ES2347203T3 - Dispositivo de disparo electromagnetico. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de disparo electromagnético que comprende: - un imán permanente (2); - una armadura (1) que, realizada en material ferromagnético, comporta al menos un circuito magnético cerrado; - al menos un arrollamiento excitador (6) que rodea una porción de un circuito cerrado de dicha armadura (1); - una paleta (3; 3'; 3''; 23) móvil con relación a la armadura (1), apta para definir con esta última al menos un entrehierro, caracterizado porque dicha paleta se cierra contra dicha armadura (1) en ausencia de excitación por parte del o los arrollamientos (6) y se solicita en apertura por unos medios de recuperación, siendo recorrido dicho circuito cerrado por un campo magnético generado por el o los arrollamientos (6) en sentido inverso al creado por el imán (2) sobre una porción de dicho circuito, y comporta al menos dos shunts (resistencias en paralelo) (7, 8) o zonas "tapón" saturados por el flujo magnético del imán permanente (2), quedando dispuestos dichos shunts (7, 8) o zonas "tapón" entre el o los arrollamientos (6) y la zona que presenta la paleta (3; 3'; 3''; 23) y los entrehierros.
Description
Dispositivo de disparo electromagnético.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de disparo electromagnético o relé, es decir, un
microaccionador que, alimentado por una energía eléctrica débil, es
capaz de proporcionar una elevada energía mecánica.
De forma clásica, se compone:
- -
- de un imán permanente;
- -
- de una armadura realizada en material ferromagnético que canaliza el flujo del imán permanente;
- -
- de al menos un arrollamiento excitador que conduce una corriente que refleja el fallo;
- -
- de una paleta móvil con relación a la armadura, apta para definir con esta última al menos un entrehierro, cerrada contra dicha armadura en ausencia de excitación de un nivel suficiente en el o los arrollamientos es, solicitada en apertura por unos medios de recuperación.
Este tipo de dispositivo acumula dos funciones:
una función eléctrica, ya que el relé es una impedancia compleja
insertada en el circuito de detección de un fallo de corriente. Por
otro lado, el relé incorpora una función mecánica, puesto que, a
partir de cierto criterio de disparo sobre la tensión y la
corriente, tiene que liberar una energía mecánica suficiente para
desbloquear una cerradura.
El imán permanente crea un flujo en el circuito
magnético que origina fuerzas en los entrehierros entre la paleta y
la armadura. Estas fuerzas, en principio, son suficientemente
acusadas para oponerse a la acción de los medios de recuperación,
generalmente un muelle, y así mantener la paleta pegada contra la
armadura magnética.
Cuando el o los arrollamiento(s) o
bobina(s) es/son alimentado(s) en el sentido correcto,
y con una amplitud suficiente, el flujo que produce(n) se
opone al flujo del imán. Las fuerzas del entrehierro decrecen
correlativamente, y el esfuerzo ejercido por el muelle se hace
preponderante y permite la separación de la paleta.
En la mayoría de los casos, los actuales
dispositivos de disparo o relés conllevan dos defectos principales.
Uno de ellos es la sensibilidad del relé ante los campos magnéticos
exteriores.
Aunque el principal defecto concierne a la
impedancia del relé, que es extremadamente sensible al valor del
entrehierro. Esta impedancia, de hecho, depende de la resistencia
del hilo, pero también de la inductancia de la bobina. Ahora bien,
esta última depende del circuito magnético y, en particular, de la
reluctancia del circuito magnético acusada por la bobina. Por su
parte, esta reluctancia depende directamente del valor del
entrehierro entre la paleta y la armadura, lo que lleva a rectificar
la paleta y la armadura magnética para controlar un entrehierro
mínimo. Tal objetivo es difícil de realizar e implica un elevado
coste.
La invención se ha propuesto subsanar estos
inconvenientes, proponiendo unas nuevas configuraciones de circuitos
magnéticos, es decir, del conjunto armadura magnética/paleta, que
eliminan en particular la necesidad de realizar una rectificación
de estas piezas. La patente WO2007/095715 describe un dispositivo
según el preámbulo de la reivindicación 1.
A título esencial, según la invención, la
armadura define al menos un circuito magnético cerrado, recorrido
por un campo magnético generado por el o los arrollamientos en
sentido inverso al creado por el imán sobre una porción de dicho
circuito, y comporta al menos dos shunts (resistencias en paralelo)
o zonas "tapón" saturados por el flujo magnético generado por
el imán permanente, quedando dispuestos dichos shunts o zonas
"tapón" entre el o los arrollamientos y la zona que presenta
la paleta y los entrehierros.
Cuando se saturan los dos shunts o zonas
"tapón", como es el caso en funcionamiento normal, sus
reluctancias son prácticamente constantes, incluso con una
variación de entrehierro o de la magnetización del imán. La
reluctancia acusada por la bobina se hace pues, en la práctica,
independiente del valor del entrehierro, lo que significa que es
posible utilizar entrehierros más importantes, y/o aceptar una mayor
variación del entrehierro.
Con semejante estructura, el control del valor
de la impedancia, así como su variación, quedan asegurados,
resultado que es el que se persigue puesto que permite el control
del disparo de los relés para un umbral de un fallo de corriente
predeterminado.
Según una posibilidad, la armadura comprende una
parte en circuito cerrado con ventana central que comporta al menos
un arrollamiento y al menos dos shunts.
Todavía más precisamente, esta parte en circuito
cerrado puede ser rectangular, comportando uno de los lados del
rectángulo un arrollamiento y formando los dos lados adyacentes
paralelos dos shunts.
Esta configuración es particularmente práctica
en lo que respecta a la fabricación/espacio ocupado, y permite la
puesta en práctica de múltiples variantes para el posicionamiento
del imán, las posibilidades de paletas, etc.
Así, en esta hipótesis, el imán permanente y la
paleta móvil pueden quedar dispuestos al exterior de los dos lados
que forman un shunt.
Entre las posibilidades de configuración, que
quedan entonces abiertas, si el imán es rectangular, puede quedar
entonces rodeado por tres lados por una porción en U de la armadura
cuya base la constituye uno de los lados en configuración de
shunt.
Además del carácter cerrado del circuito y la
existencia de los dos shunts, esta configuración permite canalizar
mejor las líneas de campo debidas al imán permanente.
Por lo que respecta a la paleta, de acuerdo con
una posibilidad, los lados paralelos del rectángulo, de los que uno
comporta el arrollamiento, se prolongan en dos ramas cuyas
extremidades libres forman dos entrehierros con la paleta.
La existencia de dos entrehierros, que implica
la existencia de dos superficies de canalización de los flujos
sobre la paleta y, con ello, de dos fuerzas diferenciadas que se
oponen a la fuerza de recuperación, permite disminuir la tasa de
saturación necesaria para la creación de las fuerzas magnéticas, en
esta ocasión divididas por dos.
Son posibles entonces varias configuraciones,
entre las cuales:
- -
- dichas ramas son simétricas y constituyen, con el lado en configuración de shunt, una U que coopera con una paleta rectilínea;
- -
- las ramas se hallan inclinadas en tejado la hacia la otra, con superficies terminales que definen un espacio para una paleta de forma trapecial, triangular o circular.
En ambas hipótesis, la paleta comporta
efectivamente dos superficies activas, es decir, dos superficies
que, encaradas con la armadura, crean dos entrehierros
homólogos.
Como alternativa, la paleta puede presentar dos
extremidades libres planas, paralelas a la cara exterior del lado
del rectángulo en configuración de shunt, ubicadas en la
prolongación de los lados paralelos del rectángulo de los que uno
incorpora el arrollamiento.
En este caso, preferentemente, dicha paleta
puede ser en U.
La invención también se puede poner en práctica
según una segunda familia de configuraciones que se caracterizan
porque la armadura comprende:
- -
- una parte en circuito cerrado con ventana central que incorpora el arrollamiento;
- -
- una segunda parte que rodea al imán permanente y que comprende la paleta;
quedando las dos partes separadas por unos
tramos que forman zonas "tapón".
En tal caso, las zonas "tapón" son los
equivalentes de los dos shunts, en esta ocasión colocados de forma
un tanto diferente pues ya no forman parte del circuito cerrado
principal en el cual va arrollada la bobina. Globalmente, las
características y efectos de este circuito magnético confluyen en
estas dos configuraciones que han sido presentadas anteriormente.
En esta hipótesis, de acuerdo con una posibilidad, uno de los lados
de la parte que rodea al imán incorpora dos ramas con extremidades
biseladas enfrentadas, formando un espacio para una paleta de forma
trapecial o triangular.
Por consiguiente reaparece la existencia de dos
entrehierros diferenciados, dispuestos frente a una paleta, por
ejemplo, de forma trapecial.
En las configuraciones posibles con paletas
trapeciales o triangulares, las ramas que se orientan la una hacia
la otra con objeto de crear los dos entrehierros pueden hallarse
desunidas.
Más generalmente, según la invención, la
armadura magnética y la paleta se realizan preferentemente a partir
de materiales magnéticos de polvo sinterizado.
Este modo de realización es muy ventajoso, en
particular en el aspecto económico, ya que permite evitar las
operaciones de rectificación difíciles y costosas.
A continuación se describirá más detalladamente
la invención, con referencia a las figuras que se adjuntan, en las
que:
la figura 1 es una vista en alzado de la primera
configuración de relé según la invención;
la figura 2 muestra una variante de la misma de
paleta con sección circular;
la figura 3 representa una configuración de
paleta rectilínea;
la figura 4 ilustra una variante de la misma de
paleta en U; y
la figura 5 presenta una vista en alzado de la
segunda familia de configuraciones anteriormente mencionada.
Con referencia a la figura 1, el dispositivo de
disparo electromagnético o relé de la invención comporta una
armadura (1) que presenta sensiblemente la forma de una casa. En su
parte inferior, esta armadura (1) comporta un imán permanente (2),
que crea un flujo permanente en el circuito magnético de la armadura
engendrando unas fuerzas en los entrehierros entre la armadura (1)
y la paleta (3). Ésta viene a situarse en la cima del "techado"
de la casa, entre dos ramas homólogas (4) y (5) de la armadura (1)
que se desarrollan la una hacia la otra.
Colocada en la parte central de la armadura (1),
se halla una bobina (6) arrollada de tal modo que, cuando es
alimentada, crea un flujo magnético que se opone al del imán (2). El
flujo del imán permanente (2) se ha representado en trazo continuo,
mientras que el flujo procedente de la bobina está representado en
trazos discontinuos.
Para no hacer que la impedancia del relé dependa
del valor del entrehierro, es necesario que la inductancia de la
bobina se mantenga lo más constante posible. Ahora bien, esta
inductancia L = \frac{n^{2}}{r} depende del número de espiras de
la bobina y de la reluctancia r del circuito magnético acusado por
la bobina. Por tanto, la impedancia guarda una relación directa con
la reluctancia.
En las configuraciones de la técnica anterior,
el valor de esta reluctancia también dependía directamente del
valor del entrehierro entre la paleta y la armadura. Para obtener un
control suficiente del mismo, era necesario
micro-rectificar la paleta y la armadura, con objeto
de mantenerlo en un valor mínimo.
En la configuración mostrada, el circuito que a
título principal acusa la bobina, que comprende los dos shunts (7)
y (8), está cerrado. Cuando se saturan estos shunts (7) y (8), como
es el caso en funcionamiento normal como consecuencia de la
elección del imán (2) y del dimensionamiento de los shunts (7) y
(8), las reluctancias de estos últimos son prácticamente
constantes, aun cuando se produce una cierta variación de los
entrehierros o de la magnetización del imán. La reluctancia que
acusa la bobina es pues prácticamente independiente del valor del
entrehierro, resultando en una posibilidad de tener unas tolerancias
muy superiores a la vez para el entrehierro y para su
variación.
La existencia de las porciones (9) y (10) de la
armadura (1) que rodea al imán permanente (2) permite, por otro
lado, disminuir la sensibilidad ante los campos magnéticos
exteriores, puesto que las líneas de campo creadas por el imán
permanente (2) son canalizadas mucho mejor en este tipo de
configuración.
El imán no acusa prácticamente fluctuación
alguna cuando se abre la paleta. La paleta (3) comporta dos
entrehierros, a nivel de las superficies situadas en las
extremidades de las ramas (4) y (5). El interés de estas dos
superficies es evidente en términos de descomposición de las
fuerzas. La fuerza que el muelle ejerce para despegar la paleta (3)
de la armadura (1) se puede descomponer en dos fuerzas
diferenciadas, forzosamente mucho menos elevadas que la fuerza
única que sería necesaria con un sólo entrehierro, y que permiten
disminuir el grado de saturación necesario en la armadura.
Las figuras 2 a 4 muestran variaciones a la
configuración de la figura 1. La de la figura 2 incorpora una
paleta circular (3'), mientras que las ramas (4) y (5) del ejemplo
ilustrado en la figura 3 quedan reducidas a una porción rectilínea
que prolonga los lados del rectángulo perpendiculares a los lados en
configuración de shunt (7, 8) y que coopera con una paleta
rectilínea (33''). Por último, la variante que aparece en la figura
4 muestra una paleta en U (23), es decir, que integra las ramas
(14), (15).
La figura 5 muestra una posible variante de la
configuración anterior, pero que responde a los mismos objetivos.
En el esquema de la figura 5 se han utilizado las mismas referencias
para los elementos idénticos a los de la figura 1. La paleta no
está representada para facilitar la visualización de las superficies
extremas de las ramas (4) y (5), que son, en este caso concreto,
superficies biseladas o inclinadas (11) y (12). El imán permanente
(2) está totalmente rodeado por la armadura (1), es decir, que las
extremidades libres de las prolongaciones (9) y (10) van unidas por
un lado suplementario de la armadura referenciada (13). La
canalización de las líneas de campos magnéticos generados por el
imán permanente (2) es aún mejor, en este supuesto, que para la de
la figura 1.
La ventaja de esta estructura se encuentra en
que no es necesario saturar la parte cerrada que acusa la bobina
(6), es decir, los lados (7) y (8) que confluyen en el lado a cuyo
alrededor está arrollada la bobina (6) por una parte, y el lado
enfrentado, por otra parte.
\newpage
En cambio, en tal caso es necesario saturar las
zonas "tapón" (7') y (8') así como la zona (13) con el fin de
que la bobina no acuse, o prácticamente no lo haga, el circuito de
la paleta y del imán permanente (2).
Se pueden proponer todavía otras
configuraciones, que reúnen las características principales de la
invención examinada, pero que pueden diferir, en la forma, de las
versiones de las figuras 1 a 5.
\vskip1.000000\baselineskip
En la lista de documentos indicados por el
solicitante se ha recogido exclusivamente para información del
lector, y no es parte constituyente del documento de patente
europeo. Ha sido recopilada con el mayor cuidado; sin embargo, la
EPA no asume ninguna responsabilidad por posibles errores u
omisiones.
\bullet WO 2007095715 A [0008]
Claims (14)
1. Dispositivo de disparo electromagnético que
comprende:
- -
- un imán permanente (2);
- -
- una armadura (1) que, realizada en material ferromagnético, comporta al menos un circuito magnético cerrado;
- -
- al menos un arrollamiento excitador (6) que rodea una porción de un circuito cerrado de dicha armadura (1);
- -
- una paleta (3; 3'; 3''; 23) móvil con relación a la armadura (1), apta para definir con esta última al menos un entrehierro, caracterizado porque dicha paleta se cierra contra dicha armadura (1) en ausencia de excitación por parte del o los arrollamientos (6) y se solicita en apertura por unos medios de recuperación,
siendo recorrido dicho circuito cerrado por un
campo magnético generado por el o los arrollamientos (6) en sentido
inverso al creado por el imán (2) sobre una porción de dicho
circuito, y comporta al menos dos shunts (resistencias en paralelo)
(7, 8) o zonas "tapón" saturados por el flujo magnético del
imán permanente (2), quedando dispuestos dichos shunts (7, 8) o
zonas "tapón" entre el o los arrollamientos (6) y la zona que
presenta la paleta (3; 3'; 3''; 23) y los entrehierros.
2. Dispositivo de disparo electromagnético según
la reivindicación anterior, caracterizado porque la armadura
(1) comprende al menos una parte en circuito cerrado con ventana
central que comporta al menos un arrollamiento (6) y al menos dos
shunts (7, 8).
3. Dispositivo de disparo electromagnético según
la reivindicación anterior, caracterizado porque la parte en
circuito cerrado de la armadura (1) es rectangular, comportando uno
de los lados del rectángulo un arrollamiento (6) y formando los dos
lados adyacentes paralelos dos shunts (7, 8).
4. Dispositivo de disparo electromagnético según
la reivindicación anterior, caracterizado porque el imán
permanente (2) y la paleta móvil (3; 3'; 3''; 23) quedan dispuestos
al exterior de los dos lados que forman un shunt (7, 8).
5. Dispositivo de disparo electromagnético según
la reivindicación anterior, caracterizado porque el imán (2)
es rectangular y está rodeado por tres lados (8, 9, 10) por una
porción en U de la armadura (1) cuya base la constituye uno de los
lados en configuración de shunt (8).
6. Dispositivo de disparo electromagnético según
una de las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado porque los
lados paralelos del rectángulo de los que uno comporta el
arrollamiento (6) se prolongan en dos ramas (4, 5) cuyas
extremidades libres forman con la paleta (3; 3'; 3'') dos
entrehierros.
7. Dispositivo de disparo electromagnético según
la reivindicación precedente, caracterizado porque dichas
ramas (4, 5) son simétricas y constituyen, con el lado en
configuración de shunt (7), una U que coopera con una paleta
rectilínea (3'').
8. Dispositivo de disparo electromagnético según
la reivindicación 6, caracterizado porque las ramas (4, 5)
se hallan inclinadas en tejado la una hacia la otra, con superficies
terminales que definen un espacio para una paleta (3) de forma
trapecial, triangular o circular (3').
9. Dispositivo de disparo electromagnético según
una de las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado porque la
paleta (23) presenta dos extremidades libres planas, paralelas a la
cara exterior de un lado del rectángulo en configuración de shunt
(7), ubicadas en la prolongación de los lados paralelos de los que
uno incorpora el arrollamiento (6).
10. Dispositivo de disparo electromagnético
según la reivindicación precedente, caracterizado porque la
paleta (23) es en U.
11. Dispositivo de disparo electromagnético
según la reivindicación 1, caracterizado porque la armadura
comprende:
- -
- una primera parte en circuito cerrado con ventana central que comporta el arrollamiento (6);
- -
- una segunda parte que rodea al imán permanente (2) y que comprende la paleta;
estando las dos partes separadas por unos tramos
que forman zonas "tapón" (7', 8').
12. Dispositivo de disparo electromagnético
según la reivindicación precedente, caracterizado porque uno
de los lados de la parte que rodea al imán (2) comporta dos ramas
con extremidades biseladas (11, 12) enfrentadas formando un espacio
para una paleta de forma trapecial o triangular.
13. Dispositivo de disparo electromagnético
según una de las reivindicaciones 8 y 12, caracterizado
porque las ramas (4, 5; 11, 12) están desunidas.
14. Dispositivo de disparo electromagnético
según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque la armadura magnética (1) y la paleta
(3; 3'; 3''; 23) están realizadas a partir de materiales magnéticos
de polvo sinterizado.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0707824 | 2007-11-07 | ||
| FR0707824A FR2923322B1 (fr) | 2007-11-07 | 2007-11-07 | Dispositif de declenchement electromagnetique. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2347203T3 true ES2347203T3 (es) | 2010-10-26 |
Family
ID=39473252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES08305783T Active ES2347203T3 (es) | 2007-11-07 | 2008-11-07 | Dispositivo de disparo electromagnetico. |
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| AT (1) | ATE470947T1 (es) |
| DE (1) | DE602008001475D1 (es) |
| ES (1) | ES2347203T3 (es) |
| FR (1) | FR2923322B1 (es) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BRPI0600680C1 (pt) * | 2006-02-24 | 2008-04-22 | Oscar Rolando Avila Cusicanqui | aperfeiçoamento introduzido em interruptor elétrico |
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2007
- 2007-11-07 FR FR0707824A patent/FR2923322B1/fr not_active Expired - Fee Related
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- 2008-11-07 AT AT08305783T patent/ATE470947T1/de not_active IP Right Cessation
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- 2008-11-07 ES ES08305783T patent/ES2347203T3/es active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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