ACTIONNEUR ÉLECTROMAGNÉTIQUE ET CONTACTEUR ÉLECTRIQUE COMPRENANT UN TEL ACTIONNEUR

Description

[0001] La présente invention concerne un actionneur électromagnétique pour un contacteur électrique, ainsi qu'un contacteur électrique comprenant un tel actionneur électromagnétique.

[0002] Dans le domaine des réseaux de distribution, des contacteurs et des actionneurs électromécaniques, une commutation synchrone de l'actionneur est intéressante car elle permet de réduire les contraintes sur une charge, connectée au contacteur, et également sur les réseaux de distribution, auxquels sont reliés les contacteurs pour l'alimentation des charges. La commutation synchrone est également intéressante pour réduire les contraintes sur les contacts électriques du contacteur et ainsi réduire l'usure de ceux-ci. Pour la commutation synchrone, il est nécessaire d'avoir un temps de commutation stable afin de connaître précisément l'instant de commutation.

[0003] Pour les contacteurs électriques avec actionneur électromagnétique à aimant, le champ magnétique d'une bobine est utilisé pour piloter la commutation de l'actionneur entre une position de fermeture et une position d'ouverture. Les temps de commutation dépendent alors fortement de l'effort mécanique associé au champ généré qui est lui-même fonction de la tension d'alimentation et de la température de la bobine. Il est connu, afin d'avoir des temps de commutation stables, d'utiliser une électronique de commande avec un régulateur pour piloter le courant d'alimentation de la bobine. Cela engendre des coûts supplémentaires et augmente l'encombrement de l'actionneur

[0004] Un autre inconvénient des actionneurs électromagnétiques à aimant connus est le phénomène de cloche, ou rebouclage magnétique, selon lequel, pour des valeurs élevées du champ magnétique, la force magnétomotrice produit un couple opposé à celui recherché.

[0005] Le document FR-A-2 793 944 décrit un actionneur comprenant une armature reliée mécaniquement à une tige d'actionnement, mobile en rotation entre deux butées, qui est retenue dans une position de repos par deux aimants permanents. L'actionneur comprend également deux bobines électromagnétiques dont le champ magnétique généré est susceptible de s'opposer à la force des aimants de manière à entraîner l'armature vers l'une de ses deux positions actives, l'actionneur étant un actionneur dit bistable.

[0006] Il est également connu, par exemple du document FR-A-2 951 316, d'utiliser une seule bobine et un seul aimant, l'aimant pivotant autour d'une extrémité d'une branche centrale d'une culasse magnétique et entre deux positions stables, dans lesquelles l'aimant est en contact avec deux extrémités de deux branches externes de la culasse, la culasse ayant une section en forme de E. La bobine est enroulée autour de la branche centrale de la culasse. Le flux généré par la bobine permet de déplacer l'aimant dans l'une des deux positions stables.

[0007] Le document FR-A-2 849 712 divulgue un actionneur avec un noyau magnétique selon le préambule de la revendication 1 ayant une section de forme de U et un aimant mobile en rotation par rapport au noyau. L'actionneur présente un entrefer principal de largeur sensiblement constante tout au long de la course de l'aimant et deux entrefers secondaires de largeur variable en fonction de ladite course.

[0008] Toutefois, ces différents des actionneurs de l'état de la technique présente des temps de commutation de valeur variable, et il est alors délicat d'anticiper la fermeture du contacteur pour minimiser les contraintes sur la charge.

[0009] Le but de l'invention est donc de proposer un actionneur électromagnétique bistable pour lequel les temps de commutation varient très peu, c'est-à-dire de l'ordre de la milliseconde, d'une commutation à la suivante.

[0010] A cet effet, l'invention concerne un actionneur électromagnétique pour un contacteur électrique selon la revendication 1, l'actionneur comprenant un noyau magnétique comportant des première et deuxième surfaces de butée, deux branches latérales, chaque branche latérale comportant une première extrémité et une deuxième extrémité, les premières extrémités étant reliées entre elles par une branche centrale. L'actionneur comprend également une bobine électromagnétique enroulée autour de la branche centrale du noyau et apte à générer un flux magnétique, dit flux bobine, à travers le noyau. De plus, l'actionneur comprend un organe aimanté comportant un aimant permanent et au moins une partie métallique, l'organe aimanté étant apte à générer un flux magnétique, dit flux aimant, et comportant des première et deuxième surfaces de contact, l'aimant étant mobile par rapport au noyau entre une première position dans laquelle la première surface de contact est en appui contre la première surface de butée et une deuxième position dans laquelle la deuxième surface de contact est en appui contre la deuxième surface de butée, l'espacement entre la première surface de contact et la première surface de butée formant un premier entrefer et l'espacement entre la deuxième surface de contact et la deuxième surface de butée formant un deuxième entrefer. Enfin, l'aimant est configuré pour être dans l'une des première et deuxième positions en l'absence de flux bobine. Conformément à l'invention, l'aimant est séparé, en dehors des surfaces de contact et de butée, de chaque branche latérale par un écartement latéral respectif, chaque écartement latéral étant apte à dévier le flux aimant et le flux bobine vers un entrefer correspondant.

[0011] Grâce à l'invention, chaque écartement latéral dévie le flux aimant et le flux bobine vers un entrefer correspondant. De plus, le flux bobine sert principalement à orienter le flux aimant vers l'un des deux entrefers, tandis que le flux aimant génère un effort de maintien dans les positions stables et un effort moteur pour la commutation. Par conséquent, les efforts moteurs et les efforts de maintien dépendent peu du flux bobine, et sont alors peu sensibles aux variations d'une tension d'alimentation de la bobine et/ou de la température de la bobine.

[0012] L'actionneur selon l'invention permet alors d'éviter des variations trop importantes des temps de commutation d'une commutation à la suivante, ce qui facilite une commutation synchrone comme décrit précédemment.

[0013] Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel actionneur électromagnétique comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises selon toute combinaison techniquement admissible :

• Chaque deuxième extrémité est pourvue d'une surface de butée respective parmi les première et deuxième surfaces de butée.
• Le noyau est symétrique par rapport à un plan de symétrie, le plan de symétrie étant sensiblement perpendiculaire à la branche centrale.
• L'organe aimanté a une section globalement en forme de rectangle suivant un plan perpendiculaire au plan de symétrie.
• L'organe aimanté a une section globalement en forme de T ou de croix suivant un plan perpendiculaire au plan de symétrie.
• Les premier et deuxième entrefers sont symétriques par rapport au plan de symétrie.
• Lorsque l'organe aimanté est à mi-chemin entre ses première et deuxième positions, la longueur de chaque espacement selon une direction perpendiculaire au plan de symétrie est inférieure ou égale à la moitié de la longueur de chaque écartement latéral selon ladite direction.
• Les deux branches latérales comportent chacune une saillie s'étendant sensiblement parallèlement à la branche centrale et l'espacement entre les deux saillies forme un troisième entrefer.
• Les première et deuxième surfaces de butée du noyau sont pourvues chacune d'un épanouisseur de flux magnétique.
• Le flux aimant est apte à générer un effort magnétique sur l'organe aimanté et le flux bobine est apte à orienter le flux aimant vers l'un des premier et deuxième entrefers.
• Le flux aimant est apte à générer un effort de maintien de l'organe aimanté dans l'une de ses positions, lorsque la bobine n'est pas alimentée électriquement.
• Le flux bobine est configuré pour dévier le flux aimant et diminuer l'effort de maintien de l'organe aimanté dans l'une de ses positions.
• Le flux aimant, dévié par le flux bobine est apte à générer un effort moteur apte à déplacer l'organe aimanté de l'une de ses positions vers l'autre.

[0014] L'invention concerne également un contacteur électrique comprenant des premier et deuxième organes fixes de contact, un organe mobile de contact et un actionneur électromagnétique de commande d'un déplacement de l'organe mobile de contact entre une première position où l'organe mobile est en appui contre le premier organe fixe et une deuxième position où l'organe mobile est en appui contre le deuxième organe fixe, dans lequel l'actionneur est tel que défini ci-dessus.

[0015] L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :

• la figure 1 est une vue en perspective d'un commutateur électrique comprenant un actionneur électromagnétique conforme à l'invention, l'actionneur comportant un noyau magnétique, une bobine enroulée autour du noyau et un aimant mobile par rapport au noyau ;
• la figure 2 est une coupe, selon le plan II de la figure 1, du contacteur électrique dans une configuration ouverte ;
• la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2 dans une configuration fermée du contacteur ;
• la figure 4 est une coupe schématique, selon le plan I de la figure 1, de l'actionneur de la figure 1 dans une première position stable de l'aimant correspondant à la configuration ouverte du contacteur ;
• la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4 dans une position intermédiaire de l'aimant ;
• la figure 6 est une vue analogue à celle de la figure 4 dans une deuxième position stable de l'aimant correspondant à la configuration fermée du contacteur ;
• les figures 7 à 9 sont des vues analogues respectivement à celles des figures 4 à 6 selon une variante de l'actionneur, pour laquelle l'aimant présente une forme différente ; et
• la figure 10 est une coupe schématique, selon le plan II de la figure 1, d'une variante de l'actionneur, l'actionneur comprenant en outre des épanouisseurs.

[0016] Par souci de simplification, les traits de coupe ne sont pas représentés aux figures 4 à 10.

[0017] Le contacteur électrique 2 représenté aux figures 1 à 3 comporte une plaque de base 21 sur laquelle sont montés un actionneur 3, un organe mobile de contact 22 et un organe fixe de contact 24. L'organe fixe 24 comporte un contact fixe 244, également appelé pastille fixe. L'organe mobile 22 est mobile en rotation autour d'un axe X22, et est relié à la plaque de base 21 par une articulation 222 pour la rotation autour de l'axe X22.

[0018] En variante non représentée, l'organe mobile 22 est une lame déformable laquelle est coincée à une extrémité dans la base 21.

[0019] L'organe mobile 22 est également pourvu d'un contact mobile 224, également appelé pastille mobile, et est prolongé du côté opposé à l'articulation 222 par une gâchette 226. L'organe 22 est mobile en rotation autour de l'axe X22 entre une première configuration du contacteur où le contact mobile 224 est écarté du contact fixe 244 et une deuxième configuration du contacteur où le contact mobile 224 est en appui contre le contact fixe 244.

[0020] L'actionneur 3 comprend un noyau magnétique 4 qui comporte une première 42A et une deuxième 42B branches latérales et une branche centrale 44. La première branche latérale 42A est pourvue d'une première extrémité 420A et d'une deuxième extrémité 421A, et la deuxième branche latérale 42B est également pourvue d'une première extrémité 420B et d'une deuxième extrémité 421B. Les premières extrémités 420A et 420B sont reliées entre elles par la branche centrale 44, tandis que les deuxièmes extrémités 421A et 421B comportent chacune une première surface de butée 422A et deuxième surface de butée 422B. Le noyau magnétique 4 est symétrique par rapport à un plan de symétrie P4, ce plan de symétrie étant sensiblement perpendiculaire à la branche centrale 44.

[0021] En complément facultatif, les branches latérales 42A et 42B comportent en outre chacune une saillie 424A et une saillie 424B, les saillies s'étendant chacune d'une branche correspondante vers l'autre branche et sensiblement parallèlement à la branche centrale 44. Les saillies 424A et 424B sont disposées de part et d'autre du plan de symétrie P4. Un espacement 36 est défini entre les saillies 424A et 424B.

[0022] L'actionneur 3 est pourvu d'une bobine électromagnétique 6 qui est enroulée autour de la branche centrale 44 du noyau 4, la bobine 6 étant apte à générer un flux magnétique FM6 (figures 5 et 8), dit aussi flux bobine, à travers le noyau 4.

[0023] L'actionneur 3 comprend également un organe aimanté 8 qui comporte un aimant permanent 80 et des parties métalliques 81 de part et d'autre de l'aimant permanent 80. L'organe aimanté 8 est apte à générer un flux magnétique FM8 (figures 4 à 9), dit aussi flux aimant, et qui comporte des première et deuxième surfaces de contact 802A et 802B. L'organe aimanté 8 est mobile par rapport au noyau magnétique 4 entre une première position dans laquelle la première surface de contact 802A est en appui contre la première surface de butée 422A et une deuxième position dans laquelle la deuxième surface de contact 802B est en appui contre la deuxième surface de butée 422B. Dans l'exemple de réalisation décrit, l'organe aimanté 8 est mobile en rotation par rapport au noyau magnétique 4 selon un axe longitudinal X8. Un espacement 32A est présent entre la première surface de butée 422A et la première surface de contact 802A lorsque l'organe aimanté 8 n'est pas dans sa première position. Un espacement 32B est également présent entre la deuxième surface de butée 422B et la deuxième surface de contact 802B lorsque l'organe aimanté 8 n'est pas dans sa deuxième position. Chaque espacement 32A, 32B est de préférence rempli d'air, et correspond alors à un volume d'air.

[0024] De plus, l'organe aimanté est séparé de la première branche latérale 42A, en dehors des premières surfaces de contact 802A et de butée 422A, par un premier écartement latéral 34A. L'organe aimanté est également séparé de la deuxième branche latérale 42B, en dehors des deuxièmes surfaces de contact 802B et de butée 422B, par un deuxième écartement latéral 34B. Chaque écartement latéral 34A, 34B est de préférence rempli d'air, et correspond alors à un volume d'air.

[0025] Le noyau magnétique 4 forme alors un circuit magnétique pour le flux bobine FM6 et le flux aimant FM8. En particulier, le flux aimant FM8 est apte à passer à travers les espacements 32A et 32B, l'espacement 32A formant un premier entrefer E1 et l'espacement 32B formant un deuxième entrefer E2 pour le circuit magnétique. L'entrefer E1 a une reluctance R32A, l'entrefer E2 a une reluctance R32B, l'écartement 34A a une reluctance R34A et l'écartement 34B a une reluctance R34B. Les entrefers E1 et E2 sont symétriques par rapport au plan de symétrie P4.

[0026] Lorsque l'organe aimanté 8 est à mi-chemin entre ses première et deuxième positions, il est en position médiane, comme représenté aux figures 5, 8 et 10, et les surfaces de contact 802A et 802B sont équidistantes respectivement des surfaces de butée 422A et 422B. En position médiane de l'organe aimanté 8, on note alors d32A la longueur de l'espacement 32A suivant une direction perpendiculaire au plan de symétrie P4 et d32B la longueur de l'espacement 32B suivant cette direction. En position médiane de l'organe aimanté 8, on note également d34A la longueur de l'écartement latérale 34A et d34b la longueur de l'écartement latéral 34B suivant cette même direction perpendiculaire au plan de symétrie P4. Lorsque l'organe aimanté 8 est dans sa position médiane, les longueurs d32A, et respectivement d32B, sont inférieures ou égales à la moitié des longueurs d34A, et respectivement d34B.

[0027] En complément facultatif, le flux bobine FM6 est adapté pour passer à travers l'espacement 36, par exemple rempli d'air, cet espacement définissant un troisième entrefer E3. L'entrefer E3 a une reluctance R36.

[0028] L'entrefer E3 permet avantageusement d'ajuster le flux bobine FM8 nécessaire pour faire commuter l'actionneur 3.

[0029] L'aimant 80 comporte un empilement de couches de matériau magnétique. L'aimant 80 est par exemple constitué de l'empilement de couches de matériau magnétique.

[0030] On note 82 un coeur de l'organe aimanté 8, également appelé âme centrale, c'est-à-dire la portion de l'organe aimanté 8 qui reste entourée par les branches latérales 42A et 42B et la branche centrale 44. On note également un doigt 84 de l'organe aimanté 8 qui prolonge le coeur 82 selon le plan P4 dans le sens opposé à la bobine électromagnétique 6. Le doigt 84 vient de matière avec le coeur 82 de l'organe aimanté 8. Suivant le plan de symétrie P4, le doigt 84 a une largeur inférieure à celle du coeur 82.

[0031] Dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 6 et 10, l'organe aimanté 8 a, suivant un plan perpendiculaire au plan de symétrie P4, une section globalement en forme de rectangle.

[0032] Selon une variante représentée aux figures 7 à 9, l'organe aimanté a, suivant un plan perpendiculaire au plan de symétrie P4, une section globalement en forme de croix, c'est-à-dire, les surfaces de contact 802A et 802B sont ménagées respectivement sur des saillies 86A et 86B au niveau du coeur 82 de l'élément 8. Autrement dit, les saillies 86A et 86B s'étendent de part et d'autre de l'âme centrale 82, de préférence sensiblement perpendiculairement à l'âme centrale 82.

[0033] Le contacteur électrique 2 est également pourvu d'un organe 26 de transmission d'effort entre l'actionneur 3 et l'organe mobile 22. L'organe de transmission 26 comporte un premier logement 262, qui est destiné à recevoir le doigt 84, et un deuxième logement 264 destiné à recevoir la gâchette 226 de l'organe mobile 22. Le premier logement 262 est par exemple dimensionné de manière ajustée par rapport au doigt 84, de sorte que l'organe aimanté 8 est solidaire de l'organe de transmission 26.

[0034] Un ressort 266 est disposé entre une première surface latérale 2640 du deuxième logement 264 et une surface latérale 2260 de la gâchette 226, le ressort 266 travaillant en translation et s'opposant au déplacement de la gâchette 226 dans le deuxième logement 264, la gâchette étant alors en appui contre une deuxième surface latérale 2642 du deuxième logement 264. L'organe de transmission d'effort 26 est donc configuré pour transmettre le mouvement de l'organe aimanté 8 à l'organe mobile 22, qui est alors adapté à se mettre en rotation autour de l'axe X22 et via l'articulation 222 entre ses première et deuxième positions.

[0035] L'actionneur 3 du contacteur électrique 2 est donc apte à provoquer le déplacement de l'organe mobile 22 entre la première configuration où le contact mobile 224 est éloigné du contact fixe 244 et la deuxième configuration où le contact mobile 224 est en appui contre le contact fixe 244. La première configuration, qui est représentée à la figure 2, correspond à la configuration ouverte du contacteur électrique 2. La deuxième configuration, qui est représentée à la figure 3, correspond à la configuration fermée du contacteur électrique 2.

[0036] Dans la configuration ouverte du contacteur électrique 2, représentée sur les figures 4 et 7, l'organe aimanté 8 se trouve dans sa première position, c'est-à-dire la surface de contact 802A de l'organe aimanté est en appui contre la surface de butée 422A, le premier espacement 32A et le premier entrefer E1 étant alors nuls. La reluctance R32A est alors négligeable en comparaison avec la reluctance R32B et le flux aimant FM8 est apte à passer à travers les premières surfaces de contact 802A et de butée 422A qui sont en appui l'une contre l'autre. Le flux aimant FM8 génère alors un effort magnétique qui maintient l'organe aimanté 8 dans sa première position, qui correspond à la configuration ouverte du contacteur électrique 2. Tant que la bobine 6 n'est pas alimentée électriquement, le flux aimant FM8 est apte à générer un effort de maintien de l'organe aimanté 8 dans cette première position qui est alors une position stable.

[0037] Lorsque la bobine 6 est alimentée électriquement, le flux bobine FM6 est généré à travers le noyau 4 dans le sens des aiguilles d'une montre, le flux bobine FM6 traversant le troisième entrefer E3, comme représenté sur les figures 5 et 8. Selon l'intensité du courant qui alimente la bobine 6, le flux bobine FM6 présentent différentes valeurs.

[0038] Pour un flux bobine FM6 de faible valeur, le flux aimant FM8 est légèrement dévié, c'est-à-dire le flux aimant FM8 est séparé en deux flux aimants FM8A et FM8B, un premier flux aimant FM8A circulant à travers le premier entrefer E1 et un deuxième flux aimant FM8B circulant à travers le deuxième entrefer E2. L'intensité du deuxième flux aimant FM8B est directement proportionnelle à l'intensité du flux bobine FM6. En particulier, le deuxième flux aimant FM8B reste par exemple inférieur au premier flux aimant FM8A tant que le flux bobine FM6 est inférieur à 25% de sa valeur maximale. Tant que le deuxième flux aimant FM8B est inférieur au premier flux aimant FM8A, l'organe aimanté 8 reste dans sa première position. L'effort dit de maintien généré par le premier flux aimant FM8A est en effet supérieur à un effort dit moteur, généré par le deuxième flux aimant FM8B.

[0039] En augmentant progressivement l'intensité du courant qui passe dans la bobine 6 et, par conséquence la valeur du flux bobine FM6, le deuxième flux aimant FM8B devient supérieur au premier flux aimant FM8A et l'effort moteur devient supérieur à l'effort de maintien. En termes généraux, le flux aimant FM8, dévié par le flux bobine FM6, est apte à générer un effort moteur qui est apte à déplacer l'organe aimanté 8 d'une de ses positions vers l'autre. L'organe aimanté 8 est donc entraîné en rotation autour de son axe X8 ; c'est-à-dire l'organe aimanté 8 se déplace de la première position vers la deuxième position, la première surface de contact 802A s'éloignant de la première surface de butée 422A, le premier espacement 32A se reformant entre ces deux surfaces 802A, 422A.

[0040] En d'autres termes, lorsque la bobine 6 est alimentée électriquement, le flux bobine FM6 est configuré pour dévier le flux aimant FM8 et diminuer l'effort de maintien de l'organe aimanté dans la première position. En effet, le flux aimant FM8 circule à travers le premier entrefer E1 tant que la bobine 6 n'est pas alimentée électriquement, l'organe aimanté 8 se trouvant dans sa première position, puis se sépare en deux flux aimants FM8A et FM8B, le premier FM8A circulant à travers le premier entrefer E1 et le deuxième FM8B circulant à travers le deuxième entrefer E2, et finalement se reconstitue en un seul flux aimant FM8 qui circule à travers le deuxième entrefer E2 lorsque l'organe aimanté 8 est dans sa deuxième position. Cette deuxième position de l'aimant 8 correspond à la configuration fermée du contacteur électrique 2.

[0041] Lorsque l'organe aimanté 8 est dans sa deuxième position, il n'est plus nécessaire d'alimenter électriquement la bobine 6 tant que l'organe aimanté 8 doit rester dans cette position. Le flux aimant FM8 est de nouveau apte à générer un effort de maintien de l'organe aimanté 8 dans cette deuxième position, lorsque la bobine 6 n'est pas électriquement alimentée. En effet, la disparition du flux bobine FM6 n'influence plus le flux aimant FM8 qui circule alors seulement à travers le deuxième entrefer E2 parmi les premier et deuxième entrefers E1, E2 et assure le maintien de cette deuxième position qui correspond à une autre position stable de l'aimant 8. L'actionneur 3 est ainsi un actionneur bistable, c'est-à-dire un actionneur ayant deux positions stables.

[0042] Le fonctionnement du contacteur 2 et de l'actionneur 3 lorsque l'organe aimanté 8 est déplacé de sa deuxième position correspondant à la configuration fermée du contacteur vers sa première position correspondant à la configuration ouverte contacteur, est analogue à celui décrit précédemment pour le passage de la première position vers la deuxième position de l'organe aimanté 8, et n'est pas décrit davantage.

[0043] Dans un mode préférentiel d'utilisation de l'actionneur, afin de garantir une stabilité des temps de commutation, le flux bobine FM6 généré est choisi de façon à être supérieur ou égal au flux nécessaire pour dévier la totalité du flux aimant FM8. Ainsi, quelles que soient les variations du flux bobine FM6, le flux aimant FM8 utile au mouvement est constant, et l'excédent de flux bobine FM6 circulant via les entrefers E1 et E2, ne génère pas d'effort moteur.

[0044] Comme décrit ci-dessus, le flux aimant FM8 est apte à générer un effort magnétique, moteur ou de maintien, sur l'organe aimanté 8 tandis que le flux bobine FM6 est apte à orienter le flux aimant FM8vers l'un des premier et deuxième entrefers E1, E2. Cette déviation du flux aimant FM8 sans influence de l'effort moteur est due à la présence des écartements latéraux 34A et 34B. Cet aspect de l'actionneur permet alors de s'affranchir d'une électronique de commande spécifique pour piloter le courant d'alimentation de la bobine. Ceci engendre une réduction des coûts et une diminution de l'encombrement du système.

[0045] La première reluctance d'entrefer R32A est de préférence inférieure ou égale à la moitié de la première reluctance d'écartement R34A, et de manière analogue la deuxième reluctance d'entrefer R32B est de préférence inférieure ou égale à la moitié de la deuxième reluctance d'écartement R34B, les reluctances d'écartement R32A, R32B étant de préférence encore strictement inférieures à la moitié des reluctances d'écartement R34A, R34B correspondantes.

[0046] Les reluctances d'écartements R32A, R32B présentent de manière générale des valeurs supérieures à celles des autres reluctances précitées du circuit magnétique, de sorte que le flux aimant FM8 est apte à circuler à travers les premier E1 ou deuxième E2 entrefers tandis que le flux bobine FM6 est propre à circuler à travers le troisième entrefer E3.

[0047] À partir d'un certain niveau de saturation du troisième entrefer E3, ce niveau de saturation dépendant des dimensions du noyau 4, une partie du flux bobine FM6 va toutefois circuler à travers les premier et deuxième entrefers E1, E2. Il est néanmoins à noter que des quantités égales de flux bobine vont circuler à travers le premier entrefer E1, et respectivement le deuxième entrefer E2, de sorte que les efforts engendrés par la circulation du bobine à travers les premier et deuxième entrefers E1, E2 s'annuleront.

[0048] Le troisième entrefer E3 permet de retarder le phénomène de cloche, autrement dit rebouclage magnétique, décrit précédemment en limitant le niveau d'induction magnétique dans les premier et deuxième entrefers E1 et E2. La section du troisième entrefer E3 selon le plan P4 est de préférence d'aire sensiblement égale à celle de la section de la branche centrale 44 selon ce plan P4, afin d'éviter une saturation prématurée du troisième entrefer E3.

[0049] Selon une variante non représentée, les saillies 424A et 424B sont jointives, c'est-à-dire qu'elles sont en contact l'une de l'autre, et le troisième entrefer E3 n'est pas présent.

[0050] En complément facultatif, comme représenté à la figure 10, les deuxièmes extrémités 421A et 421B du noyau 4 sont en outre pourvues chacune d'un épanouisseur 426A et 426B qui prolonge le noyau 4 et les espacements 32A et 32B.

[0051] L'ajout de ces épanouisseurs 426A et 426B permet d'améliorer encore le fonctionnement de l'actionneur 3, notamment d'assurer une meilleure stabilité de la valeur du temps de commutation de l'actionneur 3. En effet, l'ajout des épanouisseurs 426A et 426B permet d'assurer une meilleure circulation du flux magnétique à travers les premier et deuxième entrefers E1, E2, et de limiter des fuites dans l'air au voisinage de ces premier et deuxième entrefers E1, E2.

Revendications

1. Actionneur électromagnétique (3) pour un contacteur électrique (2), l'actionneur comprenant :

- un noyau magnétique (4) comportant des première et deuxième surfaces (422A, 422B) de butée, deux branches latérales (42A, 42B), chaque branche latérale comportant une première extrémité (420A, 420B) et une deuxième extrémité (421A, 421B), les premières extrémités étant reliées entre elles par une branche centrale (44),

- une bobine électromagnétique (6) enroulée autour de la branche centrale du noyau et apte à générer un flux magnétique, dit flux bobine (FM6), à travers le noyau,

- un organe aimanté (8) comportant un aimant permanent (80) et au moins une partie métallique (81), l'organe aimanté (8) étant apte à générer un flux magnétique, dit flux aimant (FM8), et comportant des première et deuxième surfaces de contact (802A, 802B), l'organe aimanté (8) étant mobile par rapport au noyau entre une première position dans laquelle la première surface de contact est en appui contre la première surface de butée et une deuxième position dans laquelle la deuxième surface de contact est en appui contre la deuxième surface de butée, l'espacement (32A) entre la première surface de contact et la première surface de butée formant un premier entrefer (E1) et l'espacement (32B) entre la deuxième surface de contact et la deuxième surface de butée formant un deuxième entrefer (E1), l'organe aimanté (8) étant configuré pour être dans l'une des première et deuxième positions en l'absence de flux bobine,

l'organe aimanté (8) étant, en dehors des surfaces de contact (802A, 802B) et de butée (422A, 422B), séparé de chaque branche latérale (42A, 42B) par un écartement latéral respectif (34A, 34B), chaque écartement latéral étant apte à dévier le flux aimant (FM8) et le flux bobine (FM6) vers un entrefer correspondant (E1, E2), caractérisé en ce que chaque entrefer (E1, E2) présente une reluctance d'entrefer (R32A, R32B), chaque écartement latéral (34A, 34B) présente une reluctance d'écartement (R34A, R34B), chaque reluctance d'entrefer étant inférieure ou égale à la moitié de la reluctance d'écartement correspondante.

2. Actionneur (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque deuxième extrémité (421A, 421B) est pourvue d'une surface de butée respective parmi les première et deuxième surfaces de butée (422A, 422B).

3. Actionneur (3) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le noyau (4) est symétrique par rapport à un plan de symétrie (P4), le plan de symétrie étant sensiblement perpendiculaire à la branche centrale (44).

4. Actionneur (3) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe aimanté (8) a une section globalement en forme de rectangle suivant un plan perpendiculaire au plan de symétrie (P4).

5. Actionneur (3) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe aimanté (8) a une section globalement en forme de T ou de croix suivant un plan perpendiculaire au plan de symétrie (P4).

6. Actionneur (3) selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les premier et deuxième entrefers (E1, E2) sont symétriques par rapport au plan de symétrie (P4).

7. Actionneur (3) selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que, lorsque l'organe aimanté (8) est à mi-chemin entre ses première et deuxième positions, la longueur de chaque espacement (32A, 32B) selon une direction perpendiculaire au plan de symétrie (P4) est inférieure ou égale à la moitié de la longueur de chaque écartement latéral (34A, 34B) selon ladite direction.

8. Actionneur (3) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux branches latérales (42A, 42B) comportent chacune une saillie (424A, 424B) s'étendant sensiblement parallèlement à la branche centrale (44) et l'espacement (36) entre les deux saillies forme un troisième entrefer (E3).

9. Actionneur (3) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première et deuxième surfaces de butée (422A, 422B) du noyau (4) sont pourvues chacune d'un épanouisseur (426A, 426B) de flux magnétique.

10. Actionneur (3) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le flux aimant (FM8) est apte à générer un effort magnétique sur l'organe aimanté (8) et le flux bobine (FM6) est apte à orienter le flux aimant vers l'un des premier (E1) et deuxième (E2) entrefers.

11. Actionneur (3) selon la revendication 10, caractérisé en ce que le flux aimant (FM8) est apte à générer un effort de maintien de l'organe aimanté (8) dans l'une de ses positions, lorsque la bobine (6) n'est pas alimentée électriquement.

12. Actionneur (3) selon la revendication 11, caractérisé en ce que le flux bobine (FM6) est configuré pour dévier le flux aimant et diminuer l'effort de maintien de l'organe aimanté (8) dans l'une de ses positions.

13. Actionneur (3) selon la revendication 12, caractérisé en ce que le flux aimant (FM8), dévié par le flux bobine (FM6) est apte à générer un effort moteur apte à déplacer l'organe aimanté (8) de l'une de ses positions vers l'autre.

14. Contacteur (2) électrique comprenant un organe fixe de contact (24), un organe mobile de contact (22) et un actionneur électromagnétique de commande d'un déplacement de l'organe mobile de contact (22) entre une première position où l'organe mobile (22) est écarté de l'organe fixe (24) et une deuxième position où l'organe mobile (22) est en appui contre l'organe fixe (24),
caractérisé en ce que l'actionneur (3) est selon l'une des revendications précédentes.

Ansprüche

1. Elektromagnetischer Schalter (3) für eine elektrische Kontaktvorrichtung (2), wobei der Schalter umfasst:

- einen Magnetkern (4), der eine erste und eine zweite Anschlagfläche (422A, 422B) und zwei Seitenzweige (42A, 42B) aufweist, wobei jeder Zweig ein erstes Ende (420A, 420B) und ein zweites Ende (421A, 421B) aufweist, wobei die ersten Enden untereinander durch einen Mittelzweig (44) verbunden sind,

- eine elektromagnetische Spule (6), die um den Mittelzweig des Kerns herumgewickelt ist und geeignet ist, einen Magnetfluss, genannt Spulenfluss (FM6), durch den Kern zu erzeugen,

- ein Magnetelement (8), das einen Permanentmagneten (80) und mindestens ein Metallteil (81) aufweist, wobei das Magnetelement (8) geeignet ist, einen Magnetfluss, genannt Fluss des Magneten (FM8), zu erzeugen und eine erste und zweite Kontaktfläche (802A, 802B) aufweist und in Bezug auf den Kern zwischen einer ersten Position, in der die erste Kontaktfläche an der ersten Anschlagfläche anliegt, und einer zweiten Position, in der die zweite Kontaktfläche an der zweiten Anschlagfläche anliegt, beweglich ist, wobei der Abstand (32A) zwischen der ersten Kontaktfläche und der ersten Anschlagfläche einen ersten Luftspalt (E1) und der Abstand zwischen der zweiten Kontaktfläche und der zweiten Anschlagfläche einen zweiten Luftspalt (E2) bildet, und das Magnetelement (8) ausgebildet ist, sich in einer der ersten und zweiten Position zu befinden, wenn kein Spulenfluss vorhanden ist,

wobei das Magnetelement (8) außerhalb der Kontaktflächen (802A, 802B) und der Anschlagflächen (422A, 422B) durch einen jeweiligen seitlichen Abstand (34A, 34B) von jedem Seitenzweig (42A, 42B) getrennt ist, und jeder seitliche Abstand in der Lage ist, den Fluss (FM8) des Magneten und den Spulenfluss (FM6) zu einem entsprechenden Luftspalt (E1, E2) abzulenken, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Luftspalt (E1, E2) eine Luftspaltreluktanz (R32A, R32B) aufweist und jede Luftspaltreluktanz kleiner oder gleich der Hälfte der entsprechenden Abstandsreluktanz ist.

2. Schalter (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes zweite Ende (421A, 421B) jeweils mit einer Anschlagfläche ausgewählt aus der ersten und zweiten Anschlagfläche (422A, 422B) versehen ist.

3. Schalter (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (4) in Bezug auf eine Symmetrieebene (P4) symmetrisch ist, wobei die Symmetrieebene im Wesentlichen senkrecht zum Mittelzweig (44) liegt.

4. Schalter (3) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetelement (8) einen im Allgemeinen rechteckförmigen Querschnitt gemäß einer Ebene senkrecht zur Symmetrieebene (P4) aufweist.

5. Schalter (3) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetelement (8) einen im Allgemeinen T- oder kreuzförmigen Querschnitt gemäß einer Ebene senkrecht zur Symmetrieebene (P4) aufweist.

6. Schalter (3) nach einem beliebigen der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Luftspalt (E1, E2) symmetrisch zur Symmetrieebene (P4) sind.

7. Schalter (3) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Magnetelement (8) auf halbem Weg zwischen seiner ersten und zweiten Position ist, die Länge jedes Abstands (32A, 32B) gemäß einer Richtung senkrecht zur Symmetrieebene (P4) kleiner oder gleich der Hälfte der Länge jedes seitlichen Abstands (34A, 34B) gemäß der genannten Richtung ist.

8. Schalter (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Seitenzweige (42A, 42B) jeweils einen Vorsprung (424A, 424B) aufweisen, der sich im Wesentlichen parallel zum Mittelzweig (44) erstreckt und der Abstand (36) zwischen den zwei Vorsprüngen einen dritten Luftspalt (E3) bildet.

9. Schalter (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Anschlagfläche (422A, 422B) des Kerns (4) jeweils mit einem Dämpfungselement (426A, 426B) für den Magnetfluss versehen sind.

10. Schalter (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluss (FM8) des Magneten geeignet ist, eine Magnetkraft auf das Magnetelement (8) zu erzeugen und der Spulenfluss (FM6) geeignet ist, den Fluss des Magneten zu einem des ersten (E1) und zweiten (E2) Luftspalt zu richten.

11. Schalter (3) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluss (FM8) des Magneten geeignet ist, eine Haltekraft des Magnetelements (8) in einer seiner Positionen zu erzeugen, wenn die Spule nicht elektrisch versorgt wird.

12. Schalter (3) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenfluss (FM6) ausgebildet ist, den Fluss des Magneten abzulenken und die Haltekraft des Magnetelements (8) in einer seiner Positionen zu verringern.

13. Schalter (3) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluss (FM8) des Magneten, umgelenkt durch den Spulenfluss (FM6), geeignet ist, eine Antriebskraft zu erzeugen, die geeignet ist, das Magnetelement (8) von einer seiner Positionen in die andere zu bewegen.

14. Elektrische Kontaktvorrichtung (2), ein feststehenden Kontaktelement (24), ein bewegliches Kontaktelement (22) und einen elektromagnetischen Steuerschalter für eine Bewegung des beweglichen Kontaktelements zwischen einer ersten Position, in der das bewegliche Element (22) von dem feststehenden Element (24) beabstandet ist, und einer zweiten Position, in der das bewegliche Element (22) an dem feststehenden Element (24) anliegt, umfassend,
dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.

Claims

1. Electromagnetic actuator (3) for an electric contactor (2), the actuator comprising:

- a magnetic core (4) having first and second stop surfaces (422A, 422B), two lateral branches (42A, 42B), each lateral branch having a first end (420A, 420B) and a second end (421A, 421B), the first ends being connected together by a central branch (44),

- an electromagnetic coil (6) which is wound around the central branch of the core and is capable of generating a magnetic flux, called the coil flux (FM6), through the core,

- a magnetised member (8) having a permanent magnet (80) and at least one metal part (81), the magnetised member (8) being capable of generating a magnetic flux, called the magnet flux (FM8), and having first and second contact surfaces (802A, 802B), the magnetised member (8) being movable relative to the core between a first position in which the first contact surface is in abutment against the first stop surface and a second position in which the second contact surface is in abutment against the second stop surface, the space (32A) between the first contact surface and the first stop surface forming a first air gap (E1) and the space (32B) between the second contact surface and the second stop surface forming a second air gap (E2), the magnetised member (8) being configured to be in one of the first and second positions in the absence of a coil flux,

the magnetised member (8), outside the contact surfaces (802A, 802B) and the stop surfaces (422A, 422B), being separated from each lateral branch (42A, 42B) by a respective lateral gap (34A, 34B), each lateral gap being capable of deflecting the magnet flux (FM8) and the coil flux (FM6) towards a corresponding air gap (E1, E2), characterised in that each air gap (E1, E2) has an air-gap reluctance (R32A, R32B), each lateral gap (34A, 34B) has a gap reluctance (R34A, R34B), each air-gap reluctance being less than or equal to half the corresponding gap reluctance.

2. Actuator (3) according to claim 1, characterised in that each second end (421A, 421B) is provided with a respective stop surface among the first and second stop surfaces (422A, 422B).

3. Actuator (3) according to any one of the preceding claims, characterised in that the core (4) is symmetrical relative to a plane of symmetry (P4), the plane of symmetry being substantially perpendicular to the central branch (44).

4. Actuator (3) according to claim 3, characterised in that the magnetised member (8) has a generally rectangle-shaped cross-section according to a plane perpendicular to the plane of symmetry (P4).

5. Actuator (3) according to claim 3, characterised in that the magnetised member (8) has a generally T-shaped or cross-shaped cross-section according to a plane perpendicular to the plane of symmetry (P4).

6. Actuator (3) according to any one of claims 3 to 5, characterised in that the first and second air gaps (E1, E2) are symmetrical relative to the plane of symmetry (P4).

7. Actuator (3) according to any one of claims 3 to 6, characterised in that, when the magnetised member (8) is half way between its first and second positions, the length of each space (32A, 32B) in a direction perpendicular to the plane of symmetry (P4) is less than or equal to half the length of each lateral gap (34A, 34B) in said direction.

8. Actuator (3) according to any one of the preceding claims, characterised in that the two lateral branches (42A, 42B) each have a projection (424A, 424B) extending substantially parallel to the central branch (44), and the space (36) between the two projections forms a third air gap (E3).

9. Actuator (3) according to any one of the preceding claims, characterised in that the first and second stop surfaces (422A, 422B) of the core (4) are each provided with a magnetic flux spreader (426A, 426B).

10. Actuator (3) according to any one of the preceding claims, characterised in that the magnet flux (FM8) is capable of generating a magnetic force on the magnetised member (8), and the coil flux (FM6) is capable of orienting the magnet flux towards one of the first (E1) and second (E2) air gaps.

11. Actuator (3) according to claim 10, characterised in that the magnet flux (FM8) is capable of generating a force for holding the magnetised member (8) in one of its positions when the coil (6) is not supplied with power.

12. Actuator (3) according to claim 11, characterised in that the coil flux (FM6) is configured to deflect the magnet flux and reduce the force for holding the magnetised member (8) in one of its positions.

13. Actuator (3) according to claim 12, characterised in that the magnet flux (FM8), deflected by the coil flux (FM6), is capable of generating a motive force capable of displacing the magnetised member (8) from one of its positions to the other.

14. Electric contactor (2) comprising a fixed contact member (24), a movable contact member (22) and an electromagnetic actuator for controlling a displacement of the movable contact member (22) between a first position in which the movable member (22) is spaced apart from the fixed member (24) and a second position in which the movable member (22) is in abutment against the fixed member (24),
characterised in that the actuator (3) is in accordance with any one of the preceding claims.

Dessins