EP4439617B1 - Actionneur magnétique pour systèmes électriques basse tension - Google Patents

Actionneur magnétique pour systèmes électriques basse tension

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EP4439617B1
EP4439617B1 EP23165649.7A EP23165649A EP4439617B1 EP 4439617 B1 EP4439617 B1 EP 4439617B1 EP 23165649 A EP23165649 A EP 23165649A EP 4439617 B1 EP4439617 B1 EP 4439617B1
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EP
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magnetic
armature
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magnetic armature
fixed
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EP23165649.7A
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Wojciech Piasecki
Arda Tueysuez
Frank Jürgen Kassubek
Marcin Bialas
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ABB Schweiz AG
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ABB Schweiz AG
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Claims (15)

  1. Actionneur magnétique (1) pour systèmes électriques basse tension, l'actionneur magnétique comprenant un circuit magnétique (10) incluant :
    - une armature magnétique fixe (2) et une armature magnétique mobile (3), ladite armature magnétique mobile étant mobile réversiblement entre une première position (C) et une deuxième position (O) par rapport à ladite armature magnétique fixe ;
    - un aimant permanent (4) configuré pour alimenter lesdites armatures magnétiques fixe et mobile (2, 3) avec un premier flux magnétique (Φ1) ayant une direction prédéfinie, lorsque ledit aimant permanent est dans un état magnétisé ;
    ledit actionneur magnétique comprenant en outre une bobine d'excitation (5) enroulée sur ledit circuit magnétique (10) et configurée pour être alimentée avec un courant électrique (IC) ayant une direction prédéterminée, lorsqu'une manœuvre de déclenchement dudit actionneur magnétique est requise,
    dans lequel ledit circuit magnétique (10) inclut :
    - une première branche (10a) incluant une première partie (21) de ladite armature magnétique fixe, une première partie (31) de ladite armature magnétique mobile, ledit aimant permanent (4) et une première région d'entrefer (G1) entre ladite armature magnétique fixe (2) et ladite armature magnétique mobile (3) ;
    - une deuxième branche (10b) incluant une deuxième partie (22) de ladite armature magnétique fixe, une deuxième partie (32) de ladite armature magnétique mobile et une deuxième région d'entrefer (G2) entre ladite armature magnétique fixe (2) et ladite armature magnétique mobile (3) ;
    - une troisième branche (10c) incluant une région de shunt magnétique (G3) entre ladite armature magnétique fixe (2) et ladite armature magnétique mobile (3) ;
    dans lequel ledit circuit magnétique (10) inclut une première boucle magnétique (L1) formée par lesdites première et troisième branches (10a, 10c) et une deuxième boucle magnétique (L2) formée par lesdites deuxième et troisième branches (10b, 10c),
    dans lequel des première et deuxième régions d'entrefer (G1, G2) sont agencées à des distances différentes par rapport à ladite région de shunt magnétique (G3) le long desdites première et deuxième boucles magnétiques ou ont un profil ou des superficies différentes,
    dans lequel ladite bobine d'excitation (5) est configurée pour alimenter ledit circuit magnétique (10) avec un deuxième flux magnétique (Φ2) ayant une direction opposée comparée audit premier flux magnétique (Φ1) le long de ladite deuxième branche (10b) et ayant une même direction comparée audit premier flux magnétique (Φ1) le long de ladite troisième branche (10c), lorsque ladite bobine d'excitation est alimentée avec un courant électrique ;
    dans lequel ladite armature magnétique mobile (3) est soumise à une première force magnétique (F1, T1), qui est dirigée de manière à déplacer ladite armature magnétique mobile (3) à l'écart de ladite première position (C), et à une deuxième force magnétique (F2, T2), qui est dirigée de manière à déplacer ladite armature magnétique mobile (3) vers ladite première position (C), lesdites première et deuxième forces magnétiques (F1, T1, F2, T2) dépendant de la position (p) de ladite armature magnétique mobile (3) par rapport à ladite armature magnétique fixe (2),
    dans lequel :
    - ladite première force magnétique (F1, T1) augmente et ladite deuxième force magnétique (F2, T2) diminue, lorsque ladite armature magnétique mobile (3) se déplace de ladite première position (C) à ladite deuxième position (O),
    - le taux de variation de ladite deuxième force magnétique (F2, T2) est supérieur au taux de variation de ladite première force magnétique (F1, T1) en réponse à un déplacement de ladite armature magnétique mobile, lorsque ladite armature magnétique mobile commence à se déplacer à l'écart de ladite première position ;
    dans lequel, lorsque ladite armature magnétique mobile (3) est dans ladite première position (C) et que ladite bobine d'excitation (5) n'est alimentée avec aucun courant électrique, ladite première force magnétique (F1, T1) est inférieure à ladite deuxième force magnétique (F2, T2), de sorte que ladite armature magnétique mobile est maintenue dans ladite première position (C) ;
    dans lequel, lorsque ladite armature magnétique mobile (3) est dans ladite première position (C) et que ladite bobine d'excitation (5) est alimentée avec un courant électrique (IC) supérieur à un courant seuil (ITH), ladite deuxième force magnétique (F2, T2) diminue en raison de la circulation dudit deuxième flux magnétique (Φ2) et devient inférieure à ladite première force magnétique (F1, T1), de sorte que ladite armature magnétique mobile est déplacée à l'écart de ladite première position (C) vers ladite deuxième position (O),
    caractérisé en ce que, lorsque ladite armature magnétique mobile (3) s'est déplacée légèrement à l'écart de ladite première position (C), ladite deuxième force magnétique (F2, T2) reste inférieure à ladite première force magnétique (F1, T1) même si ladite bobine d'excitation (5) n'est plus alimentée avec un courant électrique (IC), de sorte que ladite armature magnétique mobile continue à être déplacée à l'écart de ladite première position (C) jusqu'à atteindre ladite deuxième position (O),
    dans lequel, lorsque ladite armature magnétique mobile (3) est dans ladite deuxième position (O), ladite première force magnétique (F1, T1) est supérieure à ladite deuxième force magnétique (F2, T2), de sorte que ladite armature magnétique mobile est maintenue dans ladite deuxième position (O).
  2. Actionneur magnétique, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une première réluctance magnétique (R1) de ladite première branche (10a) diminue et qu'une deuxième réluctance magnétique (R2) de ladite deuxième branche (10b) augmente, lorsque ladite armature magnétique mobile se déplace de ladite première position (C) à ladite deuxième position (O).
  3. Actionneur magnétique, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un rapport entre une deuxième réluctance magnétique (R2) de ladite deuxième branche (10b) et une troisième réluctance magnétique (R3) de ladite troisième branche (10c) augmente, lorsque ladite armature magnétique mobile (3) se déplace de ladite première position (C) à ladite deuxième position (O).
  4. Actionneur magnétique, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit aimant permanent (4) est couplé à ladite première partie (21) de l'armature magnétique fixe, dans lequel ladite première région d'entrefer (G1) est formée entre ladite armature magnétique mobile (3) et ledit aimant permanent.
  5. Actionneur magnétique, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite bobine d'excitation (5) est enroulée sur ladite deuxième partie (22) de l'armature magnétique fixe (2).
  6. Actionneur magnétique, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la troisième branche (10c) dudit circuit magnétique (10) comprend une troisième partie (23) de ladite armature magnétique fixe (2) faisant face à ladite armature magnétique mobile (3).
  7. Actionneur magnétique, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la troisième branche (10c) dudit circuit magnétique (10) comprend une troisième partie (33) de ladite armature magnétique mobile (3) faisant face à ladite armature magnétique fixe (2).
  8. Actionneur magnétique, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite armature magnétique mobile (3) est mobile en rotation par rapport à ladite armature magnétique fixe (2).
  9. Actionneur magnétique, selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite armature magnétique mobile (3) est mobile en roto-translation par rapport à ladite armature magnétique fixe (2).
  10. Actionneur magnétique, selon l'une des revendications 8 à 9, caractérisé en ce que lesdites première et deuxième régions d'entrefer (G1, G2) sont agencées à des distances différentes par rapport à un axe de rotation (A) de ladite armature magnétique mobile (3).
  11. Actionneur magnétique, selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'axe de rotation (A) de ladite armature magnétique mobile (3) est situé au niveau de ladite région de shunt magnétique (G3).
  12. Actionneur magnétique, selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite armature magnétique mobile (3) est mobile en translation par rapport à ladite armature magnétique fixe (2).
  13. Actionneur magnétique, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un plongeur mobile (6) configuré pour être actionné par ladite armature magnétique mobile (3), lorsque ladite armature magnétique mobile se déplace de ladite première position (C) à ladite deuxième position (O).
  14. Actionneur magnétique, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un butoir (11) configuré pour limiter une course de ladite armature magnétique mobile (3), lorsque ladite armature magnétique mobile se déplace de ladite première position (C) à ladite deuxième position (O).
  15. Actionneur magnétique, selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit butoir (11) comprend un élément (11a) en matériau élastique configuré pour venir en contact avec ladite armature magnétique mobile (3) lorsque ladite armature magnétique mobile vient à proximité de ladite deuxième position (O).
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