Brevet FR2674673A1 — publié le 19921002

La présente invention se rapporte à un électro-aimant à basse consommation, comprenant une bobine constituée d'un bobinage enroulé sur une carcasse, une armature fixe et une armature mobile animée d'un mouvement de translation parallèle à l'axe de la bobine. La plupart des électro-aimants à basse consommation se présentent sous deux types de réalisation : le modèle dit à palette et le modèle dit à noyau plongeur. Dans le type d'électro-aimant à noyau plongeur, l'armature mobile ou noyau plongeur se déplace en translation dans la bobine d'excitation. Une culasse fixe assure le retour du flux. Un ou deux aimants permanents sont prévus. Les brevets FR-2 520 152, 2 618 249 et 2 629 631 décrivent de tels électro-aimants. On s'efforce de réduire la réluctance du circuit magnétique en jouant sur la nuance de matière de ce circuit, sur ce circuit, voire sur les lignes de flux par des formes particulières de ce même circuit. L'électro-aimant du type à noyau plongeur présente des inconvénients liés à la translation de ce noyau dans le corps de la bobine. Cette translation peut, en effet, occasionner, en exploitation, des frottements voire, à la limite, des coincements. On s'efforce de rationaliser la fabrication de électro-aimants. Toutefois les électro-aimants actuels nécessitent, du fait de leur conception, des opérations de fabrication ou de montage nombreuses et difficiles à automatiser. La présente invention a pour but de fournir des électro-aimants dont la fabrication peut s'effectuer selon un axe d'assemblage par empilage, sans opération de sertissage. Cette conception d'électro-aimants permet de réaliser le montage selon un axe unique ce qui permet une robotisation aisée, avec en conséquence une réduction importante du temps de fabrication et des coûts. L'utilisation de robots monoaxiaux, lors du montage, réduit l'investissement et les coûts. L'invention a également pour but d'éliminer tout coincement de l'armature mobile, en position de travail ou de repos, grâce au montage de celle-ci à l'extérieur de la bobine. L'électro-aimant selon l'invention est caractérisé par le fait que la carcasse est constituée de deux demi-carcasses réunies l'une à l'autre par des moyens de clipsage. Selon une caractéristique, les deux demi-carcasses se fixent sur l'armature fixe par des moyens de clipsage. Selon une caractéristique, l'armature fixe est réalisée par une plaque ou tôle pliée en U de manière à former deux traverses et l'armature mobile est réalisée par une plaque ou tôle pliée en U de manière à former deux palettes, ces deux armatures étant montées tête-bêche. Le procédé selon l'invnetion consiste à empiler les éléments constitutifs de l'électroaimant selon un seul axe de manière à les réunir par clipsage. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à des modes de réalisation donnés à titre d'exemple et représentés par les dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation de l'électro-aimant selon l'invention - la figure 2 est une vue éclatée de l'électro-aimant de la figure I - la figure 3 est une vue en coupe d'un second mode de réalisation de l'électro-aimant selon l'invention - la figure 4 est une vue éclatée de l'électro-aimant de la figure 3. En référence aux dessins, l'électro-aimant selon l'invention comprend une bobine 1 comportant un bobinage 2 enroulé sur une carcasse 3. La carcasse 3 est constituée de deux demi-carcasses ou demi-coquilles 31 et 32. Elles sont réalisées en matériau de type plastique. La bobine 1 est associée à une armature fixe 4 réalisée en fer pur, acier au silicium ou acier doux. Cette armature 4 est solidaire d'un aimant permanent 5 qui porte sur une face une contre-plaque 6. L'axe magnétique NORD-SUD de l'aimant 5 est sensiblement perpendiculaire à l'axe 11 de la bobine 1. Cet aimant 5 est réuni par clipsage à l'armature fixe 4. Une armature mobile 8 coulisse librement, parallèlement à l'axe de la bobine 1. Cette armature est réalisée en fer pur, acier au silicium ou acier doux. Les deux demi-coquilles 31 et 32 se clipsent l'une sur l'autre et sur l'armature fixe. L'armature fixe 4 est constituée par une plaque ou tôle pliée selon une forme en U de manière à former à ses extrémités deux traverses 41 et 42 sensiblement perpendiculaires à l'axe 11 de la bobine. De même l'armature mobile 8 est constituée par une plaque ou tôle pliée selon une forme en U de manière à former deux palettes 81 et 82 sensiblement perpendiculaires à l'axe 11 de la bobine. Les deux palettes 81 et 82 se placent entre les traverses 41 et 42. La palette 81 se déplace entre la traverse 41 et la demi-carcasse 31. La palette 82 se déplace entre la traverse 41 et la demi-carcasse 31. Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, la partie centrale de l'armature fixe 4 est enserrée et immobilisée entre les deux demi-carcasses 31 et 32 selon l'axe 11 de la bobine 1 de manière à être solidaire de celle-ci. Chaque demi-carcasse 31 ou 32 est constituée d'un demi-tambour 311 ou 321 sur lequel s'enroule le bobinage et de joues latérales 312,313 ou 322,323. La demi-carcasse 31 présente des moyens de centrage et positionnement tels que 314 ou 315 coopérant avec des moyens de centrage et positionnement correspondants 324 ou 325 de l'autre demi-carcasse 32. La demi-carcasse 31 présente des pattes de clipsage 316 et 317 pourvues d'ergots et susceptibles de se clipser sur des étriers de clipsage 326 et 327 de la demi-carcasse 32. La demi-carcasse 31 présente des doigts de centrage et positionnement 317 qui s'engagent dans des perçages 43 de l'armature 4 de manière que celle-ci sont immobilisée entre les demi-carcasses 31 et 32. La partie centrale de l'armature 4 se loge entre des rebords des demi-carcasses 31 et 32. L'armature mobile 8 est guidée en translation parallèlement à l'axe 11 de la bobine, à l'extérieur du corps de la bobine. L'armature mobile 8 coulisse sur des portées de guidage 318 ménagées sur la demi-carcasse 31 de la bobine. L'aimant 5 est accolé à l'armature fixe 4. Il est réuni à l'armature fixe 4 en étant adjacent à la joue 313 de la carcasse 3. L'ensemble formé de l'aimant 5 et de la contreplaque 6 est réuni par clipsage à l'armature fixe 4. La demi-carcasse 31 présente, du côté de la joue 313, un pontet 319. Ce pontet est réuni à la joue 313 par des entretoises. L'aimant 5 se loge dans l'espace ménagé entre le pontet 319, la joue 313 et l'armature fixe 4. Une face de l'aimant 5 est plaquée contre l'armature fixe 4 tandis que l'autre face est accolée à la contreplaque 6 en s'appuyant sous le pontet 319. Un shunt magnétique 7 est accolé à la joue 312. Il est maintenu contre cette joue 312 et contre l'armature fixe 4 par les pattes 316. L'armature fixe 4 est constituée par une plaque ou tôle pliée selon une forme en U de manière à former à ses extrémités deux traverses 41 et 42 sensiblement perpendiculaires à l'axe 11 de la bobine. L'armature 8 est mobile entre une position de repos représentée en traits pointillés et une position de travail représentée en trait pleins. Dans l'état de repos, la palette 81 est plaquée contre la traverse 41 tandis que la palette 82 est séparée de la traverse 42 par un entrefer. Dans l'état de travail, la situation est inverse. Le procédé de fabrication ou de montage de l'électro-aimant des figures 1 et 2 va maintenant être décrit. Le procédé consiste à empiler les éléments constitutifs de l'électroaimant sur un seul axe de manière à les accrocher par clipsage. On monte d'abord la demi-carcasse 31, l'armature fixe 4 et la demicarcasse 32. Ensuite, on rapporte l'aimant 5 puis la contre-plaque 6. Une vis non représentée, prenant dans une patte de la demi-carcasse 32 que l'on vient d'installer, permet de solidariser le tout. On réalise ensuite le bobinage et on glisse ensuite le shunt magnétique 7 dans le logement prévu sous les pattes 316 de la demi-carcasse 31. L'armature mobile 8 se trouve ainsi à l'extérieur et vient glisser sur les portées de guidage de la demicarcasse 31. Comme on peut le constater, le montage s'effectue selon un axe unique ce qui simplifie l'ensemble des opérations de montage et permet une robotisation aisée de cet assemblage. On peut utiliser des robots monoaxiaux, ce qui réduit l'investissement et les coûts. On va maintenant décrire en détail, en référence aux figures 1 et 2, le fonctionnement de cet électro-aimant. Quand la bobine 1 n'est pas excitée, seul le flux magnétique créé par l'aimant permanent circule dans le circuit magnétique constitué par la plaque 6, l'armature mobile 8 et l'armature fixe 4. L'armature se déplace de manière à occuper la position en traits pointillés de la figure 1. Quand la bobine 2 est excitée un flux magnétique passe de la bobine au circuit magnétique. Le flux résultant des flux de l'aimant permanent et de la bobine diminue dans les entrefers B et C et augmente dans les entrefers A et D. L'armature mobile 8 vient en position de travail représentée en traits pleins sur la figure 1. On va maintenant décrire en référence aux figures 3 et 4, un second mode de réalisation de l'électro-aimant selon l'invention. Dans ce second mode de réalisation, la carcasse 3 de bobine forme une cavité axiale 33 de section sensiblement rectangulaire, dans laquelle est montée à coulissement libre une armature mobile 8. L'armature fixe 4 est disposée à côté de la bobine. Elle présente deux traverses 41 et 42 perpendiculaires à l'axe 11 de la bobine. L'armature mobile 8 est guidée au coulissement par des portées 329 ménagées dans la cavité de la carcasse de bobine 3. L'aimant permanent 5 est logé dans un espace latéral compris entre la bobine et l'armature fixe 4. Il est fixé sur l'armature fixe 4 par une bride élastique 51 réalisée en acier à ressort magnétique (par exemple acier inoxydable). La contreplaque 6 recouvre l'aimant 5 du côté de la bobine 1. Le shunt magnétique 7 est également logé entre la carcasse de bobine 3 et l'armature fixe 4. La demi-carcasse 31 présente des ergots de clipsage 316 et 317 qui se clipsent dans des entailles 326 et 327 des joues de la demi-carcasse 32. La demi-carcasse 32 présente quatre picots 328 qui peuvent s'encliqueter dans quatre logements 44 correspondants de l'armature fixe 4. De cette manière l'armature fixe 4 est réunie par clipsage à la carcasse 3. Les deux pattes latérales de la bride 51 viennent s'encliqueter dans deux logements 45 de l'armature fixe 4. De cette manière, l'ensemble formé de l'aimant permanent 5 et de la contreplaque associée est réuni par clipsage à l'armature fixe 4. Le procédé de fabrication ou de montage de l'électro-aimant des figures 3 et 4 va maintenant être décrit. Comme décrit précédemment, ce procédé consiste à empiler les éléments constitutifs de l'électro-aimant, selon un seul axe, de manière à les accrocher par clipsage. On positionne d'abord la demi-carcasse 32 puis on descend l'armature mobile 8, puis la demi-carcasse 31. Ensuite, on réalise le bobinage 2. On obtient alors un sous-ensemble compact. Sur un autre poste, on dispose l'armature fixe 4 sur laquelle on vient monter à force le shunt magnétique 7. Sur le poste suivant, on vient rapporter l'aimant 5, et la contreplaque 6 située au-dessous. La face nord de l'aimant peut être disposée de l'un ou de l'autre côté (côté armature fixe 4 ou côté contreplaque 6). La bride 51 vient positionner et solidariser le tout. Les quatre picots 328 de la demi-carcasse 32 viennent enfin s'encliqueter dans les quatre logements 44 de l'armature fixe 4. Les deux pattes de la bride 51 viennent quant à elles s'accrocher dans les logements 45 de l'armature fixe 4. On voit donc que tout cet assemblage se réalise suivant un seul axe de montage et que sa robotisation n'en est que plus aisée. Le fonctionnement de ltélectro-aimant illustré par les figures 3 et 4 est similaire au fonctionnement décrit plus haut à propos de l'électroaimant de la figure 1. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits cidessus. Ainsi l'armature mobile 8 du mode de réalisation des figures 3 et 4 pourrait être constituée par un noyau de révolution pourvu à ses extrémités de palettes. REVENDICATIONS 1. Electro-aimant à courant continu, notamment pour appareil interrupteur de courant, comprenant une bobine (1) constituée d'un bobinage (2) enroulé sur une carcasse (3), une armature fixe (4) et une armature (5) mobile animée d'un mouvement de translation parallèle à l'axe de la bobine, caractérisé par le fait que la carcasse (3) est constituée de deux demicarcasses (31,32) réunies l'une à l'autre par des moyens de clipsage. 2. Electro-aimant selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux demi-carcasses (31,32) se fixent sur l'armature fixe (4) par des moyens de clipsage. 3. Electro-aimant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'armature fixe (4) est réalisée par une plaque ou tôle pliée en U de manière à former deux traverses (41,42) et que l'armature mobile (8) est réalisée par une plaque ou tôle pliée en U de manière à former deux palettes (81,82), ces deux armatures (4,8) étant montées tête-bêche. 4. Electro-aimant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'armature fixe (4) est enserrée et immobilisée entre les deux demi-carcasses (31,32) selon l'axe (11) de la bobine et que l'armature mobile (8) coulisse à côté de la bobine (1) en étant guidée par des portées de la carcasse (3) de bobine. 5. Electro-aimant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'armature mobile (8) coulisse dans une cavité axiale (33) de la carcasse de bobine (3) et que l'armature fixe (4) est réunie par clipsage à la carcasse de bobine (3). 6. Electro-aimant selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'il comporte un aimant permanent (5) associé à une contreplaque (6), l'ensemble étant réuni par clipsage à l'armature fixe (4). 7. Electro-aimant selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'il comporte un shunt magnétique (71). 8. Electro-aimant selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'aimant permanent (5) et la contreplaque (6) associée sont fixés à l'armature fixe (4) par une bride élastique (51). 9. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à empiler les éléments constitutifs de l'électro-aimant selon un seul axe de manière à les réunir par clipsage.