Brevet FR2972844A1 — publié le 20120921

ACTIONNEUR ROTATIF ET CONTACTEUR COMPORTANT UN TEL ACTIONNEUR DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention est relative à un Actionneur rotatif comprenant un circuit magnétique possédant une culasse magnétique comportant au moins une première et seconde branches reliées entre elles par une première armature transverse, la première armature transverse reliant des premières extrémités desdites branches. Une seconde armature transverse portée de manière à pivoter sur la première branche entre deux positions stables, la seconde armature transverse étant en contact avec des secondes extrémités desdites au moins première et seconde branches dans une position stable de fermeture. Au moins une bobine d'actionnement est destinée à générer un flux magnétique de déplacement pour favoriser le déplacement de la seconde armature transverse d'une position stable d'ouverture vers la position stable de fermeture. L'invention est aussi relative à un contacteur comportant un actionneur selon l'invention et au moins un contact mobile destiné à collaborer avec un contact fixe. Un mécanisme d'entrainement est destiné à déplacer le contact mobile d'une position d'ouverture vers une position de fermeture. ETAT DE LA TECHNIQUE Des actionneurs électromagnétiques rotatifs sont généralement utilisés pour manoeuvrer des éléments mécaniques de commande. Tels que décrits dans les demandes de brevet (EP 0836212B1, FR 2884039), lesdits éléments mécaniques de commande peuvent être destinés à la commande d'ouverture ou de fermeture des contacts d'un dispositif de commutation. Selon un mode de réalisation connu et représenté sur la figure 1, l'actionneur bistable comprend un circuit magnétique composé d'une culasse magnétique 10 et d'une armature transverse 11. Ladite armature transverse 11 est portée de manière à pivoter sur une branche externe du circuit magnétique en forme de E entre deux positions stables. Ainsi, de manière plus générale, l'actionneur comporte une pièce mobile susceptible d'occuper deux états : un premier état correspondant à la position « circuit fermé » dans laquelle une pièce mobile est en contact avec au moins deux branches d'une carcasse magnétique et un second état correspondant à la position « circuit ouvert ». A titre d'exemple, chaque position stable de l'armature 11 correspond à un état électrique ouvert ou fermé de contacts électriques d'un dispositif de coupure. Les actionneurs ayant une telle structure magnétique à armature pivotante font preuve d'une bonne stabilité mécanique, et permettent de réduire l'encombrement. Pour passer de la position « circuit ouvert » à la position « circuit fermé », une bobine d'actionnement 2 est alimentée pour fournir un flux magnétique de déplacement (Pd provoquant alors le déplacement en rotation de l'armature transverse 11. Une importante partie du flux magnétique généré par la bobine, passe majoritairement par un entrefer E important lié à la course de la partie mobile de l'actionneur. En termes de consommation électrique, ces actionneurs rotatifs présentent l'inconvénient d'être relativement peu efficaces. En effet, la réluctance du circuit magnétique vue de ladite bobine d'actionnement 2 est relativement importante. En fonction de la structure magnétique du circuit magnétique 1, la réluctance est fortement dépendante de la taille de l'entrefer E entre l'armature transverse 11 et la culasse magnétique 10. Or, pour passer de la position « circuit ouvert » à la position « circuit fermé », les ampères-tours nécessaires à la production d'un flux magnétique de déplacement suffisant pour annuler le flux magnétique de maintien Om généré par l'aimant 3 sont proportionnels à la réluctance vue de la bobine d'actionnement 2. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique, de manière à proposer un actionneur rotatif comportant des efforts de fermeture importants. Les secondes extrémités desdites au moins première et seconde branches de la culasse magnétique de l'actionneur selon l'invention comportent respectivement une zone de contact avec la seconde armature transverse, zone de contact ayant un profil défini par ligne ayant au moins deux tronçons juxtaposés. De préférence, la culasse magnétique comporte une troisième branche, lesdites branches étant reliées entre elles par la première armature transverse via des premières extrémités desdites branches. Selon un mode de développement de l'invention, le profil de chaque zone de contact entre la seconde armature transverse et les secondes extrémités des 10 branches comporte au moins une ligne brisée ayant au moins deux tronçons juxtaposés. De préférence, le profil d'au moins une zone de contact comporte au moins une ligne brisée ayant trois tronçons juxtaposés, un tronçon principal délimité par deux tronçons secondaires, lesdits tronçons secondaires étant parallèles. 15 Avantageusement, lesdits au moins deux tronçons sont linéaires. Selon un mode particulier de l'invention, la seconde armature transverse est relié à la première branche de la culasse magnétique par un entrefer rotulant, l'entrefer rotulant étant constant quelle que soit la position de l'armature transverse par rapport à la culasse magnétique. 20 De préférence, l'actionneur selon l'invention comporte une bobine d'actionnement enroulée autour de la seconde branche centrale de la culasse magnétique. Selon une variante de réalisation, l'actionneur comporte deux bobines d'actionnement enroulées respectivement autour de la première et troisième 25 branche externe de la culasse magnétique. Avantageusement, les première, seconde et troisième branches sont disposées de manière à ce que la culasse magnétique ait une section en forme de E. La seconde armature transverse de l'actionneur du contacteur selon l'invention comporte une partie saillante apte à déverrouiller le mécanisme d'entrainement du contacteur et déplacer le contact mobile d'une position d'ouverture vers une position de fermeture. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique en coupe, dans une position ouverte, d'un actionneur rotatif bistable selon l'état de l'art ; - la figure 2 représente une vue schématique, dans une position ouverte, d'un actionneur rotatif selon un premier mode de réalisation ; - la figure 3 représente une vue schématique, dans une position ouverte, d'un actionneur rotatif selon un second mode de réalisation ; - la figure 4 représente une variante de réalisation d'un actionneur rotatif selon la figure 1 ; - la figure 5 représente une vue schématique d'un contacteur électrique selon un premier mode de réalisation. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION Selon les modes de réalisation de l'invention tel que représenté sur la figure 2, 20 l'actionneur rotatif comprend un circuit magnétique possédant une culasse magnétique 10. Ladite culasse magnétique 10 comporte au moins une première et seconde branches 10A, 10B reliées entre elles par une première armature transverse 12 reliant des premières extrémités desdites branches. 25 Ladite culasse magnétique 10 comporte une seconde armature transverse 11 portée de manière à pivoter sur la première branche 10A entre deux positions stables. Une zone de contact située au point de pivotement entre la seconde extrémité de ladite première une branche 10A et la seconde armature transverse 11 comporte au moins une réluctance équivalente dite de glissement Rg. Selon un mode particulier de réalisation tel que représenté sur la figure 4, la seconde armature transverse 11 est reliée à la première branche de la culasse magnétique par un entrefer dit rotulant. L'entrefer rotulant tel représenté est constant quelle que soit la position de l'armature transverse 11 par rapport à la culasse magnétique 10. Ainsi sur une surface d'entrefer contrôlée, une partie de la réluctance équivalente dite de glissement Rg est alors constante au cours du déplacement de ladite armature transverse. Cet entrefer permet de réaliser un effort de maintien entre la culasse et l'armature en rotation. La zone de contact entre les deux pièces peut être réalisée notamment par une pièce moulée calibrée ou un traitement de surface approprié pour faciliter le glissement et/ou calibrer également l'entrefer. Cette fonction d'entrefer rotulant peut être assurée par une imbrication d'une extrémité de l'armature transverse 11 dans la culasse 10. L'armature transverse comporte alors une protubérance arrondie et ayant un rayon dimensionné de telle manière que les forces de collage magnétique s'exercent de façon à auto centrer pour maintenir ces deux pièces sans modifier le couple de fermeture. Ce positionnement peut être aussi facilité par le positionnement d'une agrafe de maintien 21 créant une liaison mécanique élastique entre la culasse magnétique 10 et l'armature transverse 11. La seconde armature transverse 11 est en contact avec des secondes 20 extrémités desdites au moins première et seconde branches 10A, 10B dans une position stable de fermeture. L'actionneur rotatif comporte au moins une bobine d'actionnement 2 générant un flux magnétique de déplacement 1)d destiné à déplacer la seconde armature transverse 11 d'une position stable d'ouverture vers la position stable de 25 fermeture. Selon un mode de réalisation, la bobine d'actionnement 2 est enroulée autour de la seconde branche 10B de la culasse magnétique 10. Selon un mode préférentiel de réalisation, le profil de chaque zone de contact entre la seconde armature transverse 11 et les secondes extrémités desdites au moins première èt seconde branches 10A, 10B comporte au moins une ligne 30 ayant au moins deux tronçons juxtaposés. Autrement dit, les secondes extrémités desdites au moins première et seconde branches comportent respectivement une zone de contact avec la seconde armature transverse ayant un profil défini par 2972844 ligne ayant au moins deux tronçons juxtaposés. Selon les modes de réalisation de l'invention, le développement du profil de chaque zone de contact permet d'obtenir des surfaces d'entrefer plus importantes que celle présente sur des actionneurs connu. Ce type de solution est 5 particulièrement avantageux lorsque l'épaisseur de la culasse magnétique est faible pour des besoins d'encombrement. La faible épaisseur recherchée pour l'actionneur est compensée par l'optimisation des profils de l'entrefer qui augmente la surface de travail Afin de réduire l'encombrement de l'actionneur, la bobine d'actionnement 10 recouvre une partie de la seconde armature transverse quand cette dernière est dans une position stable de fermeture. Comme représenté sur la figure 2, la seconde armature transverse 11 comporte alors de préférence au moins première et seconde branches 11A, 11 B. Le profil de chaque zone de contact entre la seconde armature transverse 11 et 15 les secondes extrémités des branches comporte au moins une ligne brisée ayant au moins deux tronçons juxtaposés. Avantageusement, le profil d'au moins une zone de contact comporte au moins une ligne brisée ayant au moins trois tronçons juxtaposés. A titre d'exemple de réalisation, le profil comporte de préférence un tronçon principal délimité par deux tronçons secondaires, lesdits tronçons secondaires étant sensiblement parallèles. La présence des tronçons secondaires permet d'éviter des effets de pointe pouvant être à l'origine de phénomènes de saturation locale du circuit magnétique au niveau de ces pointes. En effet, la mise en vis-à-vis d'un tronçon secondaire d'une branche de la culasse magnétique avec un tronçon secondaire présent sur la seconde armature transverse 11 autorise une surface d'échange plus grande pour le passage du flux magnétique. Selon un mode particulier, lesdits au moins deux tronçons sont avantageusement linéaires. Selon un autre mode de réalisation de l'invention tel que représenté sur les 30 figures 3 et 4, l'actionneur rotatif comprend une culasse magnétique 10 comportant une troisième branche 10C. Lesdites branches sont reliées entre elles par la première armature transverse 12 manque repère via des premières extrémités desdites branches. A titre d'exemple de réalisation, la troisième branche 10C est de préférence parallèle à la première et seconde branche 10A, 10B. La troisième branche 10C est alors disposée de manière à ce la culasse magnétique 10 ait une section en forme de E. La présence d'un troisième l'entrefer entre la seconde extrémité de la troisième branche 10C et la seconde armature transverse 11 permet d'obtenir un effort additionnel en fin de fermeture. Cet effort additionnel conduit à un effet avalancheux qui peut être utilisé par exemple pour briser une soudure présente entre les contacts d'un contacteur. Selon une variante de réalisation non représentée, l'actionneur comporte deux bobines d'actionnement enroulées respectivement autour de la première 10A et troisième branches 10C externe de la magnétique 10 en forme de E. Comme représenté sur la figure 5, l'invention est aussi relative à un contacteur 100 comportant un actionneur tel que défini ci-dessus. Le contacteur comporte en outre au moins un contact mobile destiné à collaborer avec un contact fixe. Un mécanisme d'entrainement est apte à faire déplacer le contact mobile d'une position d'ouverture vers une position de fermeture. Selon un mode préférentiel de réalisation, le déplacement d'une position d'ouverture vers une position de fermeture de l'actionneur actionne le mécanisme d'entrainement du contact mobile. La seconde armature transverse 11 comporte une partie saillante 111 apte à déverrouiller le mécanisme d'entrainement du contacteur. De préférence, le contacteur selon l'invention comporte un pont de contact mobile destiné à collaborer avec deux contacts fixes reliés respectivement à des bornes de raccordement. Selon une variante non représentée, le circuit magnétique peut comporter un aimant générant un flux magnétique de maintien destiné à maintenir la seconde armature transverse dans une des deux positions stables. Le flux magnétique de déplacement est destiné à s'opposer à un flux magnétique de maintien. REVENDICATIONS1. Actionneur rotatif comprenant : - un circuit magnétique possédant une culasse magnétique (10) comportant au moins une première et seconde branche (10A, 10B) reliées entre elles par une première armature transverse (12), la première armature transverse (12) reliant des premières extrémités desdites branches ; ^ une seconde armature transverse (11) portée de manière à pivoter sur la première branche entre deux positions stables, ladite seconde armature transverse étant en contact avec des secondes extrémités desdites au moins première et seconde branches dans une position stable de fermeture - au moins une bobine d'actionnement (2) destinée à générer un flux magnétique de déplacement ((Pd) pour favoriser le déplacement de la 15 seconde armature transverse (11) d'une position stable d'ouverture vers la position stable de fermeture, actionneur caractérisé en ce que les secondes extrémités desdites au moins première et seconde branches (10A, 10B) comportent respectivement une zone de contact avec la seconde armature transverse (11), zone de contact 20 ayant un profil défini par ligne ayant au moins deux tronçons juxtaposés. 2. Actionneur rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la culasse magnétique (10) comporte une troisième branche (10C), lesdites branches étant reliées entre elles par la première armature transverse via des premières extrémités desdites branches. 25 3. Actionneur rotatif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le profil de chaque zone de contact entre la seconde armature transverse (11) et les secondes extrémités des branches (10A, 10B, 10C) comporte au moins une ligne brisée ayant au moins deux tronçons juxtaposés. 4. Actionneur rotatif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le profil 30 d'au moins une zone de contact comporte au moins une ligne brisée ayant atrois tronçons juxtaposés, un tronçon principal délimité par deux tronçons secondaires, lesdits tronçons secondaires étant parallèles. 5. Actionneur rotatif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits au moins deux tronçons sont linéaires. 6. Actionneur rotatif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde armature transverse (11) est relié à la première branche (10A) de la culasse magnétique (10) par un entrefer rotulant, l'entrefer rotulant étant constant quelle que soit la position de l'armature transverse (11) par rapport à la culasse magnétique (10). 7. Actionneur bistable selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une bobine d'actionnement (2) enroulée autour de la seconde branche (10B) centrale de la culasse magnétique (10). 8. Actionneur bistable selon l'une quelconque des revendications précédentes 2 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte deux bobines d'actionnement enroulées 15 respectivement autour de la première et troisième branches (10A, 10C) externe de la culasse magnétique (10). 9. Actionneur rotatif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première, seconde et troisième branches (10A, 10B, 10C) sont disposées de manière à ce que la culasse magnétique (10) ait une 20 section en forme de E. 10. Contacteur (100) comportant - un actionneur selon les revendications précédentes, - au moins un contact mobile (5A) destiné à collaborer avec un contact fixe (5B), 25 - un mécanisme d'entrainement (50) du contact mobile (5A) d'une position d'ouverture vers une position de fermeture, contacteur caractérisé en ce que la seconde armature transverse (11) de l'actionneur comporte une partie saillante (111) apte à déverrouiller le mécanisme d'entrainement (50) du contacteur et déplacer le contact mobile 30 (5A) d'une position d'ouverture vers une position de fermeture.