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PTFE
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Physical
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de 1,3 mm
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Molecule
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DES
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522871A1
Family ID 8141937
Probable Assignee Telemecanique Electrique
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title ELECTRO-AIMANT A COURANT CONTINU, EN PARTICULIER POUR
CONTACTEUR
EN Title IMPROVED DC ELECTROMAGNET SWITCH ARMATURE MOVEMENT - ALLOWS
SMALLER SECONDARY POLE MAGNETIC GAPS BY INCORPORATING PLASTIC STRIPS
OR RODS TO REDUCE SLIDING FRICTION
Abstract
_________________________________________________________________
ELECTRO-AIMANT ALIMENTE EN COURANT CONTINU ET COMPRENANT UNE CULASSE 3
ET UNE ARMATURE 5, TOUTES DEUX EN FORME DE E, DANS LEQUEL LES BRANCHES
CENTRALES 21, 12 SONT POURVUES DE SURFACES POLAIRES PRINCIPALES 32, 33
INCLINEES PAR RAPPORT A L'AXE DE DEPLACEMENT XX, TANDIS QUE LES
BRANCHES EXTERNES 14, 15 ET 22, 23 PRESENTENT DES SURFACES POLAIRES
PARALLELES A CET AXE ET SEPAREES PAR DES ENTREFERS SECONDAIRES E
OCCUPES PAR UNE FINE COUCHE DE MATIERE A FAIBLE COEFFICIENT DE
FROTTEMENT POUR CONCOURIR AU GUIDAGE DE L'ARMATURE.
CET ELECTRO-AIMANT CONVIENT AUX PETITS CONTACTEURS OU RELAIS OU L'ON
SOUHAITE COMBATTRE UNE DISSYMETRIE EVENTUELLE DE L'ATTRACTION.
The improved electromagnet switch described allows smaller magnetic
gaps between the secondary pole-pieces without the need for
higher-tolerance machining. Lower-power electromagnet coils can thus
be used to activate the switches. The improvement is particularly
suitable for 'E'-shaped magnet cores, one of which (3) is fixed,
whilst the other (5) moves vertically. The moving pole-piece (21) is
pointed and fits into a V-groove (12) in the fixed armature. The gaps
between the secondary pole pieces (16',26') are filled with a
low-friction PTFE - based material such as Teflon. The plastic
material is applied in one of a variety of ways. It can be wound, in
the form of thin tape onto the fixed or mobile pole-pieces.
Alternatively a pre-formed angled strip can be fitted around the face
of either pole piece. In a third alternative form, the fixed secondary
pole has a lateral cy cylindrical hole bored parallel with and
intersecting the pole face. A PTFE rod, of a diameter slightly greater
than that of the hole, is inserted into the hole and produces slightly
protrudes slightly to form a low-area curved contact with the moving
pole piece. This arrangement allows a degree of skew movement of the
moving armature.
Description
_________________________________________________________________
Electro-aimant a courant continu, en particulier pour contacteur.
L'invention concerne un electro-aimant, en particulier pour un
contacteur ayant une bobine excitee par un courant continu et un
circuit magnetique comprenant une culasse fixe et une armature mobile
guidee qui sont toutes deux en forme de
E, et ou les surfaces polaires principales de la jambe centrale du E
sont symetriquement inclinees en forme de V par rapport a un axe de
symetrie et de deplacement central, tandis que les surfaces polaires
secondaires des jambes externes ne sont pas perpendiculaires a cet
axe.
De tels electro-aimants sont particulierement adaptes a la commande
des interrupteurs de contacteurs.
On connait deja, par exemple par la demande de brevet francais No 77
31242 deposee le 18 Octobre 1977 pour "Electro-aimant pour contacteur
alimente en courant continu" par la Demanderesse, des circuits
magnetiques repondant a la constitution generale mentionnee ci-dessus
et ou les surfaces polaires ds jambes externes de la culasse et de
l'armature sont egalement inclinees par rapport a l'axe de symetrie;
cette disposition laisse subsister entre ces surfaces polaires un
entrefer dont la presence diminue, pour un nombre determine
dampere-tQurs de la bobine, le flux et, par consequent, la force
d'attraction.
Si l'on peut se satisfaire de tels entrefers lorsque la puissance
consommee par la bobine n'est pas critique, il est necessaire de
reduire autant que possible la reluctance totale du circuit magnetique
ou sont places les entrefers lorsque la puissance dont peut disposer
la bobine devient plus faible et lorsque la course d'attraction doit
conserver une valeur suffisante pour actionner des interrupteurs et
assurer la qualite de leur isolement a l'etat ouvert.
I1 n'est, par ailleurs, pas possible de diminuer l'entrefer de travail
au dessous de certaines valeurs lorsqu'on veut obtenir une course
determinee de l'armature, de sorte que les seules mesures qui puissent
etre prises portent sur la reduction des entrefers secondaires ou-
-;-t places en~~serle avec l'entrefer de travail
Lorsqu'on diminue ces entrefers secondaires par une certaine
inclinaison des surfaces polaires correspondantes, les tolerances de
fabrication qui affectent les surfaces de guidage de l'armature
prennent une importance relative plus grande, de sorte qu'une
variation dissymetrique des entrefers; peut apparaitre au niveau de
ces surfaces polaires secondaires et produire des coincements dus a
l'apparition de forces d'attraction laterales non symetriques; ces
dissymetries pourraient etre combattues par un guidage tres soigneux
de l'armature et par une orientation tres precise de la culasse; mais
ces mesures, qui sont techniquement couteuses, finissent par perdre
leur efficacite avec l'usure inevitable des surfaces de guidage.
L'invention se propose de fournir un electro-aimant presentant la
constitution generale mentionnee ci-dessus, mais dans lequel des
mesures seront prises pour reduire les entrefers secondaires et pour
conserver a ceux-ci, aussi longtemps que possible, les valeurs
precises donnees a l'origine, grace a une reduction de l'-influence
des tolerances de fabrication de l'appareil qui utilise cet
electroaimants.
Selon l'invention, ce resultat est obtenu grace au fait que les
surfaces polaires secondaires des branches externes de la culasse et,
respectivement, de l'armature, sont paralleles a cet axe, l'une de
deux de ces surfaces en regard etant rectifiee et se trouvant separee
de l'autre par un tres faible entrefer secondaire qui est occupe, au
moins partiellement, par une epaisseur d'une matiere plastique
presentant un faible coefficient de frottement avec ladite surface
rectifiee et participant au guidage des mouvements de l'armature.
L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description
ci-apres.
Au dessin annexe la figure 1 est une vue en elevation ou la bobine est
coupee d'un electro-aimant conforme a un premier mode de realisation
de l'invention la figure 2 represente, en coupe par le plan brise SS'
de la figure 1, une vue de cote de l'electro-aimant selon cette
figure; la figure 3 montre en elevation les elements du cir cuit
magnetique de l'electro-aimant selon la figure 1, dans l'etat
d'attraction la figure 4a represente, dans une vue de cote en coupe
correspondant a celle passant par le plan W' de la figure 1, une
partie des moyens de guidage utilises avec un electro-aimant conforme
a celui represente a la figure 5 la figure 4b est une vue partielle
d'un detail de la figure 4a la figure 5 represente en elevation un
second mode de realisation d'un electro-aimant selon l'invention;; les
figures 6 et 7 representent un detail de la figure
5, en elevation et respectivement en vue de dessus coupee par le plan
TT'; les figures 8 et 9 montrent, respectivement en eleva tion et en
vue de dessus coupee par un plan QQ', un detail d'un troisieme mode de
realisation d'un elec tro-aimant selon l'invention; la figure 10
represente, en elevation, un detail rela tif a la position respective
que peuvent prendre deux pieces d'un electro-aimant selon les figures
5, 6 et
7, au cours d'un leger desalignement; et la figure 11 montre une
variante d'execution d'une partie de l'electro-aimant selon le premier
mode de realisation.
Un electro-aimant 1 conforme a l'invention et visible a la figure 1,
ou il est utilise dans un contacteur 2, comprend une culasse fixe 3 en
forme de E, une bobine 4 et une armature mobile 5 egalement en forme
de E.
La culasse 3 est retenue dans un boitier 6, par exemple a l'aide d'une
goupille transversale 7 qui presente deux extremites 8, 9 placees dans
des rainures paralleles 10, 11 de ce boitier (voir aussi figure 2);
une branche centrale 12 de la culasse presente une entaille 13 en
forme de V; les deux branches exterieures paralleles 14, 15 ont des
extremites 16, 17 qui presentent une largeur "g" inferieure a la
largeur "h" des racines 18, 19 de ces branches; la goupille 7 est
avantageusement disposee selon un axe de symetrie XX' passant par
l'entaille et traverse une base 20 de la culasse, qui relie les
branches dans une direction perpendiculaire au plan median P passant
les trois branches et par l'axe de symetrie.
L'armature 5 comporte une branche centrale 21 et deux branches
exterieures paralleles 22, 23 reliees par une traverse 24; les
extremites 25, 26 des branches exterieures ont une largeur "m" voisine
de la largeur "g" et la branche centrale presente une saillie 27 en
forme de V ayant le meme angle que celui de l'entaille 13.
Lorsque l'armature et la culasse sont associees, la saillie 27 penetre
dans l'entaille 13, tandis que les extremites des branches exterieures
se placent lateralement et parallelement en regard l'une de l'autre.
Lorsque la bobine 4 n'et pas excitee par un courant, etque, par suite,
l'armature n'est pas attiree par la culasse, un ressort de rappel 28
donne a cette armature une position de repos R, qui est celle visible
sur cette figure, par exemple par appui contre des butees 29, 30 du
boitier.
Dans cette position de repos R, un entrefer principal ou entrefer de
travail 31, de largeur "d", separe la saillie et l'entaille en forme
de V; compte tenu de l'inclinaison des surfaces polaires principales
32, 33 entre lesquelles est place cet entrefer principal, une course
"p" superieure a "d" devra etre effectuee par l'armature au moment de
l'excitation de la bobine pour que ces surfaces 32, 33 s'appliquent
l'une sur l'autre; ces deux surfaces peuvent etre avantageusement
rectifiees.
Deux entrefers secondaires 34, 35, ayant chacun une largeur "e" tres
inferieure a "d", sont formes entre deux paires de surfaces polaires
en regard 36, 37 et 38, 39, qui sont placees sur les extremites 16, 26
et respectivement 17, 25, l'une au moins de ces surfaces polaires en
regard etant rectifiee.
Entre ces surfaces polaires secondaires, qui sont paralleles entre
elles et paralleles a l'axe XX' et par consequent, dans les entrefers
34,35, sont disposes deux rubans 40, 41 d'une matiere plastique
presentant un faible coefficient de frottement avec l'acier utilise
pour fabriquer l'armature ou la culasse.
Des matieres appartenant a la famille des polytetrafluorethylenes,
telle que le "TEFLON" conviennent a la realisation de ce ruban.
Ce ruban a pour fonction, d'une part, d'assurer la regularite et la
symetrie des entrefers secondaires et, d'autre part, d'assurer le
guidage des mouvements de l'armature, ou de participer a ce guidage.
Au cours de ces deplacements, les surfaces polaires rectifiees
glissent avec un jeu tres reduit sur ces rubans qui sont eux-memes
rendus solidaires de la partie du circuit magnetique, culasse ou
armature, qui ne porte pas obligatoirement des surfaces polaires
rectifiees.
L'un des interets de cette disposition des entrefers secondaires est
de pouvoir donner a ceux-ci une valeur tres reduite et identique, de
sorte que le flux necessaire a l'attraction peut etre diminue et que,
les flux circulant dans les branches externes etant pratiquement
identiques, les efforts d'attraction lateraux, qui se developpent
entre les surfaces polaires correspondantes, sont pratiquement
identiques et de sens opposes; aucun desequilibre lateral n'est ainsi
communique a l'armature.
Les precautions usuelles destinees a eviter la presence de zones de
saturation magnetique dans les extremites des branches sont egalement
prises, et consistent par exemple en un choix judicieux des largeurs
"g" et "m", de l'epaisseur "q" du paquet de toles magnetiques et de la
hauteur "t" des surfaces polaires en regard.
Lorsque l'armature est completement attiree en position de travail T,
les surfaces 32, 33, eventuellement rectifiees, viennent en contact,
tandis que des surfaces d'extremite transversales des branches telles
que 37', 26' et 16', 36' sont separees par un entrefer residuel voisin
de la valeur "e" donnee aux entrefers secondaires d'anti-remanence
(voir figure 3); une echancrure 13' peut etre prevue dans le fond de
l'entaille 13, pour faciliter la penetration de la pointe 27' de la
saillie 27.
Dans un mode de realisation ayant donne -satisfaction, l'entrefer
principal "d" a une largeur au repos voisine de 1,3 mm pour une course
de 3,5 mm et les entrefers secondai res ont une largeur "e" voisine de
0,2 mm.
Une telle realisation de l'electro-aimant ou l'armature est
partiellement guidee par la culasse 5 confere a celle-ci trois degres
de liberte: l'un selon une direction F du plan
P, parallele a XX'; l'autre selon une direction G perpendiculaire a ce
plan P (voir figure 2), et le troisieme autour d'un axe YY' situe dans
le plan P, perpendi-culairement a XX'.
Lorsque l'electro-aimant 1 est utilise dans un contacteur 2,
l'armature 5 est generalement associee directement a un porte-contact
42 qui presente des surfaces de glissement, telles que 43, 44 et 45,
46, qui cooperent avec des surfaces de guidage 47, 48, respectivement
49, 50, appartenant au bottier 6 ou a une chambre d'arc solidaire de
celui-ci.
Si ces surfaces de guidage et de glissement nlassurent pas un
deplacement parfaitement parallele a l'axe XX', des frottements
peuvent apparaitre entre les extremites des branches et produire des
coincements ou une usure rapide des rubans en matiere plastique.
Compte tenu des tolerances de fabrication relativement grandes que
l'on souhaite donner aux pieces d'appareils fabriques en grande serie,
il est donc utile de donner a la culasse ou a l'equipage mobile
comprenant le porte-contact et l'armature, des moyens de realiser un
alignement naturel de l'ensemble des surfaces de guidage.
Si l'equipage mobile, comprenant l'armature et le portecontact, est
parfaitement guide par le boitier 6, un tel moyen est fourni par
exemple par les rainures 10, 11 du boitier et par la goupille 7 de la
culasse, qui permettent a celle-ci de se deplacer dans la direction G
-et de pivoter autour d'un premier axe ZZ', perpendiculairement au
plan P et/ou autour d'un second axe WW' contenu dans le plan P et
legerement incline par rapport a XX'.
Si, au contraire de l'exemple precedent, (voir figure 4a), une culasse
3' est fixee fermement dans un boitier 6', les surfaces telles que 43,
44 ne devront pas s'appliquer sur des surfaces telles que 47 et,
respectivement 48, mais un guidage complementaire devra limiter les
eventuels deplacements de l'equipage mobile, soit autour de l'axe YY',
soit parallelement a G.
Un tel guidage peut etre opere dans un electro-aimant 1' soit
uniquement par des surfaces telles que 45', 46' appartenant au
porte-contact 42' (voir figure 4a) et 49', 50' appartenant au boitier
6', soit a l'aide de telles surfaces et de surfaces complementaires
52, 53 et 54, 55 placees respectivement sur les extremites de branches
26" et sur des pieces de guidage 54', 55' fixees sur les extremites
14" de branches 3', par exemple a l'aide de rivets tels que 14- (voir
figure 4a et 4b).
Les rubans de matiere plastique peuvent etre localises et immobilises
en faisant appel a differents procedes. En raison de la tres faible
epaisseur des entrefers secondaires (qui est de l'ordre de 0,2 mm) on
pourra effectuer un depot d'une couche de "TEFLON" sur une surface
polaire secondaire non necessairement rectifiee, les asperites qui se
presentent naturellement sur des toles magnetiques decoupees et
empilees favorisant l'adhesion de cette couche; toutefois, une couche
deposee sur une surface rectifiee presentera une meilleure garantie de
planeite.
On peut encore utiliser des rubans souples de matiere appropriee qui
seront colles sur l'une des deux surfaces rectifiees entre lesquelles
est place l'entrefer secondaire.
Le ruban de matiere plastique peut egalement se presenter sous la
forme d'une feuille decoupee et pliee 56 amovible, (voir figures 8 et
9), fixee par exemple sur chaque extremite 57 de branche exterieure
telle que 58 appartenant a une culasse, a l'aide de parois laterales
paralleles 61, 62, perpendiculaires a la surface polaire 63, cooperant
avec des moyens de fixation faisant saillie lateralement sur cette
partie du circuit magnetique; ces moyens peuvent etre des clous 64, 65
de matiere appropriee plantes dans une ouverture laterale 66 de la
branche concernee.
Dans un electro-aimant 1", la masse de matiere plastique disposee dans
chaque entrefer secondaire peut avantageusement etre constituee par un
batonnet 67 de "TEFLON", (voir figure 5, 6, 7) qui est introduit dans
une rainure 68 de la branche externe 71 de la culasse 72 se trouvant
au voisinage d'une surface polaire secondaire 69 non rectifiee sur
laquelle elle debouche et qui circule parallelement a la surface
polaire rectifiee 70 frottant sur ce batonnet. Le batonnet peut
egalement etre dispose sur l'armature 73 si la surface polaire 69 est
rectifiee.
La section de cette rainure prendra avantageusement une forme
cylindrique de diametre "b" ayant une profondeur "a" superieure au
rayon, de facon a retenir le batonnet, la largeur "r" de l'ouverture
de cette rainure etant inferieure a la dimension transversale "b" deu
batonnet.
Un tel mode de realisation presente, non seulement l'avantage d'une
mise en oeuvre industrielle a bon marche, mais encore, celui de
permettre a l'armature, en position ouverte, d'effectuer, par rapport
a la culasse, une legere rotation relative "Phi" autour d'un axe
perpendiculaire au plan
P (voir figure 10); cette propriete confere donc une plus grande
insensibilite a l'electro-aimant vis a vis des dispersions des cotes
de fabrication.
Dans le mode de realisation selon les figures 1 ou 3, l'epaisseur de
matiere plastique s'etend sur toute la hauteur "t" et toute la largeur
q n de la surface polaire il est egalement possible, comme represente
a la figure 11, de deposer ou de coller une multiplicite discontinue
de petites epaisseurs de matiere plastique appropriee 40' sur la
surface polaire 37 et ce, soit sous une forme ponctuelle, soit sous la
forme de petits segments paralleles; la couche deposee ou collee peut
egalement presenter une multiplicite de petites ouvertures, de
perforations, de cavites, ou de pores aptes a retenir de faibles
quantites d'un lubrifiant approprie.
Claims
_________________________________________________________________
Revendications de brevet
1. Electro-aimant ayant une bobine excitee par un courant continu et
un circuit magnetique comprenant une culasse fixe et une armature
mobile guidee qui sont toutes deux en forme de E, les surfaces
polaires principales des jambes centrales du E etant symetriquement
inclinees en forme de V par rapport a un axe de symetrie et de
deplacement central (XX'), tandis que les surfaces polaires
secondaires des jambes externes ne sont pas perpendiculaires a cet
axe, caracterise en ce que les surfaces polaires secondaires (37, 39)
et (36, 38) des branches externes (14, 15) respectivement (22, 23) de
la culasse (3) et de l'armature (5) sont paralleles a cet axe (XX'),
l'une de deux de ces surfaces en regard etant rectifiee et se trouvant
separee de l'autre par un tres faible entrefer secondaire (34, 35),
qui est occupe, au moins partiellement, par une epaisseur d'une
matiere plastique solidaire de l'armature ou de la culasse, et
presentant un faible coefficient de frottement avec ladite surface
rectifiee pour participer au guidage des mouvements de l'armature.
2. Electro-aimant selon la revendication 1, caracterise en ce que
ladite matiere plastique s'etend sur toute la surface polaire ("t x
q") secondaire et presente une epaisseur correspondant a celle de
l'entrefer secondaire ("e"), tout en laissant subsister un jeu
transversal tres faible.
3. Electro-aimant selon la revendication 2, caracterise en ce que
ladite matiere plastique est appliquee par collage ou depot permanent
d'un ruban, respectivement d'une couche (40) de matiere de la famille
des polytetrafluorethylenes, sur une surface polaire secondaire (37)
faisant face a la surface polaire rectifiee (36).
4. Electro-aimant selon la revendication 2, caracterise en ce que
ladite matiere plastique se presente sous la forme d'une feuille (40)
amovible qui est disposee contre une premiere surface polaire
secondaire (37 ou 36) faisant face a la seconde surface polaire
secondaire rectifiee (36 ou 37) et fixee sur la partie de circuit
magnetique fixe ou mobile (3 ou 5) qui porte cette premiere surface.
5. Electro-aimant selon la revendication 4, caracterise en ce que
ladite feuille amovible (56) presente des parois laterales (61, 62)
repliees par rapport aux plans des surfaces polaires secondaires et
cooperant avec des moyens de fixation (64, 65) faisant saillie sur
ladite partie de circuit magnetique (57, 58).
6. Electro-aimant selon la revendication 1, caracterise en ce que
ladite matiere plastique s'etend sur une partie de la surface polaire
secondaire "t x q") et presente une epaisseur correspondante a celle
de l'entrefer secondaire "e", tout en laissant subsister un jeu
transversal tres faible.
7. Electro-aimant selon la revendication 6, caracterise en ce que
ladite matiere plastique se presente sous la forme d'un batonnet (67)
enfonce dans une rainure (68) parallele a la surface polaire rectifiee
(70) et debouchant sur la surface polaire (69) qui lui fait face,
cette rainure ayant une largeur d'ouverture "r" inferieure a une
dimension transversale "b" de ce batonnet.
8. Electro-aimant selon la revendication 6 et l'une des revendications
3 a 5, caracterise en ce que la couche, ou le ruban, ou la feuille de
matiere plastique sont pourvus de perforations ou de cavites.
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