Actuador electromagnético con acoplamiento magnético y dispositivo de corte que comprende dicho actuador.

Actuador electromagnético con acoplamiento magnético que comprende:

- un núcleo

(16) móvil montado con deslizamiento axial según un eje longitudinal (Y) en el interior de una corredera (20) magnética entre una posición de acoplamiento (PAc) y una posición de apertura (PAp); - al menos un imán permanente (14);

- al menos una bobina (30) que se extiende axialmente según el eje longitudinal (Y) de la corredera (20), y que está destinada a generar:

- un primer flujo magnético de control (Φ C1) para desplazar el núcleo (16) móvil desde una posición de apertura (PAp) a una posición de acoplamiento (PAc);

- un segundo flujo magnético de control (Φ C2) que se opone a un flujo de polarización (Φ U) del imán permanente (14) y que permite el desplazamiento del núcleo (16) móvil desde la posición de acoplamiento (PAc) hacia la posición de apertura (PAp),

caracterizado porque el imán permanente (14) está situado sobre el núcleo (16) móvil de tal modo que: - está al menos en parte fuera del circuito magnético fijo por el cual circula el primer flujo magnético de control (Φ C1) cuando el núcleo (16) móvil está en una posición de apertura (PAp); y

- está al menos en parte en el interior del circuito magnético fijo utilizando para la circulación del flujo magnético de polarización (Φ U) que genera el imán (14) cuando el núcleo (16) móvil está en una posición de acoplamiento (PAc).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2010/000760.

Solicitante: SCHNEIDER ELECTRIC INDUSTRIES SAS.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 35 RUE JOSEPH MONIER 92500 RUEIL-MALMAISON FRANCIA.

Inventor/es: LAURAIRE, MICHEL, KERSUSAN, JEAN-PIERRE, LOIACONO,BERNARD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > INTERRUPTORES ELECTRICOS; RELES; SELECTORES; DISPOSITIVOS... > Interruptores para alta tensión o fuertes corrientes... > H01H33/66 (Interruptores de vacío)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > INTERRUPTORES ELECTRICOS; RELES; SELECTORES; DISPOSITIVOS... > Mecanismos para accionar los contactos (medios de... > H01H3/28 (utilizando un electroimán (para acumular energía en un motor de resorte H01H 3/30; para accionar relés H01H 45/00))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > INTERRUPTORES ELECTRICOS; RELES; SELECTORES; DISPOSITIVOS... > Interruptores para alta tensión o fuertes corrientes... > H01H33/38 (utilizando un electroimán)

PDF original: ES-2457549_T3.pdf

 

google+ twitter facebook

Fragmento de la descripción:

Actuador electromagnético con acoplamiento magnético y dispositivo de corte que comprende dicho actuador

Campo técnico de la invención La invención se refiere a un actuador electromagnético con acoplamiento magnético que comprende un núcleo móvil montado con deslizamiento axial a lo largo de un eje longitudinal en el interior de una corredera magnética entre una posición de acoplamiento y una posición de apertura. El actuador comprende, además, un imán permanente y una bobina que se extiende axialmente a lo largo del eje longitudinal de la corredera. La bobina está destinada a generar un primer flujo magnético de control para desplazar el núcleo móvil desde una posición de apertura a una posición de acoplamiento y un segundo flujo magnético de control que se opone a un flujo de polarización del imán permanente y que permite el desplazamiento del núcleo móvil desde la posición de acoplamiento hacia la posición de apertura.

La invención se refiere a un dispositivo de corte que comprende, al menos, un contacto fijo que coopera con, al menos, un contacto móvil destinado a conmutar la alimentación de una carga eléctrica.

Estado de la técnica anterior

Es conocido el uso de actuadores electromagnéticos con acoplamiento magnético para los controles de apertura y de cierre de un dispositivo de corte, en particular de ampolla de vacío, y se describe en particular en algunas patentes (EP 0867903B1, US 6373675B1) .

Teniendo en cuenta la geometría del circuito magnético de los diferentes actuadores conocidos, la obtención de las fuerzas útiles para el desplazamiento de los mecanismos de control precisa, por lo general, que se utilicen unos bobinados de control de un gran tamaño o que suministren una potencia eléctrica de control (número de amperios por vuelta) muy grande a causa del bajo rendimiento del actuador electromagnético.

Por otra parte, teniendo en cuenta la ubicación del o de los imanes en el circuito magnético, se pueden observar los riesgos de desmagnetización de dichos imanes. En efecto, como se representa en la solicitud de patente WO 95/07542, cuando los imanes están situados en serie en el circuito magnético, el flujo magnético que genera la bobina de control puede oponerse al del imán y provocar al final la desmagnetización de dichos imanes, en particular durante la apertura de los contactos.

Otras soluciones como las que se describen, en particular, en la solicitud de patente WO 2008/135670 precisan unos muy grandes volúmenes de imanes para garantizar el mantenimiento de la posición de cierre incluso durante impactos mecánicos importantes. Estos imanes son, por lo tanto, caros.

Algunas soluciones como las que se describen en la solicitud de patente WO 95/07542 presentan riesgos de posición intermedia estable en ausencia de un muelle de retorno suficiente. Pero no es deseable tener posiciones estables del actuador que no sean las posiciones abierto y cerrado. Para resolver este problema, se utilizan unos muelles de retorno sobredimensionados para la apertura de los actuadores lo que implica una necesidad de energía adicional para el cierre de dichos actuadores (fase de retorno) .

Por último, las soluciones como las que se describen en la patente EP 1012856B1 exigen el uso de dos bobinas diferentes, una para el cierre y la otra para la apertura imponiendo de este modo un coste adicional.

Exposición de la invención La invención pretende, por lo tanto, resolver los inconvenientes del estado de la técnica, de tal modo que propone un actuador electromagnético con alta eficiencia energética.

El imán permanente del actuador electromagnético según la invención está situado sobre el núcleo móvil de tal modo que está al menos en parte fuera del circuito magnético fijo por el cual circula el primer flujo magnético de control cuando el núcleo móvil está en una posición de apertura, y está al menos en parte en el interior del circuito magnético fijo utilizado para la circulación del flujo magnético de polarización que genera el imán cuando el núcleo móvil está en una posición de acoplamiento de polarización generado por el imán cuando el núcleo móvil está en una posición de acoplamiento.

Según un primer modo de desarrollo de la invención, el imán permanente es de imantación radial perpendicular al eje longitudinal de la corredera.

De manera ventajosa, la corredera comprende un manguito interno que se extiende alrededor del núcleo móvil, encontrándose situado el imán permanente sobre el núcleo móvil de tal modo que está al menos en parte frente al manguito interno de la corredera magnética cuando el núcleo móvil está en la posición de acoplamiento.

De preferencia, el manguito interno se extiende por una distancia de recubrimiento situada frente al imán permanente en la posición de acoplamiento.

De preferencia, el manguito interno está separado del núcleo móvil por un entrehierro deslizante radial que se mantiene uniforme durante el desplazamiento en traslación del núcleo móvil.

Según un segundo modo de desarrollo de la invención, el imán permanente es de imantación axial alineado a lo largo del eje longitudinal de la corredera.

Según un modo particular de realización, el imán permanente está situado sobre el núcleo móvil de tal modo que está completamente en el exterior de la corredera magnética cuando el núcleo móvil está en una posición de apertura.

Según un modo particular de realización, el imán permanente está situado sobre el núcleo móvil de tal modo que está completamente en el interior de la corredera magnética cuando el núcleo móvil está en una posición de 10 apertura.

Según una variante de realización, el actuador comprende una tapa de un material no ferromagnético en la cara externa de la corredera magnética de tal modo que recubre todo el núcleo móvil en la posición de apertura.

Según una variante de realización, el núcleo móvil comprende una superficie radial destinada a pegarse contra la corredera magnética en la posición de acoplamiento, siendo dicha superficie inferior a una sección media de dicho 15 núcleo.

De preferencia, el actuador electromagnético comprende al menos un muelle de retorno que se opone al desplazamiento de dicho núcleo desde su posición de apertura hacia su posición de acoplamiento.

Según un modo particular de realización, el núcleo móvil magnético está acoplado a un elemento de accionamiento no magnético que se extiende a lo largo del eje longitudinal.

De manera ventajosa, el actuador electromagnético comprende un manguito móvil que se puede accionar manualmente o por medio de un actuador electromagnético.

El dispositivo de corte según la invención comprende al menos un actuador electromagnético tal como se ha definido con anterioridad para accionar dicho, al menos, un contacto móvil.

Breve descripción de las figuras

Se mostrarán de manera más clara otras ventajas y características de la descripción que viene a continuación de unos modos particulares de realización de la invención, que se dan a título de ejemplos no limitativos, y se representan en los dibujos adjuntos, en los que:

las figuras 1A y 1B representan unas vistas en sección del actuador electromagnético en fase de cierre en dos posiciones de funcionamiento según un primer modo de realización de la invención;

las figuras 2A y 2B representan unas vistas en sección del actuador electromagnético en fase de apertura en dos posiciones de funcionamiento según un primer modo de realización de la invención;

las figuras 3A y 3B representan unas vistas en sección del actuador electromagnético en fase de cierre en... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Actuador electromagnético con acoplamiento magnético que comprende:

- un núcleo (16) móvil montado con deslizamiento axial según un eje longitudinal (Y) en el interior de una corredera (20) magnética entre una posición de acoplamiento (PAc) y una posición de apertura (PAp) ; -al menos un imán permanente (14) ; -al menos una bobina (30) que se extiende axialmente según el eje longitudinal (Y) de la corredera (20) , y que está destinada a generar:

-un primer flujo magnético de control (ɸC1) para desplazar el núcleo (16) móvil desde una posición de apertura (PAp) a una posición de acoplamiento (PAc) ; -un segundo flujo magnético de control (ɸC2) que se opone a un flujo de polarización (ɸU) del imán permanente (14) y que permite el desplazamiento del núcleo (16) móvil desde la posición de acoplamiento (PAc) hacia la posición de apertura (PAp) ,

caracterizado porque el imán permanente (14) está situado sobre el núcleo (16) móvil de tal modo que:

-está al menos en parte fuera del circuito magnético fijo por el cual circula el primer flujo magnético de control (ɸC1) cuando el núcleo (16) móvil está en una posición de apertura (PAp) ; y -está al menos en parte en el interior del circuito magnético fijo utilizando para la circulación del flujo magnético de polarización (ɸU) que genera el imán (14) cuando el núcleo (16) móvil está en una posición de acoplamiento (PAc) .

2. Actuador electromagnético según la reivindicación 1, caracterizado porque el imán permanente (14) es de imantación radial perpendicular al eje longitudinal (Y) de la corredera (20) .

3. Actuador electromagnético según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la corredera (20) comprende un manguito (46) interno que se extiende alrededor del núcleo (16) móvil, encontrándose situado el imán permanente (14) sobre el núcleo (16) móvil, de tal modo que está al menos en parte frente al manguito (46) interno de la corredera magnética cuando el núcleo (16) móvil está en una posición de acoplamiento (PAc) .

4. Actuador electromagnético según la reivindicación 3, caracterizado porque el manguito (46) interno se extiende por una distancia de recubrimiento (L) situada frente al imán permanente (14) en la posición de acoplamiento (PAc) .

5. Actuador electromagnético según las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque el manguito (46) interno está separado del núcleo (16) móvil por un entrehierro deslizante (e2) radial que se mantiene uniforme durante el desplazamiento en traslación del núcleo (16) móvil.

6. Actuador electromagnético según la reivindicación 1, caracterizado porque el imán permanente (14) es de imantación axial alineado a lo largo del eje longitudinal (Y) de la corredera (20) .

7. Actuador electromagnético según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el imán permanente (14) está situado sobre el núcleo (16) móvil, de tal modo que está completamente en el exterior de la corredera magnética (20) cuando el núcleo (16) móvil está en una posición de apertura (PAp) .

8. Actuador electromagnético según la reivindicación 7, caracterizado porque comprende un manguito móvil (47) que se puede accionar manualmente o por medio de un actuador electromagnético.

9. Actuador electromagnético según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el imán permanente (14) está situado sobre el núcleo (16) móvil de tal modo que está completamente en el interior de la corredera magnética (20) cuando el núcleo (16) móvil está en una posición de apertura (PAp) .

10. Actuador electromagnético según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una tapa (57) de un material no ferromagnético en la cara externa de la corredera (20) magnética de tal modo que cubre todo el núcleo (16) móvil en la posición de apertura (PAp) .

11. Actuador electromagnético según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el núcleo (16) móvil comprende una superficie radial destinada a pegarse contra la corredera (20) magnética en la posición de acoplamiento (PAc) , siendo dicha superficie inferior a una sección media de dicho núcleo.

12. Actuador electromagnético según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende al menos un muelle de retorno (36) que se opone al desplazamiento de dicho núcleo desde su posición de apertura (PAp) hacia su posición de acoplamiento (PAc) .

13. Actuador electromagnético según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el núcleo móvil (16) magnético está acoplado a un elemento de accionamiento no magnético (18) que se extiende según el eje longitudinal (Y) .

14. Dispositivo de corte (22) que comprende al menos un contacto fijo que coopera con al menos un contacto móvil destinado a conmutar la alimentación de una carga eléctrica, caracterizado porque comprende al menos un actuador electromagnético (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores para accionar dicho al menos contacto móvil.