Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
~25l69~q
L'invention se rapporte a un électro-aimant polarisé compor-
tant :
- une bobine apte à être alimentée en cou:rant continu,
- un noyau magnétisable qui est mobile entre deux positions
extrêmes longitudinales alternativement occupées grâce à un
glissement à l'intérieur de la carcasse de cette bobine, et
qui présente deux épanouissements polaires externes opposés
s'étendant transversalement par rapport à l'axe de la bobine,
- une culasse fixe présentant axialement, de part et d'autre de
chaque épanouissement une paire de prolongements polaires
ayant des polarités magnétiques opposées gui leur sont confé-
rées par des moyens magnétiques permanents placés entre eux
et orientés de facon que leurs axes magnétiques soient paral-
lèles au dit axe,
lesdits épanouissements venant en coopération avec ces prolon-
20 gements de facon telle que, pour chacune des deux positionsextremes, le flux magnétique envoyé par ces moyens magnétiques
à travers le noyau soit de sens inverse.
Ces électro-aimants présentent un grand intérêt pour l'action-
nemen~ des interrupteurs de relais ou de contacteurs où l'on
souhaite une bonne sensibilité et/ou une économie de courant.
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~2Sg;9æ7
Un électro-aimant présentant la structure déinie ci-dessus
est r par exemple, connu par le brevet français N 1 603 300 où
il est appli~ué à un relais polarisé effectuant la commutation
de courants faibles.
Dans un tel relais polarisé, la mise en ~uvre d'un aimant
permanent de forme annulaire et celle d'un noyau cylindrique,
aux extrémités duquel sont associés concentriquement deux
disques parallèles, procure une symétrie des attractions et
10 répulsions magnétique qui se répercute parallèle~ent sur le
coulissement du noyau à l'intérieur de la bobine ; ce relais
présente toutefois l'inconvénient de nécessiter la mise en
~uvre de deux aimants permanents pour magnétiser les trois
pièces distinctes constituant avec eux la culasse fixe du
relais. ~e plus, la situation latérale et totalement excentri-
que des aimants qui donne à l'ensemble une forme plate de
faible épaisseur, définit des proportions qu'il est dif~icile
d'utiliser dans certaines applications. Dans ce relais connu,
l'utilisation des deux aimants et des trois pièces a été rendue
2~ nécessaire par le fait que ces pièces jouent un rôle accessoire
qui est celui de participer avec le noyau à la constitution
d'un interrupteur pour courants faibles ; à cet effet, les
aimants permanents font appel à des céramiques isolantes pour
établir un isolement galvanique entre les trois pièces.
L'invention se propose d'apporter à ce relais connu, des
perfectionnements visant à simplifier sa structure lorsque le
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~2~
noyau est associé directement ou indirectement à un interrup-
teur séparé nécessitant, pour sa commutat:ion, l'exercice d'une
Eorce plus élevée, tout en conservant ].es avantages dont il
peut bénéficier, relativement à la génération des forces
d'appel parfaitement concentriques à la bobine.
Selon l'invention le but visé est atteint grâce au ~ait que
deux paires de prolongements, de même premier signe, placées
symétriquement par rapport à l'axe de la bobine font partie
10 d'une même première pièce de canalisation de flux rectangulaire
entourant une seconde pièce de canalisation de flux qui relie
entre eux deux autres paires de prolongements symétriques ayant
des signes opposés au premier et qui entoure une bobine dont la
carcasse se trouve sensiblemen~ traversée par les axes magnéti-
ques d'aimants permanents disposés au même niveau axial entre
des branches de canalisation de flux transversales.
D'autres particularités de l'invention visant l'obtention d'un
fonctionnement monostable respectivement celle d'un appareil
20 aisé à monter, ainsi que des variantes de réalisation, seront
mieux comprises à la lecture de la description ci-après, avec
référence aux dessins annexés, dans lesquels :
Les figures 1 et 2 représentent en perspective deux
électro aimants selon l'invention, ne se différenciant
l'un et l'autre que par les dispositions relatives des
deux pièces de canalisation de flux ;
~25~
La figure 3 montre une vue en élévation de l'électro-
aimant selon la figure 1 ;
La figure 4 .illustre, dans une demi vue coupée en éléva-
tion, un électro aimant présentant la constitution
générale visible à la figure 1, mais ou des premières
mesures particulières sont prises pour lui conférer un
caractère monostable ;
La Eigure 5 montre dans une vue en perspective avec
arrachement au quart, un électro-aimant ayant une consti-
tution voisine de celle visible à la figure 1, mais où
des secondes mesures particulières sont prises pour lui
conférer un caractére monostable :
Les figures 6, 7, 8 représentent, dans une vue en éléva-
tion coupée par un plan axial, une vue de coté, et une
vue de dessus en demi-coupe, un électro-aimant dans
lequel sont précisés des moyens d'assemblage de ses
différents organes ; et
La figure 9 montre, dans une demi-vue en élévation, une
pièce moulée servant de carcasse de bobine, de support
pour ses bornes, et de moyen d'assemblage avec le circuit
magnétique fixe.
~5~2~
Des positions d'éléments de l'électro-aimant 1 représenté à la
fi~ure 1, étant dé:Einis par rapport à un axe de symétrie,
celui-ci a été représenté par XX' qui constitue egalement l'axe
longitudinal du logement interne 4 d'une carcasse ~ recevant un
bobinage 3 ; dans ce logement coulisse, entre deux positions
extrêmes opposées, un noyau magnétisable 5 dont deux extrémités
6 et 7 sont partiellement visibles sur la figure ; l'extrémité
6, qui dépasse de la joue l~ de la carcasse reçoit une première
palette magnétisable 8 ayant deux épanouissements polaires
10 transversaux externes et symétriques 9, 10, tandis qu'une
seconde palette ll magnétisable, ayant deux épanouissements
polaires transversaux externes et symétriques 12, 13, se trouve
placée sur le noyau entre une joue 14 de la carcasse 2 et
l'extrémité 7, cette dernière étant par exemple utilisée pour
eEfectuer la commande d'un interrupteur non representé ;
l'appareil ne serait pas changé si le noyau 5 au lieu de
s'arrêter au niveau de la seconde palette était prolongé par
une extension pour effectuer une commande mécanique. Le noyau
et ses deux palettes constituent la pièce mobile de l'électro-
20 aimant et il est clair que la distance séparant les deux palet-
tes autorise leur déplacement longitudinal entre les deux
positions extrêmes opposées.
Dans l:une des positions extrêmes, la palette ll repose sur une
branche transversale 16 externe appartenant à une première
pièce de canalisation de flux 17 en forme de cadre rectangulai-
re, tandis que la palette 8 repose sur une branche transversale
~25~92~
interne 18 d'une seconde pièce de canalisation de flux en forme
de cadre 19 qui est entourée parallèlement par la première et
qui entoure a son tour la carcasse de la bobine. On voit sur la
figure qu'une autre branche interne 20 es~ placée en regard de
la branche interne 18 du cadre 19 et qu'une autre branche
interne 21 de ce cadre est placée en regard des branches exter-
nes 20 respectivement l6, de sorte que chaque palette se trouve
placée entre deux branches parallèles. Ces branches constituent
des paires de prolongements polaires transversaux 20a, ~Ob res
10 pectivement 16a, 16b et 18a, 18b respectivement 21a, 21b ainsi
que cela apparaitra à la figure 3.
Il va de soi que, au moins les branches internes, et respec~
tivement une branche externe comportent des ouvertures axiales,
non représentées pour ne pas alourdir la figure, afin de
permettre le passage du noyau, respectivement du prolongement
7.
Deux aimants permanents 22 et 23 sont placés symétriquement par
20 rapport à l'axe XX' entre les branches 20 et 18 de fa~con telle
que leurs pôles magnetiques de même signe soient appliqués
contre une même branche et que leur axe de magnétisation NS,
N'S1, qul sont tous deux parallèles a l'axe, traversent sensi-
blement la carcasse de la bobine. Il en résulte une diminution
de l'encombrement et une différence de longueur de fer que doit
parcourir le flux de l'aimant pour circuler vers les faces 18
20 d'une part et 16, 21 d'autre part.
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.
~L2~ 2~7
Les deux branches internes présentent, par suite, une même
polarité magnétique, d'un certain signe, tandis que les deux
branches externes présentent à leur tour une même polarité
magnétique de signe opposé au précédent.
On observe que le dispositif qui vient d'être décrit possède
deux états stables, définis par les positions extremes du
noyau; pour lesquels, en l'absence d'excitation de la bobine,
le noyau peut être traversé par deux flux de sens opposé qui
10 sont fournis par les aimants permanents et qui sont transmis
alternativement par les pièces de canalisation de flux. Dans le
second état stable opposé à celui de la figure 1 la palette 8
passe entre les aimants et vient s'appliquer sur la branche 20,
tandis que la palette 11 s'applique sur la branche 21.
Lorsqu'un courant continu (ou redressé~ de sens convenable est
envoyé dans la bobine par ses deux bornes 24, 24', le flux de
commande développé par celle-ci va s'opposer au flux permanent
traversant le noyau ; si ce flux de commande est d'intensité
20 suffisante, le noyau va se déplacer axialement pour prendre une
position extrême opposée.
Il est clair qu'un fonctionnement identique sera vbtenu si deux
autres aimants, tels que les aimants 22, 23 sont placés, de
façon analogue, entre les branches 16 et 21 pour que leurs flux
soient additifs ; toutefois dans ce cas les longueurs de fer à
traverser sont les mêmes. On voit également que le fonctionne-
.
~5i6~
ment reste le même si l'on fait pivoter, par exemple, la piècede canalisation de f:Lux 19' d'un quart de tour par rapport à la
piece 17 et autour de l'axe XX', voir ~igure 2.
On con~oit également que le flux permanent puisse encore être
canalisé si l~une des cloisons 25 ou 26 ou 27 ou 28 doit être
enlevée pour des raisons particulières ou réduite en section à
condition que subsistent l'une d'entr'elles pour relier, dans
chaque cadre, les branches latérales qui forment des prolonge-
10 ments transversaux nécessaires à l'établissement d'un flux autravers des épanouissements des palettes, et ensuite du noyau.
Dans le mode de réalisation illustré a la figure 4, où les
pièces ayant les mêmes fonctions portent les mêmes repères, un
prolongement 30 du noyau porte une troisième palette 31 exté-
rieure au cadre 17 qu.i est éloignée de la branche 20 pour une
position de repos R où le noyau est déplacé vers la gauche et
qui s'y plaque pour la position extrême de travail T opposée
représentée sur cette figure, alors que la palette 8 n'atteint
20 pas la branche 18. Il est clair, que pour cette dernière posi-
tion un circuit magnétique de faible réluctance (comprenant la
branche 18, la palette 8, le prolongement 30, la palette 31 et
la branche 20) va se trouver placé en parallèle avec un circuit
comprenant la branche 18 , le noyau 5, la palette 11 et les
cloisons externes 27, 28 de la pièce de canalisation de ~lux 17
et va shunter ainsi le flux développé par les aimants perma-
nents, de sorte que les forces d'attraction exercées sur les
~51Ei~
palettes pour cette position n'auront plus la même intensité si
des phénomènes de saturation apparaissent par exemple dans la
branche 18. Par suite, à la disparition dans la bobine, du
courant d'excitat.ion qui a été nécessaire pour amener les
palettes dans cette position T, des attractions de sens inver-
ses pourront s'exercer sans effet de rémanence entre les palet-
tes et les branches 20, respectivement 21 pour ramener l'arma-
ture mobile constituée par l'ensemble des pièces 5, 8, 11 à la
position de repos R.
Le fonctionnement de cet électro-aimant présente donc une
caractéristique monostable qui peut avantageusement etre
utilisée pour la commande d'appareils du type relais ou contac-
teur.
Dans une variante d'électro-aimant monostable visible à la
figure 5, une faible réluctance parallèle pourrait également
etre procurée par une troisième palette 33, placée sur un
prolongement 34 du noyau 5' situé entre les branches 15', 21l
20 de façon à se placer dans le plan de la branche 21' à travers
une ouverture 35 de celle-ci légèrement plus grande alors que
la palette 11' est, elle, placée extérieurement à la branche
16'~ Cette variante provoque toutefois l'apparition de forces
d'attraction transversales sur la palette 33O Dans l'autre
position le circuit magnétique est fermé grâce au contact des
palettes 8', 33 contre les branches 18' respectivement 16'.
~256~
Enfin, on peut également adjoindre au noyau, un ressort
d'assistance tel que 36 pour fournir une force axiale F suscep
tible d'améliorer le caractère monostable du dispositif.
Un exemple de réalisa-tion de l'électro-aimant, selon l'inven-
tion qui est visible aux figures 6, 7, ~, et dont la mise en
~uvre peut être étendue à l'un des quelconques modes de réali-
sation présentés, a été plus spécialement: adapté à celui de la
figure 1.
Cet exemple fait particulièrement appel à une pièce moulée
synthétique 70 jouant le rôle de la carcasse de la bobine et
procurant des moyens d'association aptes à appliquer fermement
les faces polaires des aimants permanents contre les branches
des pièces conductrices de flux.
La carcasse 40 de la bobine 41 présente un alésage 42, dont les
extrémités sont ajustées pour guider le noyau 43, et deux joues
transversales 44, 45. L'une de ces joues 45 peut comporter une
20 saillie de faible hauteur 46 pour assurer son centrage dans une
ouverture 47 de la pièce de guidage de flux interne 48, tandis
que la joue 44 de forme générale rectangulaire présente à
chacun de ses quatre sommets une colonne longitudinale élasti-
que dont deux 49, 50 sont visibles à la figure 6.
Ces colonnes qui embrassent à leur base 51, 52 la branche
interne 53, et peuvent se centrer par rapport à celle-ci grâce
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à des encoches telles que 54, voir aussi figure 7, présentent à
leurs extrémités respectives un crochet tel que 55 ou 56 qui
s'étend au-delà de la branche externe 57 de guidage de flux.
Les aimants permanents 58, 59 qui sont placés entre ces bran-
ches parallèles sont maintenus en ferme contact avec celles-ci,
grace à une force longitudinale développée par les colonnes
entre les crochets e-t la surface extérieure 60 de la joue 44 ;
ces memes colonnes, qui limitent un mouvement radial centrifuge
10 des aimants, peuvent comporter des portions de logements tels
que 61 pour opérer un guidage latéral des aimants, voir aussi
figure 8.
Un maintien complémentaire des aimants destinés à empêcher leur
déplacement vers l'axe central, ainsi qu'à procurer un guidage
angulaire de la position des palettes 67, 68, peuvent être
assurés par une pièce de guidage annexe 62, voir figure 6, qui
vient se placer sur l'une ou l'autre des branches 57 ou 53 et
présente des colonnettes ou parois parallèles à l'axe telles
20 que celles réprésentées en 63 à la figure 3. Dans le mode
d'exécution représenté, où la pièce 62 est rendue solidaire de
la branche 57 ces colonnettes qui traversent des ouvertures 64,
64' de la branche externe 57, voir figure 7, font partie d'une
même plaquette ~5 percée d'une ouverture pour permettre le
passage d'un prolongement 66 du noyau prévu pour transmettre
les mouvements.
:L~5~!~2~
Si ce prolongement est attelé a un porte-contact dont les
mouvements sont guidés angulairement et si les branches 53, 57
portent, en regard des surfaces polaires, des aimants, des
dépressions planes empêchant leur dép~alcement vers l'axe, on
pourra se dispenser d'utiliser la pièce annexe 62~
Sur les figures 6 à 8, les proportions de la course des palet~
tes par rapport aux autres dimensions n'ont pas été respectées,
afin d'aérer le dessin et de mieux rend:re visible les détails
10 de structure.
Le montage de cet électro-aimant est efectué de la façon
suivante :
- la pièce 70 est d'abord munie de son noyau et de ses palet-
tes, celles-ci étant par exemple rivées ou emmanchées à force
sur le noyau ;
- la carcasse de bobine est ensuite remplie de fil, puis ses
extrémités sont raccordées aux bornes prévues a cet effet ;
pendant cette opération, le maintien de la pièce 70 sur la
machine à bobiner est avantageusement opéré grâce aux cro-
chets 55, 57 ;
- la pièce 70 est ensuite introduite latéralement dans la pièce
de guidage de flux interne 71 et du côté G ou manque l'une des
parois longitudinales ; cette introduction est facilitée par
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exemple grace à des entailles 72, 73 pratiquées sur les
branches internes, dans le prolongement des ouvertures de
passage 72', 73' qui sont traversées par le no~au 43 ;
- l'ensemble de la pièce 70 et de la pièce 71 est ensuite
engagé, en travers, voir direction ~ figure 6, vers la bran-
che externe 57 de la pièce de guidage de flux 71 et munie de
ses aimants ; cet engagement peut être facilité par une
entaille latérale 75 de la branche 57 assurant au prolonge-
ment 66 un passage plus aisé, voir figure 7 ;
- après mise en alignement coaxial des deux pièces 74 et 71
cette dernière est poussée axialement pour ~ue s'effectue
l'accouplement des crochets 55, 57 avec les bords de la bran-
che externe 57 ;
- la pièce 62 est, le cas échéant, mise en place.
Les moyens de raccordement des extrémités 78 du fil de la
20 bobine 3, voir figure 9, peuvent avantageu~ement être rapportés
sur deux des colonnes telles que 79 appartenant à la pièce
moulée 70', sous forme de cosses à souder, de bornes à vis, ou
de plages métalliques rigides ou souples 80 aptes à opérer une
liaison électrique par pression et/ou glissement ; la figure 9
montre cette dernière solution ; le cas échéant, des bornes
peuvent être placées aux extrémités des crochets n'entrant pas
en contact avec la branche externe.
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Le maintien latéral de la pièce 71 à l'intérieur de la pièce
74, qui peut être assuré par la coopération des colonnes et des
crochets avec des encoches 54 et 81 appartenant respectivement
à ces deux pièces, peut être complété par le contact de bossa-
ges de la pièce 70 tels que 82, 83, B4, 85 avec les cloisons
longitudinales 86, 87 de la pièce 74, voir figure 8.
