriques 32A, 32B et 32C. Le deuxième aimant 33 a la forme d'un anneau fermé qui s'étend sur 360° autour de l'axe X3, de manière concentrique par rapport aux pistes électriques 32A, 32B et 32C. Les pôles nord et sud des premier et deuxième aimants 23 et 33 sont orientés de sorte que les aimants 23 et 33 s'attirent lorsque les faces de contact A2 et A3 du socle 2 et de la fiche 3 sont rapprochées l'une de l'autre. Le fonctionnement est le suivant : lorsque la fiche 3 se situe à une distance suffisamment éloignée du socle 2, la force magnétique M1 est absente ou trop faible pour agir sur l'ensemble de prises électriques 1. Lorsque la fiche 3 est amenée à proximité du socle 2, les broches 22A et 22B sont attirées par le deuxième aimant 33 et sortent du capot 20 en entrainant les volets 202A et 202B en position ouverte, jusqu'à ce que les broches 22A et 22B atteignent une position dans laquelle elles font saillie à l'extérieur de la face de contact A2, de manière à être apte à venir en contact avec la fiche 3. Lorsque la face de contact A3 de la fiche 3 entre en contact avec la face de contact A2 du socle 2, la première piste 32A de la fiche 3 appuie sur la première broche 22A et la deuxième piste 32B appuie sur la deuxième broche 22B, de manière à établir un contact électrique et mécanique. En même temps, la force magnétique M1, qui est alors établie entre les aimants 23 et 33, attire automatiquement la face de contact A3 de la fiche 3 contre la face de contact A2 du socle 2, dans une position où les axes X2 et X3 sont alignés. Ainsi, l'opérateur n'a pas à fournir un effort pour réaliser la connexion mécanique entre la fiche 3 et le socle 2, ni à aligner précisément les axes X2 et X3. De plus, l'orientation angulaire de la fiche 3 par rapport au socle 2, autour des axes X2 et X3, n'est pas déterminante pour réaliser le raccordement électrique. L'utilisateur n'a pas besoin de se préoccuper de l'orientation angulaire de la fiche 3 par rapport au socle 2, car les pistes 32A et 32B de la fiche 3 s'étendent sur 360°, ce qui facilite l'opération de connexion. La figure 7 représente deux aimants 100 et 200 de forme annulaire formant chacun un contour fermé, c'est à dire s'étendant chacun sur 360°. Les aimants 100 et 200 sont légèrement espacés l'un de l'autre de manière à délimiter un entrefer E, et sont alignés le long d'un axe X. Les aimants 100 et 200 sont à symétrie de révolution et génèrent des lignes de champ magnétique L100 en forme de tore à symétrie de révolution autour de l'axe X. Ces lignes de champ L100 s'étendent autour des aimants 100 et 200, notamment entre les aimants 100 et 200, dans la zone d'entrefer E, où elles sont parallèles à l'axe X. Un ensemble de prises électriques de l'art antérieur équipé avec les aimants 100 et 200 de la figure 7 permet de générer une force magnétique M1 dont l'intensité est diminuée par la présence de l'entrefer E. En effet, l'intensité de la force magnétique M1 est plus importante quand les aimants 100 et 200 sont en contact l'un avec l'autre. La figure 8 montre les aimants 23 et 33 de l'ensemble de prises électriques 1 conforme à l'invention. La couronne 26 est disposée contre l'aimant 23 du socle 2. Le long de l'axe longitudinal X2 du socle 2, la couronne 26 est disposée à l'opposé de la face de contact A2 du socle 2 par rapport à l'aimant 23 du socle 2.

La couronne 26 est réalisée à partir d'un matériau qui conduit le champ magnétique, ce qui permet de modifier le parcours des lignes de champ L101 présentes au niveau de l'aimant 23 et raccourcit la longueur des lignes de champ L101 à hauteur de l'aimant 23. Ainsi, l'intensité de la force magnétique M1 est supérieure à celle de la force magnétique générée par les aimants 100 et 200 qui ne sont pas équipés d'une couronne de guidage du champ magnétique. Par conséquent, l'efficacité des aimants 23 et 33 est améliorée grâce à la présence de la couronne 26, ce qui facilite le branchement de la fiche 3 sur le socle 2. Pour assurer le guidage des lignes de champ L101, la perméabilité magnétique relative de la couronne 26 est supérieure à 100.

Pour un matériau donné de perméabilité magnétique p, la perméabilité magnétique p est le produit de la perméabilité magnétique du vide p0 par la perméabilité magnétique relative pR de ce matériau : p = p0.pR. p0 est une constante universelle, la constante magnétique, qui vaut 4rr x 10-7 H/m. Par exemple, la couronne 26 est réalisée à partir d'un alliage de fer.

La figure 9 montre un mode de réalisation de l'invention dans lequel une première et une deuxième couronnes 26 et 36 sont disposées respectivement contre les aimant 23 et 33 de l'ensemble de prises électriques 1. Les couronnes 26 et 36 et les aimants 23 et 33 sont prévus pour équiper un ensemble de prises électriques conforme à l'invention. Les aimants 23 et 33 génèrent une force magnétique Ml. La première couronne 26 est disposée contre l'aimant 23 du socle 2. Le long de l'axe longitudinal X2 du socle 2, la couronne 26 est disposée à l'opposé de la face de contact A2 du socle 2 par rapport à l'aimant 23 du socle 2. La deuxième couronne 36 est similaire à la couronne 26 et elle est disposée contre l'aimant 33 de la fiche 3. Le long de l'axe longitudinal X3 de la fiche 3, la couronne 36 est disposée à l'opposé de la face de contact A3 de la fiche 3 par rapport à l'aimant 33 de la fiche 3. La deuxième couronne 36 est réalisée à partir d'un matériau qui conduit le champ magnétique, ce qui permet de modifier le parcours des lignes de champ L102 présentes au niveau de l'aimant 33 et raccourcit la longueur des lignes de champ L102 à hauteur de l'aimant 33.

Ainsi, dans le mode de réalisation de la figure 9, l'efficacité magnétique de chaque aimant 23 et 33 est améliorée. Dans une autre variante de l'invention, seule la fiche 3 est équipée d'une couronne de guidage du champ magnétique. Dans ce cas, cette couronne est disposée contre l'aimant 33 de la fiche 3. Le long de l'axe longitudinal X3 de la fiche 3, la couronne est disposée à l'opposé de la face de contact A3 de la fiche 3 par rapport à l'aimant 33 de la fiche 3, de manière semblable à la deuxième couronne 36. La présence d'une couronne 26 ou 36 permet d'accroitre l'intensité de la force magnétique M1 d'environ 10% à 30%. En incorporant deux couronnes 26 et 36, l'intensité de la force magnétique M1 est augmentée d'environ 20% à 60%.

Dans une variante de l'invention, non représentée, le premier aimant 23, le deuxième aimant 33, la première piste 32A, la deuxième piste 32B, la première couronne 26 et/ou la deuxième couronne 36 ont la géométrie d'un anneau ouvert qui s'étend, autour de l'axe X2 ou X3, sur un secteur angulaire strictement inférieur à 360°. Par exemple, le secteur angulaire est compris entre 210 et 350°, de préférence compris entre 240 et 330°, de préférence encore de l'ordre de 270°. Ainsi, au moins une couronne 26 ou 36 est disposée contre l'aimant 23 ou 33 équipant le socle 2 et/ou la fiche 3. Le long de l'axe longitudinal X2 ou X3 du socle 2 ou de la fiche 3, la couronne 26 ou 36 est disposée à l'opposé de la face de contact A2 ou A3 du socle 2 ou de la fiche 3 par rapport à cet aimant 23 ou 33.

En disposant les couronnes 26 et 36 de cette manière, l'encombrement du socle 2 et de la fiche 3 n'est pas augmenté de manière significative, ce qui est avantageux.

Dans le cadre de l'invention, les différents modes de réalisation décrits, ainsi que leurs variantes, peuvent être combinés entre eux au moins partiellement.

Claims

REVENDICATIONS1.- Ensemble de prises électriques (1) comprenant un socle (2) électrique et une fiche (3) électrique adaptée pour venir en contact électrique de façon amovible avec le socle (2), le socle (2) et la fiche (3) comportant chacun une face de contact (A2, A3) globalement perpendiculaire à un axe (X2, X3) du socle (2) ou de la fiche (3), les faces de contact (A2, A3) étant prévues pour être placées en contact l'une avec l'autre lorsque la fiche (3) est connectée au socle (2), le socle (2) comportant au moins un premier et un deuxième contacts électriques (22A, 22B, 22C) adaptés pour venir chacun respectivement en contact électrique avec une première et une deuxième piste électrique (32A, 32B, 32C) concentriques de la fiche (3), les contacts électriques (22A, 22B, 22C) étant mobiles entre une première position dans laquelle ils sont escamotés à l'intérieur du socle (2) et une deuxième position dans laquelle ils dépassent à l'extérieur du socle (2), le socle (2) étant pourvu d'un premier élément magnétique (23) adapté pour collaborer avec un deuxième élément magnétique (33) équipant la fiche (3) de manière à générer une force magnétique (M1) apte à positionner et maintenir la fiche (3) contre le socle (2) et à déplacer les contacts électriques (22A, 22B) dans la deuxième position afin d'établir un contact électrique entre les pistes électriques (32A, 32B, 32C) et les contacts électriques (22A, 22B, 22C), les éléments magnétiques (23, 33) étant de forme globalement annulaire et s'étendant autour de l'axe longitudinal (X2, X3) du socle (2) ou de la fiche (3), l'ensemble de prises électriques (1) étant caractérisé en ce qu'au moins une couronne (26, 36), réalisée dans un matériau apte à guider un champ magnétique (L101, L102) généré par les éléments magnétiques (23, 33) lors du branchement de la fiche (3) sur le socle (2), est disposée contre l'élément magnétique (23, 33) équipant le socle (2) et/ou la fiche (3) et en ce que, le long de l'axe longitudinal (X2, X3) du socle (2) ou de la fiche (3), la couronne (26, 36) est disposée à l'opposé de la face de contact (A2, A3) du socle (2) ou de la fiche (3) par rapport à cet élément magnétique (23, 33).
2.- Ensemble de prises électriques (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la perméabilité magnétique relative de la couronne (26, 36) est supérieure à 100.
3.- Ensemble de prises électriques (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couronne est réalisée en alliage de fer.
4.- Ensemble de prises électriques (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couronne (26, 36) a la géométrie d'un anneau fermé qui s'étend sur 360°.
5.- Ensemble de prises électriques (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un seul élément parmi le socle (2) et la fiche (3) est équipé d'une couronne (26, 36).
6.- Ensemble de prises électriques (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'à la fois le socle (2) et la fiche (3) sont équipés d'une couronne (26, 36).
7.- Ensemble de prises électriques (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un des éléments magnétiques (23, 33) équipant le socle et/ou la fiche (3) a la forme d'un anneau fermé s'étendant sur 360° autour de l'axe (X2, X3) du socle (2) ou de la fiche (3).
8.- Ensemble de prises électriques (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fiche (3) comporte une troisième piste électrique destinée à être connectée à une prise de terre.
9.- Ensemble de prises électriques (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les contacts électriques du socle sont des broches (22A, 22B, 22C).
10.- Ensemble de prises électriques (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments magnétiques (23, 33) sont des aimants permanents dont les pôles sont orientés de sorte que les aimants (23, 33) s'attirent lorsque les faces de contact (A2, A3) du socle (2) et de la fiche (3) sont rapprochées l'une de l'autre.