Brevet FR2339246A1 — publié le 19770819

La presente invention concerne un dispositif de declenchement electromagnetique grande sensibilite permettant d'obtenir la separation brusque de deux pièces avec un effort mecanique de sortie important, a partir d'un signal electrique d'entree de faible puissance. De tels dispositifs sont notamment utilises pour la commande d'ouverture d'appareillages electriques tels par exemple que des disjoncteurs basse-tension. On connatt des dispositifs de declenchement comportant une armature magnétique mobile lice à un organe de declenchement, un ou plusieurs aimants permanents, un circuit magne tique fixe à perméabilité elevee, et une bobine de commande entourant une partie du circuit magne tique fixe. En position de non-declenchement, l'armature mobile est collée magnetiquement, a ltencontre d'un ressort antagoniste, sur une pièce polaire du circuit magnetique fixe sous l'influence du champ produit par le ou les aimants permanents. Lorsque la bobine est alimentee, un champ antagoniste est produit dans l'armature mobile l'encontre du champ produit par le ou les aimants permanents ; la force d'attraction magnetique entre l'armature mobile et la pince polaire est de ce fait reluite, ce qui provoque la liberation de l'armature mobile vers la position de declenchemant sous l'action du ressort. De nombreux dispositifs fonctionnant selon ce principe general ont déjà ete réalisés, permettant de libérer une energie mecanique de valeur elevee, sous l'action d'un signal électrique de faible puissance. Ces dispositifs, extrêmement sensibles, requièrent généralement des dispositions de montage et de reglage tres precises et coûteuses ; de plus, leur structure est generalement telle, que les organes vitaux ne sont pas proteges contre les influences extérieures telles que champs magnetiques parasites, poussières, chocs, corrosion. Le but de la présente invention est de realiser un dispositif de declen- chement e ectromagnetique à grande sensibilite, de conception simple, robuste, compact, indereglable et insensible aux influences exterieures. I1 s'agit d'un dispositif de declenchement electromagnetique à grande sensibilite, comportant un boîtier en matériau magnetique à perméabilité élevée et faible remanence presentant une face supérieure et une face inférieure, un noyau plongeur, également en matériau magnétique, pouvant se déplacer longitudinalement dans une ouverture de ladite face superieure, une bobine disposée a du bottier contre ladite face superieure, au centre de laquelle peut se deplacer ledit noyau, une piece polaire en materiau magnetique à permteabilite elevee et faible remanence calee entre ladite bobine et la face superieure d'un aimant permanent dont l'autre face s'appuie sur ladite face inférieure du bottier, ledit noyau plongeur etant collé en position de non-declenchement sur ladite piece polaire par le champ magnetisant dudit aimant contre l'action d'un ressort, et le declenchement s'effectuant par libration de la force dudit ressort, lorsqu'un signal electrique approprie est envoyé dans la bobine et provoque dans le noyau plongeur un champ demagnetisant opposé à celui de l'aimant permanent. Le dispositif selon l'invention est caractérise par le fait que le bottier définit une cavité cylindrique limite par lesdites faces superieure et inférieure, et par le fait que ladite bobine, ladite pièce polaire, et ledit noyau plongeur ont une forme générale cylindrique et sont disposes avec ledit aimant permanent et ledit ressort l'interieur de ladite cavité par emboîtement successif les uns dans les autres avec un jeu reduit. Le dispositif selon l'invention peut presenter en outre au moins l'une des caractéristiques suivantes - l'aimant permanent est magnétisé apres montage l'intérieur du bottier, - le noyau est un cylindre creux fermé à l'une de ses extremites, ledit cylindre contenant un ressort qui s'appuie d'une part sur la face intérieure d'extremite dudit noyau, et d'autre part sur une face de la piece polaire, la face de la pièce polaire sur laquelle s'appuie le ressort pouvant comporter un rebord cylindrique dans le prolongement du cylindre creux du noyau, - des moyens élastiques assurent le calage longitudinal de la bobine, de la pièze polaire et de l'aimant à l'interieur du bottier. Dans la description suivante, donnée titre il lustra tif mais non limitatif, les buts et avantages de la presente invention apparaîtront plus concretement, en reférence aux figures du dessin annexe representant - figure 1, une vue de face d'un dispositif selon l'invention, - figure 2, une coupe selon II-II de la figure I, - figure 3, une demi-vue de dessus et demi-coupe selon III-III de la figure 2. Le dispositif représenté comporte un boîtier 1 de forme exterieure paral lélépipédique, en matériau perméabilite magnetique enlevée et à faible rémanence. L'intérieur du bottier 1 forme une cavité cylindrique 2 délimitez par une face supérieure 3 dans laquelle est menagée une ouverture centrale circulaire 4 destinée au passage du noyau plongeur 5. Dans la cavite cylindrique 2 sont disposes une bobine 6, une bague elastique 7, une pièce polaire 8 et un aimant permanent 9. La cavité 2 est ensuite refermée par la face inférieure 10 qui est emboîtée et sertie dans une gorge à la partie inférieure du bottier 1. Le noyau plongeur 5, en matériau à perméabilité magnétique élevé et faible remanence, est ensuite enfilé avec son ressort 11 à l'intérieur de la bobine 6 par l'ouverture circulaire 4 ménagé dans la face superieure 3 du boîtier 1, et amene au collage avec la pièce polaire 8. Conforméent l'invention, la bobine 6 est emboîtée dans la cavité cylindrique 2, le diamètre exterieur de la carcasse de bobine 12 étant très légèrement inférieur au diamètre de la cavite, et un epaulement cylindrique 13 prévu sur la joue superieure de la carcasse de bobine venant s'emboîter en appui dans un logement correspondant prevu à la partie interne de la face superieure 3 du boîtier 1. La piece polaire 8 est de même emboîtee par sa partie cylindrique 14 avec un leger jeu dans le trou cylindrique central de la carcasse de bobine 12. La partie 15, de plus grand diametre, formant circuit de derivation magnetique, assure le maintien de la bague clastique 7 entre la piece polaire 8 et la joue inferieure de la carcasse de bobine 12. Cette partie 15 est munie de deux fentes radiales telles que 16 pour le passage des fils d'alimentation de la bobine. L'aimant permanent 9 est emboîté avec un léger jeu dans le rebord cylindrique 17 en saillie sur la partie interne de la face inférieure 10 qui est elle-mEme emboîtée et sertie dans une gorge menagee A la partie inferieure de la cavité cylindrique 2 du bottier. la face inférieure 10 comporte un trou 13 par lequel passent les fils d'alimentation protèges par une gaine 19. Bien entendu, l'aimant permanent 9 pourrait aussi être eiboit-e dans un rebord cylindrique de la partie inférieure de la pince polaire 8. La bague elastique 7, en matière synthetique ou en metal, assure le blocage longitudinal des elements A l'intérieur du bottier après sertissage de la face inferieure 10 du bottier, et permet de rattraper les ecarts sur les cotes d'empilage des divers éléments par rapport A la hauteur totale de la cavité cylindrique 2. De preference, lors du montage, l'armant permanent 9 est dans un etat non magnétise, la megnetisation étant obtenue après montage en appliquant un champ magnétique intense entre la face inferieure 10 du bottier et l'extrémité du noyau 5 sortant par la face supérieure 3 du bottier.Ceci a l'avantage de supprimer les attractions magnetiques qui seraient gênantes lors du montage, élimine les risques d'erreur sur le sens de magnetîsation de l'aiment, et permet d'obtenir une intensite d'aimantation plus élevez. Le noyau 5 est avantageusement creux, dc façon A contenir le ressort de déclenchement 11 qui tend A éjecter ledit noyau hors du bottier. Le ressort Il s'appuie d'une part contre la face superieure 20 de la pièce polaire 8, et d'autre part contre la face interne d'extrémité 21 du noyau 5.Le diamètre exterieur du noyau est tel que celui-ci puisse coulisser dans le trou cylindrique central de la carcasse de bobine, avec un jeu légèrement inferieur à celui prévu entre le noyau et l'ouverture circula ire ménagée dans la face superieure 3 du bottier. Avantageusement, la portion cylindrique 14 de la pièce polaire se termine par un rebord cylindrique creux 22 prolongeant le cylindre creux du noyau. Ce rebord assure le maintien de la base du ressort il en position de centrage correct, lorsque le noyau se trouve sépare de la piece polaire. En position de non-declenchement, le noyau 5 est colle magnétiquement sur la pièce polaire 8 A l'encontre de la force exercee par le ressort 11. Les lignes de champ issues de l'aimant traversent la pièce polaire 8, le cylindre du noyau 5, puis la face supérieure 3, la paroi laterale et enfin la face inférieure 10 du bottier.Lorsque la bobine 6 est alimentée avec une polarité convenable, le champ antagoniste créé réduit le flux traversant le noyau 5, et provoque une déviation des lignes de champ de l'aimant radialement A travers la tartie 15 de la pièce polaire 8 vers la paroi latérale du boîtier. Ia force d'attraction magnétique entre le noyau et la pièce polaire se trouve ainsi réduite, et le noyau est éjecté hors du boîtier par la force du ressort de déclenchement. lour assurer la fixation du dispositif sur l'appareillage eectrique associe, le boîtier comporte des pattes de fixation 23, 24, respectivement munies de trous, taraudes ou non, tels que 25, 26. De même, pour assurer la liaison du noyau plongeur 5 avec l'organe de déclenchement ou de réarmé de l'appareillage électrique associé, le noyau plongeur peut être muni, en sa partie exteriaure au bottier, d'un trou transversal 27 et d'une fente 28 permettant ainsi une liaison aisee avec une bielle ou un levier articule autour d'un axe passant par un trou 29. Le dispositif tel que représente est remarquable par sa grande sensibilite, la simplicité de sa conception et son encombrement très faible. La disposition par emboîtement des divers éléments les uns dans les autres avec un jeu réduit permet un montage precis et facile sans précautions particulieres et sans nécessiter de réglage ultérieur. La realisation du circuit magnétique sous forme d'un boîtier ferme, A l'exception des orifices de passage du noyau et des fils de la bobine, en association avec la disposition du ressort 9 l'intérieur du noyau, conduit A un encombrement particulièrement reduit en assurant une protection très efficace contre les poussiéres, les chocs et les champs electromagnetiques exterieurs, ce qui rend le dispositif pratiquement indéréglable, Il va de soi que l'invention n'est nullement limitée A l'exemple de rEali- sation qui en a ete donné, mais comprend tout dispositif utilisant des moyens equuvalents. REVKICaTI0NS 1/ Dispositif de declenchement électromagnétique d grande sensibilite, comportant un boîtier en matériau magnétique à perméabilité élevée et faible remanence presentant une face inférieure et une face supérieure, un noyau plongeur, egalement en matériau magnétique, pouvant se déplacer longitudinalement dans une ouverture de ladite face superieure, une bobine dispose à l'interiaur dudit bottier contre ladite face supérieure, au centre de laquelle peut se deplacer ledit noyau, une pince polaire en matériau magnétique à permeabilite élevée et faible rémanence calée entre ladite bobine et la face supérieure d'un aimant permanent dont l'autre face est en appui sur ladite face inférieure dudit bottier, ledit noyau plongeur étant collé en position de non-declenchament sur ladite pièce polaire par le champ magnétisant dudit aimant contre l'action d'un ressort, et le declenchement s'effectuant par liberation de la force dudit ressort lorsqu'un signal électrique approprie est envoyé dans la bobine et provoque dans le noyau plongeur un champ démegnetisant oppose au champ de l'aimant permanent, caractérisé par le fait que le bottier définit une cavite cylindrique limitée par lesdites faces superieure et inférieure, et par le fait que ladite bobine, ladite pièce polaire et ledit noyau plongeur ont une forme générale cylindrique et sont disposes avec ledit aimant permanent et ledit ressort A l'intérieur de ladite cavite par embottament successif les uns dans les autres avec un jeu reduit. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caracterise par le fait que l'aimant permanent est mugnetise apyres montage à l'interieur du bottier. 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le noyau est un cylindre creux ferme à l'une de ses extremites, ledit cylindre contenant un ressort qui s'appuie d'une part sur la face intérieure d'extrémité dudit noyau, et d'autre part sur une face de la pièce polaire. 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la face de la pièce polaire sur laquelle s'appuie le ressort comporte un rebord cylindrique dans le prolongement du cylindre creux du noyau. 5/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caracterise par le fait que des moyens élastiques assurent le calage longitudinal de la bobine, de la pièce polaire et de l'aimant à l'intérieur du boîtier.