Brevet FR2590722A1 — publié le 19870529

Capteur magnétique pour armature et stator. La présente invention se rapporte à un dispositif magnétique sensible et elle concerne en particulier un dispositif à fonctionnement électromagnétique comportant un capteur destiné à contrôler le champ magnétique afin de régler la puissance appliquée à la bobine du dispo- sitif. Les dispositifs à fonctionnement électromagnétique tels que les relais et les contacteurs importants consomment beaucoup plus de puis- sance pour fermer une armature qu'il n'en faut pour maintenir la ferme- ture de l'armature. Il en résulte une consommation excessive de puis- sance qui se traduit par des vibrations entre l'armature et le stator, ainsi que par un échauffement de la bobine d'attraction. On a observé que, lorsqu'une armature est fermée sur un stator, la puissance néces- saire pour maintenir le dispositif en position de fermeture pourrait être réduite afin de conserver l'énergie, réduire les vibrations et l'échauffement de la bobine. Un dispositif magnétique sensible suivant la présente invention comprend un stator comportant une bobine d'excitation pour induire un champ magnétique, une armature mobile entre une position d'ouverture et une position de fermeture du stator et formant un entrefer entre l'ar- mature et le stator lorsqu'elle se trouve dans la position d'ouverture, un moyen formant shunt écarté de l'armature et du stator pour transfé- rer un champ magnétique entre eux, un dispositif magnétique sensible entre le moyen formant shunt et le stator ou l'armature afin de contrô- ler le champ magnétique et créer une tension résultante, et un moyen de réglage sensible à la tension créée par le dispositif pour régler la puissance appliquée à la bobine, de manière à réduire la puissance en- voyée à la bobine en réponse à un champ magnétique réduit lorsque l'en- trefer est fermé. De manière pratique, un shunt de fer doux, écarté de l'armature et du stator, se prolonge au voisinage de ceux-ci pour transférer le champ magnétique entre eux; un dispositif sensible magnétique est placé entre le shunt et le stator pour contrôler le champ magnétique et créer une tension résultante; et un moyen de réglage sensible à la tension créée par le dispositif règle la puissance appliquée à la bobine, de manière à réduire la puissance envoyée à la bobine en réponse à un champ magnétique réduit lorsque l'entrefer est fermé. L'avantage du dispositif suivant la présente invention réside dans le fait qu'il conserve l'énergie, réduit les vibrations et l'échauffement de la bobine d'attraction. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif électro- magnétique; et - la figure 2 est une vue schématique d'un capteur magnétique utilisé dans la figure 1. Un dispositif électromagnétique 5, représenté à la figure 1, est constitué d'un contacteur 7 et d'un dispositif à fonctionnement ma- gnétique comprenant un stator ou une carcasse 9 et une-armature 11. Le contacteur 7 comprend une paire de contacts fixes espacés 13, 15 montés respectivement sur des conducteurs 17, 19. Le contacteur comprend éga- lement une paire de contacts mobiles 21, 23 montés sur un bras 25 de support de contacts, bras qui est fixé à l'extrémité supérieure d'une tige 27. Il est préférable que l'extrémité supérieure de la tige soit équipée d'un ressort hélicoïdal 29 afin d'appliquer une pression varia- ble entre les contacts 13 à 23 lorsque ces contacts sont fermés. L'armature 11 est fixée à l'extrémité inférieure de la tige 27 de sorte qu'elle se trouve suspendue au-dessus du stator 9 et elle com- prend, de préférence, deux extrémités 31, 33 tournées vers le bas et se trouvant dans l'alignement de parties 35, 37 du stator tournées vers le haut. A l'état de désexcitation du stator, l'armature 11 est maintenue écartée à une certaine hauteur au-dessus du stator par un moyen appro- prié tel qu'un ressort (non représenté), créant de ce fait un entrefer 39 entre les extrémités 31, 33 et les extrémités 35, 37 tournées vers le haut qui se correspondent. Dans cette position de l'armature 11, les contacts mobiles 21, 23 sont en position ouverte par rapport aux con- tacts fixes 13, 15. Le stator 9 est excité au moyen d'une bobine 41 qui est comman- dée par un centre 43 de commande, lui-même connecté à une source 45 d'alimentation électrique. En conséquence, lorsque le stator 9 est excité par la bobine 41, l'armature 11, en réponse à un champ magnéti- que matérialisé par les lignes 47 de champ dans et autour des entrefers 39, est attirée magnétiquement vers les parties 35, 37 du stator et ferme les entrefers 39. Il est clair que, en réponse à la pression exercée sur le ressort 29, le bras 25 de support des contacts ferme le circuit par l'intermédiaire des divers contacts 13, 21 et 15, 23 La présente invention fournit un dispositif magnétique sensible 49 pour mesurer toute tension existant dans les lignes 47 du champ magnétique, pendant l'intervalle de temps compris entre 1excitation de la bobine 41 et l'abaissement cde l'armature 1l Dans ce but, un moyen formant shunt, tel qu'un barreau 51 de fer doux, est prévu près de l'entrefer 39 mais sans toucher le stator ou l'armature pour permettre aux lignes 53 de champ magnétique d'éviter l'entrefer0 Le dispositif magnétique sensible 49 est disposé dans l'espace compris entre le bar- reau 51 et le stator afin de contrMler ou détecter la tension dans les lignes 53 de champ. Lorsqu'on alimente la bobine 41 alors que l armatu- re et le stator sont écartés l'un de l'autre, le dispositif magnétique sensible 49 détecte la tension dans le champ magnétique 53, Lorsque l'entrefer 39 est fermé, le capteur 49 ne perçoit aucun champ magnéti- que car celui-ci est presque totalement confiné au fer du stator 9 et de l'armature 11. Cependant, le dispositif magnétique sensible 49 peut détecter un entrefer inférieur ou égal à 0,0508 mm (0,002 pouce) seule- ment. Lorsque le dispositif sensible détecte une tension quelconque résultant d'un champ magnétique qui traverse le barreau 51 formant shunt, il transmet un signal par un câble 55 au centre 43 de commande, lequel augmente à son tour l'alimentation de la bobine 41. Le capteur ou dispositif magnétique sensible 49 étant placé entre le barreau 51 formant shunt et l'armature 11, ou entre le barreau 51 formant shunt et le stator 9 (comme le représente la figure 1), il est preferable qu'il soit renfermé dans un boîtier isolant 57 (figure 2). Le dispositif ma- gnétique sensible 49 se compose d'un semiconducteur tel qu'un capteur à effet Hall. Le câble 55 comprend une paire de conducteurs 59, 61 en vue de l'alimentation électrique à partir de la source 63 ou du centre 43 de commande. En outre, le câble 55 comprend une paire de lignes 65, 67 partant des cotés opposés du corps du dispositif sensible 49 à semi- conducteur pour mesurer la tension aux bornes de ce dispositif en réponse à l'intensité des lignes 53 de champ magnétique. Dans ce but, les lignes 65, 61 se prolongent jusqu'à un circuit 69 à l'intérieur du cen- tre 43 de commande et, de ce fait, elles chargent le centre d'appliquer la puissance à la bobine 41 sensiblement en fonction de la tension du capteur 49. Il est clair que, lorsque l'entrefer 39 est fermé, les lignes 47, 53 de champ magnétique sont pratiquement éliminées et la puissance fournie à la bobine 41 est réduite sensiblement à une valeur nécessaire seulement pour maintenir l'armature 11 en contact avec le stator 9. Le dispositif magnétique sensible 49 peut être un capteur à effet ou à élément Hall, fourni par Pioneer Precision Machinery Corpo- ration, 6-1-1 Fujimi, Tsurugashima-Machi, Iruma-gun, Saitama, Japon. Le centre de commande peut fonctionner en courant alternatif ou en courant continu. Lorsqu'on utilise une source de courant alternatif, on peut alimenter à la fois la bobine 41 et le capteur 49. Pour éviter un bruit dû au courant alternatif, on peut cependant utiliser une sour- ce de courant continu ou le centre 43 de commande peut convertir une source de courant alternatif en alimentation en courant continu à la fois pour la bobine 41 et pour le capteur 49. En conclusion, le dispositif magnétique sensible suivant la présente invention constitue un moyen pour fournir une plus grande puissance en vue de fermer l'armature sur le stator avec une réduction ultérieure de la puissance appliquée à la bobine, dès que l'armature et le stator sont en contact. Les avantages qui en découlent sont une con- servation de l'énergie et, en conséquence, une réduction des vibrations et de l'échauffement qui résulteraient par ailleurs du fonctionnement de la bobine à un niveau plus élevé d'énergie. Enfin, en raison de la réduction de l'énergie nécessaire pour maintenir les contacts fermés, on dispose d'une possibilité de diminuer les dimensions de l'ensemble du dispositif. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réali- sation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. R E E N D I C A T I 0 N S 1. Dispositif magnétique sensible, caractérisé en ce qu'il com- prend un stator (9) comportant une bobine (41) d'excitation pour indui- re un champ magnétique (47), une armature (11) mobile entre une posi- tion d'ouverture et une position de fermeture du stator (9) et formant un entrefer (39) entre l'armature (11) et le stator (9) lorsqu'elle se trouve dans la position d'ouverture, un moyen (51) formant shunt écarté de l'armature (11) et du stator (9) pour transférer un champ magnétique entre eux, un dispositif magnétique sensible (49) entre le moyen (51) formant shunt et le stator (9) ou l'armature (11) afin de contrôler le champ magnétique et créer une tension résultante, et un moyen (43) de réglage sensible à la tension créée par le dispositif (49) pour régler la puissance appliquée à la bobine (41), de manière à réduire la puis- sance envoyée à la bobine (41) en réponse à un champ magnétique réduit lorsque l'entrefer (39) est fermé. 2. Dispositif sensible suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif magnétique sensible (49) comprend un semicon- ducteur. 3. Dispositif sensible suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen (51) formant shunt comprend un élément de fer doux. 4. Dispositif sensible suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif magnétique sensible (49) est placé entre le stator (9) et le moyen (51) formant shunt. 5. Dispositif sensible suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le semiconducteur est renfermé dans un boîtier isolant (57).