Brevet FR2809860A1 — publié le 20011207

La présente invention concerne un électroaimant, notamment un électroaimant à courant continu, destiné à un appareil interrupteur de puissance en basse tension tel contacteur ou un contacteur/disjoncteur, comprenant une culasse métallique fixe et ensemble bobine amovible monté sur cette culasse métallique. Dans les documents FR 9904566 et FR 9904567 notamment, il est décrit un electroaimant d'un appareil interrupteur composé d'un noyau métallique cylindrique ayant collerette à chaque extrémité, entouré par une bobine et monté à l'intérieur d'une culasse métallique fixe. Cependant, dans un tel appareil interrupteur, une fois l'électroaimant monté, il n'est plus possible d'en extraire facilement la bobine pour la changer. Or cette fonctionnalité est appréciable notamment pour des appareils interrupteurs de gros calibres dans lesquels il est souvent prévu la possibilité de monter dans un même appareil différentes bobines correspondant par exemple à différentes tensions d'alimentation. II est en effet plus simple pour un utilisateur ou pour un distributeur de n'avoir à stocker que les bobines correspondant aux différentes tensions prévues afin de pouvoir les monter sur un appareil interrupteur en fonction des besoins. même, les opérations de maintenance sont simplifiées puisqu'on peut changer uniquement la bobine tout en conservant l'appareil interrupteur. C'est pourquoi il serait avantageux de concevoir de façon la plus simple la plus économique possible un électroaimant d'un appareil interrupteur dont on pourrait aisément changer la bobine. Pour cela, l'invention décrit un électroaimant d'un appareil interrupteur comprenant, dans un boîtier, une culasse métallique en forme de U constituée d'une partie centrale plane entre deux plans latéraux et comprenant un ensemble bobine constitué d'un noyau magnétique de forme sensiblement cylindrique entouré d'un enroulement monté sur une carcasse isolante entre une première collerette métallique et seconde collerette métallique emmanchées à chaque extrémité du noyau. La culasse se caractérise par le fait que la première collerette du noyau forme une face plane inférieure de l'ensemble bobine qui est posée sur une face intérieure de la partie centrale de la culasse et par le fait que l'ensemble bobine est amovible et peut être inséré dans l'ouverture formée entre les deux plans latéraux de la culasse. De façon préférée, la première collerette du noyau couvre toute la largeur de la partie centrale plane de la culasse. La culasse comporte à l'extrémité de chaque plan latéral un rebord sensiblement perpendiculaire à ces plans latéraux et servant d'épanouissement polaire pour constituer, avec une face plane supérieure de l'ensemble bobine formée par la seconde collerette du noyau, une face polaire de l'électroaimant. Pour une meilleure précision, la culasse fixée dans le bottier de l'appareil interrupteur par les rebords des plans latéraux. D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple représenté par dessins annexés sur lesquels - la figure 1 schématise une vue en coupe d'un électroaimant conforme a l'invention dans un boîtier, - la figure 2 détaille une vue éclatée d'une culasse et d'un noyau magnétique d'un tel électroaimant, - la figure 3 représente un ensemble bobine, - la figure 4 montre un autre mode de réalisation de la culasse, - la figure 5 schématise la partie fixe et la partie mobile de l'électroaimant, dans lequel l'ensemble bobine est représenté sans ses moyens de coincement. En référence au mode de réalisation présenté dans les figures 1 et 5, un électroaimant courant continu comporte une partie fixe constituée d'une culasse métallique 20 forme de U et d'un ensemble bobine 30 posé sur la culasse 20. Cet électroaimant est monté dans un boîtier 10 comportant un socle 11 et un couvercle 12 fixé sur le socle 11 lorsque l'électroaimant est monté. La partie mobile de l'électroaimant comprend une palette mobile 50 qui effectue un mouvement rectiligne parallèle à la direction d'un X, en présence d'un courant électrique circulant dans l'ensemble bobine 30. D'après figure 2, la culasse 20 est constituée d'une partie centrale 21 orthogonale à l'axe X, prolongée de chaque côté par deux plans latéraux 22,22' sensiblement parallèles à l'axe X et de dimensions identiques. La partie centrale 21 comporte une face intérieure 24 plane en regard des plans latéraux 22,22'. Les extrémités libres des plans latéraux 22,22' comportent des rebords 26,26' sensiblement perpendiculaires à ces plans latéraux de façon à former un épanouissement polaire plat selon un plan Y orthogonal à l'axe X. Les rebords 26,26' peuvent être soit dirigés uniquement vers l'extérieur de la culasse 20 comme indiqué en figure 4, soit dirigés vers l'intérieur et vers l'extérieur de la culasse 20 comme indiqué en figure 2 pour donner une forme en T; cette dernière solution permettra d'obtenir une meilleure répartition du flux magnétique dans les rebords 26,26'. chaque rebord 26,26' se termine par une extrémité 27,27' dirigée vers l'extérieur de la culasse 20. L'espace compris entre les deux plans latéraux ,22' et la partie centrale 21 forme une ouverture 25 dans laquelle pourra être engagée l'ensemble bobine 30. D'après les figures 2 et 3, l'ensemble bobine 30 comprend un noyau magnétique 31 de forme sensiblement cylindrique à faces polaires planes, ainsi qu'un enroulement 45 monté une carcasse isolante 40 entourant le noyau 31. La carcasse isolante 40 et l'enroulement 45 sont maintenus par coincement autour du noyau 31 par deux collerettes 32,33 métalliques, par exemple de forme rectangulaire et comportant un trou cylindrique pour pouvoir être emmanchées et maintenues à affleurement chaque extrémité du noyau . Une première collerette 32 forme ainsi une face plane inférieure 34 de l'ensemble bobine 30 et, à l'extrémité opposée, une deuxième collerette 33 forme une face plane supérieure 35 de l'ensemble bobine 30. Pour simplifier la fabrication en série d'un électroaimant, les collerettes 32 et 33 sont de préférence identiques. De plus les collerettes 32,33 peuvent inclure un rebord intérieur 36 de façon faciliter le passage du flux magnétique entre la collerette et le noyau 31. L'ensemble bobine 30 est posé sur la partie centrale de la culasse 20 à travers l'ouverture 25, de telle sorte que la face plane inférieure 34 de l'ensemble bobine 30 repose sur la face intérieure 24 de la partie centrale 21 de la culasse 20. Une fois l'ensemble bobine 30 posé sur la culasse 20, la face plane extérieure 35 de l'ensemble bobine 30 forme avec les rebords 26,26' de la culasse 20 face polaire 28 de l'électroaimant selon le plan Y. II existe un entrefer 29 entre cette face polaire 28 et la palette mobile 50 de l'électroaimant. La culasse 20 est fixée dans le boîtier 10 par les extremités extérieures 27,27' des rebords 26,26'. De façon préférentielle, ainsi qu'il est indiqué en figure 1, ces extrémités 27,27' sont coincées entre le socle 11 et le couvercle 12 lors du montage du boîtier 10. Puisque les extrémités 27,27', qui servent au positionnement de la partie fixe de l'électroaimant, sont situées au plus près de la face polaire 28, on obtient ainsi une dispersion minimale des dimensions de l'entrefer 29 compris entre la face polaire 28 et la palette mobile 50. L'électroaimant possède donc une grande reproductibilité ce qui facilite sa fabrication en série. La carcasse isolante 40 de l'enroulement 45 possède des moyens de coincement 41,42 permettant de maintenir l'ensemble bobine 30 contre la culasse 20 sans avoir besoin le fixer. Par exemple, selon le mode de réalisation présente dans les figures jointes, moyens de coincement comportent deux méplats 41 la partie inférieure de l'ensemble bobine 30 qui viennent se loger de part et d'autre la partie centrale 21 de la culasse 20. Les moyens de coincement comportent aussi moins un ergot 42 sur la partie supérieure de l'ensemble bobine 30 qui coopère, lorsque l'électroaimant est monté, avec des moyens équivalents 13 situés sur le couvercle 12 du boîtier 10 de façon à maintenir l'ensemble bobine 30 sur la partie centrale 21 de la culasse 20. Puisque l'ensemble bobine 30 est seulement posé sur la partie centrale 21 de la culasse 20, on obtient ainsi un électroaimant dont l'ensemble bobine 30 est amovible quand le couvercle 12 est retiré, mais qui est néanmoins maintenu plaqué quand l'électroaimant est monté, c'est-à-dire quand le couvercle 12 est assemblé avec le socle 11 du boîtier 10. Une fois le couvercle 12 retiré, il est donc facile à un utilisateur de changer l'ensemble bobine 30, par exemple pour effectuer une opération de maintenance ou un changement de tension de la bobine. La culasse 20 peut être fabriquée avec un empilement de tôles minces 23 en forme de U, découpées dans un acier ordinaire de type par exemple acier bas carbone, et toutes identiques afin de faciliter le montage. Ces tôles 23 sont solidaires entre elles et peuvent être fixées par soudage ou par un autre moyen approprié. Avec ce mode de réalisation, on obtient une bonne fiabilité et une faible dispersion des dimensions de la culasse. Pour assurer une meilleure circulation du flux magnétique entre les différentes tôles 23 de la culasse 20 et le noyau 31, la première collerette 32 couvre toute la largeur L de la partie centrale plane 21 de la culasse 20, voir figure 2. Ainsi, en augmentant la surface de contact entre la face plane intérieure 24 de la culasse 20 et la face inférieure 34 de l'ensemble bobine 30, on diminue la réluctance entre la culasse 20 et le noyau 31. On peut aussi envisager de réaliser la culasse 20 en fer pur par frittage, ce qui permet également une bonne homogénéité des dimensions en fabrication. Enfin, dans un autre mode de réalisation, la culasse 20 pourrait n'être constituée que d'une seule tôle métallique pliée en forme de U comme indiqué en figure 4. Ce dernier mode de réalisation est très économique mais impose cependant une plus grande difficulté pour bien maîtriser les cotes de la culasse de façon à obtenir une bonne précision de l'entrefer. façon connue, lorsqu'un courant circule dans l'enroulement la palette mobile l'électroaimant est attirée vers la face polaire 28. Le flux magnétique généré circule dans un circuit magnétique bouclé qui est formé par le noyau première collerette la partie centrale 21 de la culasse 20, les plans latéraux 22 rebords 26,26', l'entrefer 29, la palette mobile 50, l'entrefer 29, la seconde collerette noyau 31. II convient de remarquer que comme l'entrefer résiduel entre la face intérieure et la face plane inférieure 34 est plus petit que l'entrefer 29 entre la palette mobile et face polaire cela entraîne que, lors du passage du courant, le noyau 31 est naturellement encore plus attiré vers la partie centrale 21 de la culasse 20, sans qu'il y besoin de moyens fixation entre l'ensemble bobine 30 et la culasse 20. Enfin, il faut signaler que pour éviter que le flux magnétique ne passe directement des rebords 26' vers la seconde collerette 33 sans passer par la palette mobile 50, il faut respecter entre les rebords 26' et la seconde collerette 33 une distance suffisante D supérieure à l'entrefer comme indiqué en figure 1. est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer d'autres variantes et perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens equivalents. REVENDICATIONS 1. Electroaimant d'un appareil interrupteur comprenant, dans un boîtier 0), une culasse métallique (20) en forme de U constituée d'une partie centrale (21) entre deux plans latéraux (22,22') et comprenant un ensemble bobine (30) constitué noyau magnétique (31) de forme sensiblement cylindrique entouré d'un enroulement (45) monté sur une carcasse isolante (40) entre une première collerette métallique (32) et une seconde collerette métallique (33) emmanchées à chaque extrémité du noyau, caractérisé par le fait que la première collerette (32) du noyau (31) forme une face plane inférieure (34) de l'ensemble bobine (30) qui est posée sur une face intérieure plane (24) de la partie centrale (21) de la culasse (20) et que l'ensemble bobine (30) amovible et peut être inséré dans l'ouverture (25) formée entre les deux plans latéraux (22,22') de la culasse (20). 2. Electroaimant selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la culasse (20) comporte à l'extrémité de chaque plan latéral (22,22') un rebord (26,26') sensiblement perpendiculaire à ces plans latéraux et servant d'épanouissement polaire pour constituer, avec une face plane supérieure (35) de l'ensemble bobine (30) formée par la seconde collerette (33) du noyau (31), une face polaire (28) de l'électroaimant. 3. Electroaimant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé le fait que la première collerette (32) du noyau (31) couvre toute la largeur (L) la partie centrale (21) de la culasse (20). 4. Electroaimant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les deux collerettes (32,33) du noyau (31) sont des pièces identiques. 5. Electroaimant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé le fait que la carcasse (40) de l'enroulement comporte des moyens de coincement (41,42) pour maintenir plaqué l'ensemble bobine (30) sur la partie centrale (21) la culasse (20). 6. Electroaimant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé le fait que la culasse (20) est fixée dans le boîtier (10) de l'appareil interrupteur les extrémités (27,27') des rebords (26,26') des plans latéraux (22,22'). 7. Electroaimant selon l'une revendications précédentes, caractérisé par le fait que la culasse (20) est composee d'un empilement de tôles identiques minces (23) solidaires les unes aux autres. 8. Electroaimant selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la culasse (20) est composée d'une seule pièce en matériau fritté. 9. Electroaimant selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la culasse (20) est composée d'une seule tôle pliée. 10. Appareil interrupteur de puissance caractérisé par le fait qu'il possède un électroaimant selon l'une des revendications précédentes.