Brevet FR2803430A1 — publié le 20010706

La présente invention concerne un électroaimant, notamment un électroaimant à courant continu, destiné à un appareil interrupteur de puissance en basse tension, qu'un contacteur ou un contacteur/disjoncteur, comprenant un entrefer anti-rémanent matérialisé par une plaque d'entrefer faisant également office de ressort de rappel complémentaire. Dans 1 électroaimants, il est usuel de mettre un entrefer anti-rémanent entre la partie fixe la partie mobile de l'électroaimant pour abaisser [a valeur du flux rémanent. En effet, sans entrefer, il subsisterait dans le circuit magnétique, même après l'interruption du courant dans la bobine, un flux rémanent susceptible de gêner l'ouverture de la partie mobile de l'électroaimant, ce qui nécessiterait alors l'utilisation de moyens de rappel importants. Par ailleurs, certaines normes internationales imposent que l'ouverture des contacts d'un appareil interrupteur de puissance, commandé par un 'lectroaimant à courant continu, se fasse dès que la bobine est traversée par courant de déclenchement 1. égal à un dixième du courant nominal 1, circulant dans la bobine lorsque les contacts sont fermés. Cependant, un électroaimant à courant continu délivre généralement un effort moteur très important lorsqu'il est fermé, cela même avec un courant égal à 'd. Aussi, pour pallier ce problème et donc facili l'ouverture des contacts dès que le courant traversant la bobine se situe en dessous du courant de déclenchement 'd, on peut soit augmenter la force de rappel, soit utiliser un entrefer anti-rémanent important. Cependant, si l'augmentation de la force de rappel agit sur toute la course de fermeture de la partie mobile de l'électroaimant, cela créera, pendant toute cette course, une force résistante plus grande qu'il faudra vaincre en augmentant d'autant la force motrice de fermeture. Par ailleurs, si Ventrefer anti- rémanent est important, il s'ajoutera tout au long de la course fermeture de l'électroaimant à l'entrefer de travail, nécessitant ainsi une augmentation de la puissance consommée pour atteindre la même force motrice de fermeture. C'est pourquoi l'invention a pour but de concevoir de façon 1 plus simple et la plus économique possible un électroaimant, notamment pour courant continu, ayant la capacité de déclencher l'ouverture de sa partie mobile dès l'atteinte d'un courant de déclenchement 'd tout en minimisant les forces résistantes lors de fermeture de sa partie mobile, ainsi que l'entrefer anti-rémanent. Selon l'invention, l'électroaimant est doté d'une culasse fixe possédant au moins une face externe plane et logeant à l'intérieur un noyau central de forme cylindrique entouré par une bobine, d'une armature mobile en forme de palette possédant au moins une face polaire plane et apte à effectuer un mouvement de fermeture et d'ouverture entre une position fermée et une position ouverte, en fonction du courant circulant dans la bobine, ce mouvement entraînant mécaniquement 1 fermeture et l'ouverture des contacts de l'appareil interrupteur, et d'une plaque d'entrefer matérialisant un entrefer anti-rémanent entre une face polaire de la palette mobile et une face externe plane de la culasse fixe. L'électroaimant se caractérise le fait que cette plaque d'entrefer comprend des moyens élastiques capables de créer une force de rappel complémentaire favorisant le mouvement d'ouverture de la palette mobile de l'électroaimant. De façon à minimiser la force résistante sur l'ensemble de la course fermeture de la palette mobile de l'électroaimant, ces moyens élastiques n'opèrent sur une partie terminale de cette course de fermeture, lorsque la force motrice fermeture de l'électroaimant est la plus forte. De plus, pour obtenir une solution simpl et économique, la plaque d'entrefer et ses moyens élastiques sont découpés à plat une seule opération sans nécessiter de réaliser un quelconque cambrage de la plaque d'entrefer. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention vont ressortir de la description détaillée qui va suivre, illustrée par les dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 représente une vue de face en coupe de l'ensemble de l'électroaimant en position ouverte, - la figure 2 montre une vue de dessus en coupe de la partie fixe de l'électroaimant et de la plaque d'entrefer selon un mode de réalisation, - la figure 3 détaille un autre mode de réalisation de la plaque d'entrefer, - la figure 4 représente une vue de face en coupe de l'ensemble de l'électroaimant en position fermée, - la figure 5 schématise la courbe des forces en présence durant le mouvement de fermeture de la partie mobile de l'électroaimant. En référence à la figure 1, un électroaimant est constitué d'une partie fixe comprenant culasse 10, par exemple en forme de U et de section rectangulaire, avec une ie basse 12 située entre deux ailes latérales 15. La partie basse 12 est solidarisée avec une première extrémité d'un noyau central 11 cylindrique parallèle aux ailes latérales 15. Ce noyau central 11 est entouré sur une grande partie de sa longueur par une bobine 16 cylindrique dans laquelle circulera le courant qui générera le déplacement de la partie mobile de l'électroaimant. A l'autre extrémité du noyau central 11, est fixée une plaque d'épanouissement 14 parallèle à la partie basse 12 et de forme sensiblement parallélépipédique. La face supérieure de cette plaque d'épanouissement ainsi que les deux faces supérieures des ailes latérales 15 sont dans le même plan et forment ensemble une face externe plane 1 Oa de la culasse 10 sur laquelle sera posée une plaque d'entrefer 20 matérialisant l'entrefer anti-rémanent de l'électroaimant. La plaque d'épanouissement 14 et les ailes latérales 15 ne sont pas contiguës entre elles de sorte que la face externe plane 10a comporte deux espaces 18 entre la plaque 14 et les ailes 15. L'électroaimant comprend également une armature mobile constituée par une palette métallique 30 mobile en translation et de forme sensiblement parallélé- pipédique. Cette palette est reliée mécaniquement à des contacts mobiles de l'appareil interrupteur (non représentés sur les figures). Elle comprend au moins une face polai 30a plane laquelle sont disposés des moyens de pression 32. Selon le mode réalisation préféré représenté en figure 1, ces moyens de pression sont matérialisés par deux bossages 32 d'une hauteur dl par rapport à la face polaire 30a, situés façon sensiblement symétrique par rapport au centre de la palette mobile 30. bossages peuvent par exemple être réalisés par une opération d'emboutissage la palette ile 30. Sur face externe 10a de la culasse fixe 10, est positionnée la plaque d'entrefer 20, forme sensiblement parallélépipédique et de faible épaisseur e. Cette plaque d'entrefer comprend une face inférieure 20a en contact avec la face externe 10a et une face supérieure 20b qui pourra se trouver en contact avec la face polaire 30a de la palette mobile 30 suivant la position de celle-ci. Des moyens élastiques sont réalisés dans la plaque d'entrefer 20 permettant de générer une force de rappel complémentaire favorisant le mouvement d'ouverture de la palette mobile 30 l'électroaimant. Suivant le mode de réalisation préféré représenté en figure 1, ces moyens élastiques sont constitués par deux languettes 22, par exemple obtenues par un découpage en forme de U, ménagées dans la plaque d'entrefer suivant un écartement identique à l'écartement des bossages 32 de la palette mobile De plus, la position des languettes 22 doit également être choisie pour qu'elles se trouvent au- dessus des espaces 18 ménagés dans la face externe plane 1 Oa. Lors du découpage, il se forme un évidement 24, en forme de autour de chaque languette 22 de telle sorte que celle-ci n'est rattachée à la plaque d'entrefer 20 que par seul de ses côtés, ce qui lui confère des propriétés élastiques lorsqu'on exerce pression dessus. Pour permettre une fabrication la plus simple et la plus économi possible et en une seule opération, les languettes 22 sont découpées à plat en meme temps que la plaque d'entrefer 20 elle-même. Aucun cambrage ou mise en forme quelconque de la plaque d'entrefer 20 n'est donc nécessaire. De plus, par cette méthode, la taille de l'entrefer anti-rémanent reste constante et égale à l'épaisseur e. matériau utilisé pour fabriquer la plaque d'entrefer 20 doit être amagnéti pour faire office d'entrefer anti-rémanent et doit avoir des qualités élastiques suffisantes pour que les languettes 22 puissent servir de force rappel complémentaire. On peut par exemple utiliser comme matériau du bronze, laiton ou de l'acier inoxydable, qui répondent à ces critères. La figure 2 montre un mode de réalisation préféré dans lequel la plaque d'entrefer 20 comprend deux languettes 22 situées tete-bêche et sensiblement symétriques par rapport au milieu de la plaque. La figure 3 détaille une variante de ce mode de réalisation dans lequel les deux languettes sont orientées dans le même sens. fonctionnement de l'électroaimant décrit ci-dessus va maintenant être expliqué. palette mobile de l'électroaimant peut se trouver dans l'une des deux positions suivantes : - it en position ouverte, comme représenté en figure 1, correspondant à une séparation entre les contacts mobiles et les contacts fixes de l'appareil interrupteur. Dans cette position, la palette mobile 30 se trouve éloignée de la plaque d'entrefer 20, placée sur la culasse fixe 10 de l'électroaimant, d'une distance d égale à la course totale de fermeture de la palette. Cette position est obtenue lorsque aucun courant ne circule dans la bobine. - soit en position fermée, comme représenté en figure 4, correspondant à une fermeture des contacts mobiles sur les contacts fixes de J'appareil interrupteur. Dans cette position, la face polaire 30a de la palette mobile 30 est plaquée contre la face supérieure 20b de plaque d'entrefer 20. Cette position est obtenue lorsqu'un courant nominal 1, circule dans la bobine. La figure 5 schématise les forces motrice et résistantes s'appliquant durant le mouvement de fermeture de la palette mobile 30, en fonction de sa position par rapport à la plaque d'entrefer 20. En position ouverte, la palette mobile 30 se trouve à distance d de la plaque d'entrefer 20 correspondant à la course de fermeture totale de la palette et aucune force motrice ne vient s'opposer à la force résistante F, au ressort de rappel (non représenté sur les figures) qui maintient la palette ile dans cette position ouverte. Pour que le mouvement de fermeture de la palette ile 30 démarre, il faut donc créer un courant dans la bobine 16 suffisant pour que la force motrice Fr, de fermeture qui en résulte soit supérieure à la force résistante Fri. Au fur et à mesure que la palette mobile 30 va se rapprocher de la culasse fixe 10, l'entrefer de travail existant dans le circuit magnétique formé par la palette mobile 30 et 1 culasse fixe 10 va diminuer ce qui va entraîner un accroissement régulier de la force motrice F, de fermeture comme indiqué sur la figure 5. La positi de la palette mobile va alors atteindre une valeur d2correspondant à la position ' les contacts mobiles, liés mécaniquement à la palette mobile 30, entrent en contact avec les contacts fixes de l'appareil interrupteur. A partir de cette position, une nouvel force résistante F,2 va venir s'ajouter à la force résistante Frl- Cette force résistante est générée par un ressort d'écrasement des contacts mobiles sur les contacts fixes de l'appareil interrupteur. Le mouvement de fermeture se poursuit tant que la force motrice F, continue être supérieure à la somme des forces résistantes Frl + Fr2. La position de la palette lors atteindre une valeur dl correspondant à l'entrée en contact des bossages 32 de 1 palette mobile 30 avec les languettes 22 de la plaque d'entrefer 20. A partir de cette position, ces languettes 22 vont jouer leur rôle de moyens élastiques puisque les bossages 32 vont appuyer sur les languettes, celles-ci venant occuper les espaces 18. moyens élastiques vont créer ainsi une force de rappel complémentaire F, durant paffie terminale dl de la course de fermeture. Celle-ci est définie entre la position dl et la position fermée et correspond à la partie de la course de fermeture durant laquelle la force motrice Fm est la plus forte. La force de rappel complémentaire Fr3 vient en complément des autres forces résistantes F, et F12et est calculée de façon ne pas nécessiter d'augmentation de la force motrice de fermeture F,. Elle servira, début de 1 course d'ouverture, c'est-à-dire entre la position fermée et la position dl, favoriser décollement de la palette mobile 30 pour vaincre le flux rémanent pouvoir commander ainsi l'ouverture dès que le courant dans la bobine aura atteint valeur du courant de déclenchement 'd, sans avoir besoin d'augmenter par ailleurs les autres forces résistantes F,l et Fr2- peut par exemple choisir une valeur de 6 mm pour la course totale fermeture et une valeur de 0,5 mm pour la partie terminale dl de la course fermeture, correspondant à la hauteur des bossages 32. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus à ti d'exemple et l'on peut imaginer des variantes et des perfectionnements de détail et même envisager l'emploi de moyens équivalents, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Electroaimant d'un appareil interrupteur qui comprend : - une culasse fixe (10) possédant au moins une face externe plane (10a) logeant à l'intérieur un noyau central (11 ) de forme lindrique entouré par bobine (16), - une armature mobile en forme de palette (30) possédant au moins une face polaire plane (30a) et apte à effectuer un mouvement de fermeture et d'ouverture entre une position fermée et une position ouverte, en fonction du courant circulant dans la bobine (16), et - une plaque d'entrefer (20) matérialisant un entrefer anti-rémanent entre face polaire (30a) de la palette mobile (30) et face externe plane Oa) de la culasse fixe (10), caractérisé par le fait que cette plaque d'entrefer (20) comprend des moyens élastiques (22) capables de créer une force de rappel complémentaire (F,3) favorisant le mouvement d'ouverture de la palette mobile (30) de l'électroaimant. Electroaimant selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens élastiques (22) n'opèrent que sur une partie terminale (dl) de la course de fermeture de la palette mobile (30) de l'électroaimant, 3. Electroaimant selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la plaque d'entrefer (20) et ses moyens élastiques (22) sont découpés à plat en une seule opération sans nécessité de réaliser un quelconque cambrage de la plaque d'entrefer (20). 4. Electroaimant selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens élastiques sont composés d'au moins une languette (22) ménagée dans la plaque d'entrefer (20). 5. Electroaimant selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens élastiques (22) coopèrent avec des moyens de pression (32) correspondants situés sur la palette mobile (30) de l'électroaimant. 6. Electroaimant selon la revendi ion 5, caractérisé par le fait que les moyens de pression sont constitués au moins un bossage (32) venant appuyer sur les moyens élastiques (22) de la plaque d'entrefer (20) lors de la partie terminale (dj de la course de fermeture de la palette mobile (30) de l'électroaimant. 7. Electroaimant selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la plaque d'entrefer (20) est réalisée à partir d'un matériau amagnétique, possédant des caractéristiques élastiques suffisantes pour que les moyens élastiques (22) situés sur cette plaque d'entrefer puissent exercer une force de rappel complémentaire (F,3)- 8. Electroaimant selon la revendicati 7, caractérisé par le fait que la plaque d'entrefer (20) est réalisée en bronze, en lai ou en acier inoxydable. 9. Appareil interrupteur équipé d'un électroaimant selon l'une quelconque des revendications précédentes.