Brevet FR2629631A1 — publié le 19891006

ELECTRO-AIMANT, NOTAMMENT POUR L'ACTIONNEMENT DES INTERRUP- TEURS D'UN APPAREIL CONTACTEUR. L'invention concerne un électro-aimant, en particulier un électro-aimant destiné à l'actionnement des interrupteurs d'un appareil contacteur, comprenant: - une culasse fixe, une armature mobile, qui est reliée à ces interrupteurs et qui comporte un noyau concentrique à une bobine d'excitation, ainsi qu'au moins une palette magnétisable séparée de la culasse par un entrefer longi- tudinal variable, - un moyen de rappel qui coopère longitudinalement avec l'armature pour conférer à celle-ci une position de repos lorsque la bobine est désexcitée, et - un ressort de compensation concentrique se trouvant placé dans une région externe de la culasse opposée à cet entre- fer, et dont les efforts antagonistes à ce moyen de rappel ne s'exercent que sur une fraction de la course de l'arma- ture. Un tel électro-aimant, qui peut être illustré par le brevet français No 2 573 567 de la Demanderesse, est en particulier applicable à de petits contacteurs, respectivement à des relais d'automatisme, et ne présente pas de moyens de régla- ges progressifs de la force initiale de ce ressort de compensation ou de son élasticité. - 2 - La mise à disposition d'un moyen de réglage est toutefois souhaitable dans la mesure o, d'une part, celui-ci permet une adaptation à l'inévitable dispersion des propriétés élastiques que peuvent présenter les moyens de rappel, tandis que, d'autre part, sa présence peut également être mise à profit pour garantir que l'électro-aimant fonctionne- ra de façon franche lorsque sa bobine sera alimentée par la tension de consigne dans un environnement physique détermi- né. Par ailleurs, la présence d'un organe ou dispositif élasti- que de compensation peut se révéler nécessaire lorsque le nombre des interrupteurs travaillant à l'ouverture et/ou à la fermeture n'est pas connu à l'avance. L'invention se propose, par suite, d'apporter à un électro- aimant tel que défini ci-dessus, un dispositif de compensa- tion d'une grande simplicité offrant une faculté étendue de réglage progressif. Selon l'invention, le but visé est atteint grâce au fait que ce dispositif de compensation comprend un étrier mince en forme de U dont deux branches parallèles coopèrent longitu- dinalement avec des extrémités latérales de la palette, tandis que des portions de cet étrier placées entre les branches et le centre de la traverse élastiquement déforma- ble qui les relie, coopèrent longitudinalement avec des bossages ou rampes inclinées d'une came rotative ajustable, placée concentriquement au noyau de l'armature. L'invention, ainsi que deux modes de réalisation auxquels celle-ci peut se prêter, seront mieux compris à la lecture de la description ci-dessous et à l'examen des huit figures annexées qui illustrent: A la figure 1, une vue en coupe et en élévation d'un petit appareil contacteur susceptible de recevoir les moyens compensateurs de l'invention; -3- A la figure 2, une vue de côté en coupe de l'électro- aimant utilisé à la figure 1; A la figure 3, une vue de dessous de l'électro-aimant concerné aux figures 1 et 2, montrant un premier moyen de compensation; A la figure 4, dans une vue de dessous d'un électro- aimant faisant appel à une variante des moyens de compensation; A la figure 5, une vue en perspective d'une pièce moulée apte à exécuter une fonction de palier et d'organe de réglage; A la figure 6, une vue en coupe locale d'une variante de réalisation des moyens de compensation; et Aux figures 7 et 8, une vue de dessous et une vue en coupe axiale d'une variante de réalisation. Un petit appareil contacteur 1, visible à la figure 1, comprend, dans un boîtier isolant 2, un électro-aimant 3 faisant appel à une culasse fixe 4 et à une armature mobile 5. Cette dernière comporte un noyau central 6 qui coulisse axialement le long de XX' dans un alésage 7 d'une bobine d'excitation 8 et qui reçoit deux palettes opposées 9 et 11. La palette supérieure 9 est associée à un porte-contact 12 recevant des pièces mobiles d'interrupteur, telles que 13 qui coopèrent avec des pièces de contact fixe telles que 14, 16. Dans le type d'électro-aimant qui est mis en oeuvre dans ce contacteur, la culasse fixe 4 prend la forme d'un circuit magnétisable fermé grâce à l'association d'une pièce en U, 7, et d'une entretoise 18. 4 - La palette inférieure 11 se trouve placée.dans un espace longitudinal 19 situé entre une face frontale de la bobine et une traverse 21 de la pièce en U, tandis que deux espaces latéraux 22, 23 sont occupés par des aimants permanents 24, 25 exerçant des attractions magnétiques sur des bords de la palette 11 placés en regard. Cette palette est mobile entre une position de repos R, visible sur la moitié droite de la figure 2, et une position de travail T, visible sur l'autre moitié de figure. Dans l'état de repos, la palette vient en sens F, au voisi- nage immédiat contre des épanouissements polaires 26, 27, et se trouve séparée de la traverse 21 par un entrefer de travail 28, tandis que dans l'état de travail, la situation est inverse. La fonction de rappel dévolue aux aimants permanents pour- rait, le cas échéant, être confiée à un ressort de rappel conventionnel sans nécessiter pour autant une modification de la structure des moyens élastiques de compensation qui sera exposée ci-dessous. Ainsi qu'on le voit aux figures 1 et 2, une extrémité lisse 29 du noyau est reçue dans un palier 31 en matériau synthé- tique, se trouvant agrafé avec un serrage approprié dans une ouverture concentrique 32 de la traverse 21 par rapport à laquelle il peut être orienté angulairement. Ce palier possède, du côté opposé à l'entrefer, une colle- rette débordante 33 de forme générale circulaire, voir figures 3 et 5, qui s'applique d'un côté sur la face 34 de la traverse, et qui présente, du côté opposé, deux nervures circulaires 35, 36 évoluant dans le sens axial; entré ces nervures et l'alésage du palier se trouve un bossage cylin- drique 37 traversant une ouverture centrale 38 ménagée dans la traverse 39 d'un étrier élastique mince 40 en forme de U, dont il assure le maintien axial. - 5 - Ce palier, ces nervures et ce bossage peuvent être portés par une seule et même pièce moulée 50. Chacune de deux branches parallèles 41, 42 de cet étrier présente, à son extrémité, un crochet 43 respectivement 44 venant coopérer avec un prolongement 45 respectivement 46 de la palette inférieure 11; cette coopération, ainsi qu'on le constate à la figure 2, est établie, d'une part, de façon angulaire dans la mesure o les branches se trouvent guidées en direction A par les bords des prolongements et, d'autre part, de façon longitudinale, en raison de la présence des crochets qui viennent en contact au terme d'une course libre - g-. Deux régions 47, 48 de l'étrier, qui se trouvent placées entre le centre de l'ouverture 38 et les branches correspon- dantes sont élastiquement appliquées contre les nervures, par exemple en raison d'une légère courbure qui est donnée en cours de fabrication à la traverse de l'étrier. Ainsi qu'on le voit à la figure 2, les crochets 43, 44 communiquent à la palette 11 en position de travail une force antagoniste de sens G qui résulte d'une déformation élastique de la traverse, tandis qu'en position de repos, aucun contact n'est établi entre les crochets et la palette. La position de la palette pour laquelle s'établit ou s'interrompt cette déformation dépend de la hauteur que présente localement la nervure, et donc de la position angulaire qui est donnée à la pièce 50. Une position appro- priée peut être communiquée grâce à la présence de plats 62, 63 à l'extrémité du bossage. Grâce à la mobilité angulaire de cette pièce 50, il est donc possible de régler de façon progressive l'effort initial qui est exercé sur la palette et sur l'armature dans un sens G, qui est opposé à celui F selon lequel agissent les forces de rappel. - 6 - Selon un second mode de réalisation de la pièce ajustable.60 visible à la figure 4, les trajets des nervures 61, 62 ne sont plus circulaires, mais évoluent le long de portions de spirales; une rotation de cette pièce ajustable provoque donc non seulement une modification de la valeur de l'effort initial Go appliqué par les crochets à l'armature, mais établit encore une modification de la croissance des efforts élastiques que l'étrier communique à l'armature pendant une fraction de sa course. Le choix d'un mode de réalisation de l'électro-aimant selon lequel des pièces mobiles fixes, ainsi que la bobine, forment un sous-ensemble indissociable, ultérieurement logé dans le boîtier, rend possible une opération en usine du réglage des efforts du ressort de compensation, sans qu'il soit donc nécessaire de prévoir dans ce boîtier une ouvertu- re d'accès. Un tel réglage peut être avantageusement exécuté grâce à une installation automatisée comprenant notamment une source d'alimentation de la bobine, un moteur réducteur dont l'arbre de sortie vient s'accoupler à la pièce de réglage, un dispositif de simulation des efforts développés par les interrupteurs, et un moyen de détection réagissant pour arrêter le moteur dès que s'opère un changement d'état de l'armature. Si l'on craint qu'un frottement parasite s'établisse entre les bords des prolongements 45, 46 et les branches 41, 42 de l'étrier, on peut avoir recours à une variante dans laquelle l'étrier conserve une orientation A grâce à d'autres artifices, voir figure 6. Selon cette variante de réalisation, la pièce de réglage 70 portant les nervures de came 71, 72 n'est plus angulairement solidaire du palier 73 dans lequel coulisse l'extrémité 29 du noyau. Ce palier, qui est axialement encliqueté dans la traverse 21 de la culasse 4 et reste angulairement solidaire de celle- ci, porte, d'une part, un épaulement 74 qui assure le maintien axial de la pièce de réglage 70 et présente, d'autre part, un prolongement 75 dans lequel est ancrée la région centrale 79 de l'étrier 76 de façon angulaire et axiale. L'entraînement de la pièce de réglage 70 peut être opérée par exemple grâce à la présence de deux trous 77, 78 dans lesquels l'opérateur, ou un appareil automatique, peuvent introduire un outil approprié. Un jeu J est ménagé entre les branches 41, 42 et les extré- mités 45, 46 de la palette 11. Selon une autre variante de réalisation, voir figures 7 et 8, un étrier élastique 80 en forme de U présentant deux branches parallèles 81, 82, est rendu solidaire, par exemple à l'aide de fourches ou pinces d'extrémité 83, 84 de celles- ci, avec des extrémités opposées 45, 46 de la palette 11, de façon à se déplacer en même temps que cette dernière. Cet étrier présente, entre les branches, une traverse 85 ajourée par une ouverture 86 placée entre deux portions symétriques 87, 88. Les régions centrales 89, 91 de ces portions présentent chacune un prolongement 92, respectivement 93 dirigé vers l'axe d'un coussinet 90 de palier 94 recevant l'extrémité lisse 29 du noyau 6. Ce palier 94, qui est disposé dans une ouverture 95 de la traverse magnétisable 21 d'une manière semblable à celle représentée à la figure 6 pour le palier 73 comporte, pour remplir la fonction d'une came réglable, deux rampes courbes et inclinées 96, 97 évoluant symétriquement par rapport à l'axe du palier et se trouvant en regard respectif des deux prolongements 92, 93 avec lesquels s'établit une coopération -- 8 -- longitudinale lorsque, par suite de la désexcitation de la bobine, l'armature mobile vient en position de repos. Le niveau des forces élastiques communiquées à l'armature mobile en position de repos est ajusté en communiquant au palier 94, par exemple grâce à des ouvertures telles que 98 de sa collerette débordante 99, une orientation appropriée qui est ensuite conservée en raison des forces de frottement qui le lient à la traverse. Ici encore, l'effort élastique est communiqué à l'armature au terme d'une course libre - g -, mesurée entre les prolon- gements et les points des rampes venant en regard. m 9- Revendications 1. Electro-aimant, en particulier un électro-aimant destiné à l'actionnement des interrupteurs d'un appareil contacteur, comprenant: une culasse fixe, une armature mobile, qui est reliée à ces interrupteurs et qui comporte un noyau concentrique à une bobine d'excitation, ainsi qu'au moins une palette magnétisable séparée de la culasse par un entrefer longi- tudinal variable, - un moyen de rappel qui coopère longitudinalement avec l'armature pour conférer à celle-ci une position de repos lorsque la bobine est désexcitée, et - un ressort de compensation concentrique se trouvant placé dans une région externe de la culasse opposée à cet entre- fer, et dont les efforts antagonistes à ce moyen de rappel ne s'exercent que sur une fraction de la course de l'arma- ture, caractérisé en ce que le dispositif de compensation comprend un étrier mince (40, 80) en forme de U, dont deux branches parallèles (41, 42; 81, 82) coopèrent longitudinalement avec des extrémités latérales de la palette (45, 46), tandis que des portions (47, 48; 92, 93) de cet étrier placées entre les branches et le centre de la traverse (39, 85) élastiquement déformable qui les relie, coopèrent longitu- dinalement avec des bossages ou rampes inclinées (33, 36; 96, 97) respectivement (61, 62) d'une came rotative ajusta- ble (50, 94) respectivement (60), placée concentriquement au noyau (6) de l'armature (5). 2. Electro-aimant selon la revendication 1, caractérisé en ce que cette came ajustable (50, 94) respec- tivement (60) présente un palier de guidage (31, 90) pour une extrémité (29) du noyau (6). - 10 - 3. Electro-aimant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que cette came ajustable (50, 94) respec- tivement (60) est ajustée de façon rotative dans une ouver- ture (32, 95) appartenant à une portion (21) de la culasse fixe (4) de l'électro-aimant. 4. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que cette camé ajustable (50, 94) respec- tivement (60) présente un prolongement (37) qui est dirigé du côté opposé au noyau (6) et qui reçoit une ouverture centrale (38) de l'étrier élastique (40). 5. Electro-aimant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étrier élastique (40, 80) est main- tenu dans une direction angulaire A par une coopération de ses branches (41, 42; 81, 82) avec des prolongements (45, 46) d'une palette (11) de l'armature (5). 6. Electro-aimant selon la revendication 4, caractérisé en ce que cette came ajustable (50, 60) porte un palier (31) pour recevoir une extrémité (29) du noyau (6) de l'armature (5) et reçoit sur le prolongement (37) l'étrier élastique (40). 7. Electro-aimant selon la revendication 1, caractérisé en ce que cette came ajustable (70) est mainte- nue concentriquement par une pièce indépendante (73), fixée sur la culasse (21) présentant un palier (31) pour l'extré- mité (29) du noyau mobile (6) et comportant un prolongement (75) sur lequel est fixée la région centrale (79) de l'étrier (76). 8. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les extrémités des branches (41, 42) de l'étrier élastique (40) respectivement (76) présentent 262963 1 - 11 - des crochets (43, 44) coopérant avec les extrémités de palette (45, 46) au terme d'une course libre (- g -) ajus- tée. 9. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 4 ou 5, caractérisé en ce que l'étrier (80) est rendu solidaire des prolongements (45, 46) de la palette (11) et présente dans des régions centrales (91, 89) des prolongements (92, 93) venant respectivement en regard de rampes inclinées circu- laires (96, 97) et entrant en contact avec celles-ci au terme d'une course libre ajustée (- g -). 10. Electro-aimant selon la revendication 9, caractérisé en ce que la solidarité entre les prolongements (45, 46) de la palette (11) et l'étrier est procurée à l'aide de pinces ou fourches (83, 84) placées aux extrémités des branches (81, 82), tandis que les rampes inclinées sont portées par une collerette débordante (99) d'un palier (94) recevant une extrémité de guidage (29) de l'armature (11, 6, 9). 11. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à , caractérisé en ce que l'étrier (40, 80) présente une ouver- ture centrale (38, 86) autorisant un déplacement axial de l'extrémité (29) du noyau venant dans le palier (31, 73, 94).