Brevet FR2406885A1 — publié le 19790518

L'invention se rapporte à un appareil de commutation electro-magnetique, en particulier un contacteur alimenté en courant continu, comprenant d'une part un corps de boitier creux dans lequel sont disposés une culasse fixe à trois branches et un bobinage enfilé sur la branche centrale, et d'autre part un bloc de contact recevant les bornes de raccordement, les contacts fixes et mobiles, ainsi que l'armature de l'électro-aimant, ledit bloc présentant des surfaces de repos pour l'armature, et des surfaces de portée coopérant avec des surfaces d'appui appartenant au boîtier. Une telle constitution qui presente des avantages relativement à la facilité du montage en particulier pour les electroaimants alimentes en courant alternatif, doit être adaptée lorsque ltelectro-aimant est alimenté en courant continu, car dans ce cas, et lorsque l'on ne veut pas utiliser de circuit réducteur de courant, le volume du bobinage et la disposition de l'entrefer pour une course déterminée amènent a utiliser un circuit magnétique de forme tres différente. Si l'on souhaite de plus, associer à un tel appareil des contacts auxiliaires amovibles, qui nécessitent une force d'appel plus importante de I'électro-aimant, on doit donner aux éléments fixes et mobiles du circuit magnétique des dispositions respectives au repos qui soient reproduites de façon aussi régulière que possible, au cours du montage en série, ou augmenter la valeur des ampères-tours et tolérer par suite un echauffement supplementaire du bobinage. L'invention se propose par suite de fournir un contacteur à commande électro-magnétique alimenté en courant continu, dont la structure permette un montage aisé lors de la fabrication en série, et dans lequel l'utilisation de contacts auxiliaires sera possible, même pour les valeurs inférieures de la tension d'alimentation du bobinage, sans faire appel à un circuit magnétique volumineux et sans nécessiter un nombre d'ampèrestours susceptible de provoquer un échauffement excessif de la bobine. Selon l'invention, ce résultat est atteint grâce au fait que au moins les surfaces polaires de la branche centrale du noyau et celles de la région de l'armature qui coopèrent avec elles comprennent deux portions de surface placées obliquement et symetrique- ment en forme de V par rapport à l'axe de ladite branche centrale et que les branches extérieures presentent chacune au voisinage de leur surface polaire, un rebord latéral qui est dirigé vers 1 'exté- rieur, et qui coopère avec une butee du boitier voisine de la surface d'appui, le fond du boîtier présentant un moyen élastique qui agit sur la traverse commune aux trois branches pour appliquer lesdits rebords contre lesdites butées. D'autres caractéristiques intéressantes apparaîtront dans la description qui suit, et qui est accompagnée par les figures ou La figure 1 represente en deux demi-coupes axiales, le contacteur selon l'invention. La figure 2 représente un detail des organes d'accrochage du noyau fixe. La figure 3 représente un mode de réalisation susceptible de diminuer l'importance des attractions laterales entre la culasse et l'armature. Le corps du contacteur est constitué par un boîtier creux (1) fermé par un bloc de contact (2) faisant office de couvercle. A l'intérieur du boîtier (1) est disposée une culasse mé- tallique fixe en forme de E, comprenant une jambe centrale (7) et deux jambes latérales (5, 6) parallèles reunies par une traverse commune (8). Ce noyau est maintenu dans le boitier en trois points par un moyen élastique (10) agissant sur la surface (27) de la traverse pour repousser le noyau vers le haut de la figure, et par deux rebords tels que (26, 26') voir aussi figure 2, qui s'appliquent respectivement sur les butées (25, 25') portées par des parois latérales (19, 19') du boîtier. Le moyen élastique peut être constitue par le fond étas- tique (9) du boîtier, tandis que les butées sont avantageusément représentées par les bords supérieurs d'ouvertures (20, respectivement 20') pratiquées dans les parois (19, 19'), voir figure 2, qui sont suffisamment élastiques pour s'écarter dans le sens transversal lorsque le noyau est introduit a force dans le logement interne du boîtier. Le noyau est donc maintenu dans ce cas par des surfaces du boîtier venant d'une seule pièce lors du moulage, qui fait appel à une matière appropriée & ces fonctions. Dans le sens perpendiculaire au plan de la figure, le maintien du noyau peut être assure par d'autres bords des ouvertures (20, 20') et par des joues telles que (29) venant également d'une piece avec le fond (9) du boîtier. Une bobine (4) placée autour de la jambe centrale permet d'exciter l'électro-aimant. La surface intérieure de l'ouverture de cette bobine > qui entoure ladite jambe, comporte des rainures tel les que (28) circulant parallèlement à son axe et aptes a coopérer avec une goupille transversale (33) du noyau pour réaliser l'alignement de ces organes. La partie superieure du boîtier (I) comprend une surface plane (11) qui vient limiter l'ouverture de ce dernier. Cette surface d'appui (11) est destinée à coopérer avec une surface plane de portée (31) d'un bloc de contact (2) qui vient se fixer sur le boîtier à l'aide de moyens de serrage non repre- sentes. Ce bloc de contact regroupe tous les organes mobiles de l'appareil, à savoir : une armature mobile (12) prenant egalement la forme diun E, un porte contact (16) sur lequel sont disposés les contacts mobiles (17) coopérant avec les contacts fixes (18), et un ressort de rappel (13) qui viendra s'appuyer lors du montage contre une portion fixe du boîtier ou de la bobine pour appliquer la surface supérieure (14) de l'armature contre une surface de repos (15) du bloc de contact (2). La jambe centrale (32) de l'ar mature comporte une goupille transversale (30) dont les extrémités viennent se loger dans les rainures (28) mentionnées ci-dessus. A l'état de repos représente dans la moitie gauche de la figure 1, l'armature est appliquée contre la surface (15) qui est une surface de référence. Lorsque la bobine est parcourue par un courant continu suffisant, l'armature exécute un mouvement d'amplitude L qui provoque à son terme la mise en contact des surfaces polaires (22, 22') de l'armature et (21, 21') du noyau, disposées sur les jambes externes des circuits magnetiques. Pour cette position où le circuit magnétique est fermé, un entrefer résiduel (e) subsiste entre les surfaces polaires (24, 23) appartenant aux jambes centrales (32) respectivement (7) de l'arma ture du noyau, voir figure 2 et 1. Commé il apparalt sur la figure 1, les surfaces polaires (21, 22, 23, 24) des jambes externes et des jambes centrales, sont inclinées par rapport à l'axe XX' de la bobine. Cette mesure a été prise pour obtenir des entrefers plus réduits et une surface de pôles plus élevée pour une course d'armature donnee L ; on rappe lera à ce sujet que l'entrefer résiduel (e) existe encore lorsque les surface (21, 22) sont en contact pour éviter ou réduire l'influence des phénomènes de rémanence. Les surfaces polaires (23, 24) disposées sur la jambe centrale (7) sont disposées en forme de V symétrique par rapport à l'axe XX' de la bobine et les angles que forment ces surfaces avec cet axe seront en général plus faibles que les angles que font les surfaces (21, 22) des polies externes afin que l'attraction développée entre les jambes centrales (7) (32) soit plus élevée que celle qui apparâît sur les autres jambes. Cette mesure assure une meilleure stabilite du mouvement axial de l'armature mais peut se traduire par un déséquilibre d'attraction latéral au niveau de la jambe (32). Ce déséquilibre est limité, par le respect de la symétrie par le choix de la valeur de l'inclinaison des surfaces polaires, ensuite par la présence de la goupille (30) qui assure le guidage de la jambe centrale mobile en regard de la jambe centrale fixe, et enfin d'autre part, grâce au fait que les normales N élevées au centre des surfaces polaires (21, 21') de chaque pôle latéral passent sensiblement par la région de la jambe centrale ou se trouve placée la goupille de guidage (30). Pour ne pas être amené à disposer les butées (25, 25') à une distance importante de la surface de portée (11), les surfaces (21, 21') des branches (5, 6) de la culasse sont dirigées vers l'extérieur de celle-ci. Il découle de cette disposition et des proportions usuelles des circuits magnétiques que les surfaces polaires des jambes centrales sont placées sensiblement au milieu de la distance séparant les traverses supérieure et inférieure du noyau et de l'armature lorsque ces deux éléments sont en contact. Les dernières mesures qui viennent d'être décrites visent à améliorer la stabilité du système qui bénéficie déjà grâce aux mesures précédentes d'un accroissement important de la force d'attraction de départ. Toutefois la garantiesue l'armature sera effectivement attirée ne peut être acquise si la distance séparant l'armature de la culasse varie au-delà de certaines limites. Cette distance doit par suite être déterminée avec une précision qui puisse s'accomoder des tolérances de fabrication. Dans l'appareil qui vient d'être décrit, la distance d1 sépare le plan commun aux surfaces (11) et 31) et la surface de-tepos (15) sur laquelle repose l'armature, la distance d2 sépare le même plan commun du plan contenant la surface de butée (25) (25') sur laquelle s'appuient les rebords (26, 26') et la distance d3 sépare la surface de butée de la surface inférieure (27) du noyau fixe recevant l'action élastique du moyen élastique (10). Comme les pièces (1) et (2) sont moulées en matière plastique, on peut craindre que des variations de longueur de ces pièces viennent modifier de façon trop importante la distance L. L'influence de ces variations dues par exemple aux tolérances de fabrication est diminuée si la somme des distances d1 et d2 est aussi faible que possible. Comme le prolongement des jambes externes du noyau fixe jusqu'au niveau de la surface (15) entraînerait des actions magnétiques latérales perturbatrices en meme temps qu'une augmentation exagerée des dimensions transversales de l'appareil, le dispositif selon l'invention prévoit que les surfaces d'appui (25, 25') et par suite les rebords (26, 26') seront placés aussi près que possible du plan commun passant par la surface (11). En même temps, cette disposition confère une fixation efficace et un alignement rigoureux de la culasse qui est maintenue par trois points éloignes, ainsi qu'une grande facilité de montage. Dans un mode de construction faisant toujours appel aux dispositions déjà décrites, on peut améliorer la symetrie des attractions magnetiques en réalisant le noyau fixe et la palette en deux demi-circuits (40, 41) respectivement (46, 47), symétriques par rapport à un plan passant par l'axe XX', perpendiculairement au plan de la figure, et associés par des toles laterales de façon à ménager un entrefer (51, 50). Dans le mode de construction illustré à la figure 3, on constate ques si une dissymétrie magnétique, ou simplement une action latérale P de la pesanteur rapprochait deux surfaces telles que (42, 44) et (43, 45), appartenant à deux pôles de branche extérieure et à deux pôles de la jambe centrale, la réluctance importante créée par les entrefers (50) (51) et placée dans le chemin magnétique reperé par R, limiterait l'attraction qui pourrait se développer entre les surfaces en question et par suite, limiterait les composantes latérales de l'attraction globale entre l'armature et le noyau. REVENDICATIONS. 1. Appareil de commutation électro-magnétique, en particulier contacteur alimenté en courant continu, comprenant d'une part un corps de boîtier creux dans lequel sont disposés une culasse fixe à trois branches et un bobinage enfilé sur la branche centrale, et d'autre part un bloc de contact recevant les bornes de rac cordement, les contacts fixes et mobiles, ainsi que l'armature de l'électro-aimant, le dit bloc présentant des surfaces de repos pour l'armature et des surfaces de portée coopérant avec des surfaces d'appui appartenant au bottier, caractérisé en ce que au moins les surfaces polaires (23, 23') de la branche centrale (7) de la culasse et celles (24, 24') de la région centrale de l'armature (32) qui coopere avec elle comprennent deux portions de surfaces placées obliquement et symétriquement en forme de V par rapport à l'axe XX' de la dite branche centrale, et que les branches extérieures (5, 6) présentent chacune au voisinage de leur surface polaire (21, respectivement 21') un rebord lateral (26, respectivement 26') qui est dirigé vers l'extérieur et qui coopère avec une butée (25, respectivement 25') du boîtier, voisine de la surface d'appui (11) du boitier sur laquelle est appliquée le bloc de contact (2), le fond du boîtier (1) présentant un moyen élastique (10) qui agit sur la traverse (8) commune aux trois branches pour appliquer les dits rebords contre les dites butées. 2. Contacteur selon la revendication 1, caractérise en ce que la portion de l'armature (32) pénètre dans la branche centrale (7) du noyau. 3. Contacteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les surfaces polaires (21, 21') placées à l'extrémité des branches extérieures (5, respectivement 6) sont disposées chacune obliquement et de façon symetrique par rapport à l'axe XX' et que les dites extremites pénètrent b l'intérieur des branches extérieures (22, 22') d'un circuit mobile en forme de E constituant l'armature (12). 4. Contacteur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérise en ce que les normales N, élevées au centre des surfaces polaires (22, 22') des branches extérieures de l'armature passent sensiblement par l'axe d'une goupille de guidage (30) traversant la branche centrale (32) de la dite armature au voisinage de ses surfaces polaires (24, 24') et coopérant avec une rainure axiale (28) disposee a l'intérieur de la carcasse de la bobine (4). 5. Contacteur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'inclinaison des surfaces polaires (23, 24) des branches centrales (7, 32) par rapport à l'axe XX' est plus faible que l'inclinaison des surfaces polaires (21, 22) des branches extérieures. 6. Contacteur selon l'une des revendications 1 à 5, carac térise en ce que au moins un des éléments du circuit magnétique (noyau ou armature) est constitué par deux portions distinctes (40, 41) respectivement (46, 47) symétriques par rapport à l'axe XX' et assemblées de façon à laisser subsister entre elles un entrefer axial (51 respectivement 50). 7. Contacteur selon l'une des revendications 1 à 6, carac térisé en ce que le moyen élastique (10) qui applique le noyau fixe contre les butées (25, 25') est constitué par le fond (9) du boîtier et que les butées sont représentées par les bords supérieurs d'ouvertures (20, 20') pratiquées dans les parois latérales déformables (19, 19') du boîtier.