Brevet FR2541508A1 — publié le 19840824

DISPOSITIF MAGNETO-THERMIQUE POUR RELAIS DE SURINTENSITE. L'invention se rapporte à un dispositif magnéto-thermique, apte à produire l'ouverture d'un interrupteur de sécurité lorsque le courant qui le traverse présente, soit une inten- sité instantanée excessive, soit une intensité moins impor- tante mais de trop grande durée; ce dispositif comprend une bilame, une culasse magnétisable à laquelle sont associés: d'une part, un noyau réglable vissé qui est entouré par une bobine et, d'autre part, une palette angulairement mobile autour d'une extrémité de la culasse pour coopérer avec une extrémité de ce noyau placée sensiblement au même niveau et à l'encontre d'un ressort de rappel, et des moyens de blo- cage associés à ce noyau pour assurer la position de réglage. De tels dispositifs sont largement utilisés dans des appa- reils, couramment appelés relais thermiques, qui sont des- tinés à surveiller les courants circulant dans une charge, notamment dans un moteur électrique, pour interrompre son alimentation lorsque le courant qu'il consomme prend des valeurs anormales. Dans les dispositifs dont la constitution répond à celle mentionnée cidessus, il est nécessaire de procéder à un réglage du noyau pour que l'intensité du courant qui circule dans la bobine provoque l'attraction de la palette lorsqu'un -2- seuil de courant bien défini est atteint; ce seuil d'inten site, qui est déterminé en fonction des caractéristiques propres à chaque moteur, provoque un déclenchement en fonc- tion dès divers paramètres géométriques de la bobine, du circuit magnétique et du ressort de rappel, qui sont sujets à de légères variations au cours d'une fabrication en grande série; par ailleurs, un réglage effectué en usine pour que l'appareil -fini présente les propriétés de protection souhaitées, doit être conservé au cours du montage et après celui-ci lorsqu'apparaissent, soit des contraintes mécani- ques ou thermiques, soit un vieillissement des matériaux de l'appareil ou de son boîtier. Parmi les réglages dont l'importance est prépondérante figu- rent ceux qui influent sur la dimension des entrefers qui existent entre l'extrémité du noyau, la palette et l'extré- mité de la culasse; la modification du premier de ces entrefers ne doit notamment pas influencer le second. Dans certains dispositifs connus, le réglage de la position respective de l'extrémité active du noyau et de la palette est opéré grâce au déplacement d'une extrémité opposée file- tée dans une ouverture filetée de la culasse, tandis qu'un blocage du réglage choisi est opéré à l'aide d'un écrou de blocage qui est engagé sur cette extrémité filetée Un tel dispositif connu présente l'inconvénient d'un entraînement possible du noyau au moment o un couple de blocage est com- muniqué à l'écrou; lorsque le pas du filetage est fin, un tel entraînement reste faible; mais, même dans ce cas, il n'est pas exclu que les efforts de blocage provoquent un léger déplacement latéral de l'extrémité active et modifient l'entrefer de fuite qui existe entre elle et l'extrémité de la culasse. L'invention se propose par suite de fournir un dispositif conforme à celui dont la constitution est mentionnée ci- dessus, mais dans lequel des mesures seront prises pour que les moyens de blocage du noyau ne modifient pas la position latérale de l'extrémité active du noyau et assurent la per- manence du réglage effectué. -3- Selon l'invention, le résultat visé est obtenu grâce au fait que, dans un plan perpendiculaire à l'axe du noyau et voisin de l'extrémité de la culasse servant de pivot à la palette, une pièce plate non magnétisable est placée en compression radiale entre l'extrémité du noyau et une face de la branche de culasse située en regard, la dimension radiale de cette pièce étant légèrement supérieure à la distance qui sépare cette extrémité et cette face en l'absence de cette pièce. L'invention, ainsi que des mesures complémentaires propres à faciliter l'ensemble des réglages du dispositif et à en sim- plifier la fabrication, seront mieux comprises à la lecture de la description ci-dessous. Au dessin annexé: La figure 1 représente une vue schématique du dispo- sitif associé à un appareil de protection; La figure 2 est une vue en élévation du dispositif; La figure 3 est une vue de côté du dispositif selon la figure 2; La figure 4 est une vue, du dispositif en coupe par- tielle par le plan PP' des figures 2 et 3, et; La figure 5 montre un agrandissement de la région supérieure du relais magnétique. Un dispositif magnéto-thermique 1, visible à la figure 1, est par exemple disposé à l'intérieur d'un appareil de pro- tection 2, de façon qu'un courant circulant à travers une charge et entre les bornes 3 et 4 traverse un relais magné- tique 5 et une bilame 6 placés en série Une palette mobile 33 de ce relais et une extrémité mobile 6 a de cette bilame transmettent les déplacements ou déformations qu'ils subis- sent geventuellement par l'intermé diaire de moyens ralen- 4 - tisseurs 7 ou de moyens d'association 8 communs à plusieurs bilames identiques) à un organe ou mécanisme de déclenche- ment brusque 9 dont la libération provoque l'ouverture d'un interrupteur de sécurité 10 Les bornes de cet interrupteur, qui n'ont pas été représentés, sont elles-mêmes associées à un circuit de commande apte à établir ou à interrompre de façon connue l'alimentation de la charge. Le relais 5, visible à la figure 2, comprend une culasse magnétisable 11 ayant deux ailes perpendiculaires 12 et 13 dont la plus courte 12 est, dans l'exemple de réalisation figuré, soudée sur une plaquette de support 14 L'une des pièces 12 ou 14, ou même-les deux, présentent une ouverture filetée à pas fin 15 d'axe XX' qui est apte à recevoir une première extrémité filetée 16 d'un noyau magnétisable 17, dont une seconde extrémité opposée 18 se trouve sensiblement en regard d'une extrémité 19 de la branche 13. Sur ce noyau est emmanchée une carcasse isolante 20, sur laquelle est enroulé, entre deux joues 21, 22 de la car- casse, un bobinage 23 La joue inférieure 21 voisine de la branche 12 supporte une pièce conductrice 24 qui est asso- ciée à la borne 3 et est soudée à une extrémité 25 a du fil de la bobine. La joue supérieure 22 présente, dans un plan PP' voisin de l'extrémité 19 et sensiblement perpendiculaire à l'axe XX', voir figures 4 et 5, une gorge 26, qui est ouverte en direc- tion de la face interne 27 de la branche 13 et qui débouche jusqu'à l'alésage intérieur 28 de la carcasse Cette gorge, qui est ouverte latéralement au moins vers un côté 29 de la joue 22, voir figure 4, reçoit une pièce plate métallique non magnétisable 30 réalisée par exemple-en aluminium, en laiton ou en acier inoxydable Cette pièce, qui peut coulis- ser dans la gorge à la manière d'un coin 32, présente une dimension radiale "d" supérieure à la distance séparant la face 27 de la surface cylindrique 31 du noyau 17 placée en regard, cette distance étant mesurée lorsque la pièce 30 n'est pas montée. Il en résulte que cete pièce 30 est placée en compression lorsqu'elle est mise en place, ou que le noyau 17 est soumis -5- à une contrainte perpendiculaire à l'axe XX'; un effet de coincement élastique du noyau 17 est donc opéré dans la région o coopèrent l'extrémité 16 et l'ouverture 15 file- tées. Lorsque, en l'absence de mesures complémentaires, une rota- tion est communiquée au noyau pour modifier la valeur de l'entrefer de travail Et qui sépare l'extrémité 18 d'une palette mobile 33, on peut craindre un glissement du coin 32 dans la gorge 26 en raison de la force de frottement qui lui est communiquée. La pièce 30 comporte par suite une région biseautée 34 qui est suivie d'abord d'une encoche 35, ensuite d'une paroi rectiligne 36; cette paroi et cette région biseautée pré- sentent des largeurs "e" légèrement supérieures à la dis- tance "d"; l'engagement de la pièce 30 est effectué dans le sens de la flèche F en produisant des légères déformations élastiques du noyau et de la branche 13, jusqu'au moment o s'opère un encliquetage de l'encoche 35 sur la surface 31 de l'extrémité 18 du noyau 17. La palette magnétisable 33 qui a été mentionnée ci-dessus pivote autour d'une arête 37 placée à l'extrémité 19 de la branche 13, perpendiculairement à l'axe XX' et est soumise à une force de rappel délivrée par un ressort 38. Le maintien et le guidage en position de repos de cette palette sont opérés, d'une part grace à une languette 39 qui est placée dans le prolongement axial de la branche 13 pour traverser une ouverture '40 de cette palette et, d'autre part, grâce à deux oreilles 41, 42 qui entourent latérale- ment celle-ci, voir figures 3 et 5. Afin d'assurer la qualité du pivot formé par l'arête 37, les deux oreilles 41, 42 sont portées par une pièce plate décou- pée 43, qui est fixée sur la face externe 44 de la branche 13, par exemple à l'aide de points de soudure 45; une entaille 46, qui se trouve entre les oreilles 41, 42 à la partie supérieure, est placée plus bas que l'arête 37 et à un niveau tel qu'aucun contact matériel ne soit établi avec la face inférieure 48 de cette palette. 6 - La présence de cette pièce 43 a été mise à profit pour servir de support ajustable à la bilame 6, grâce à la forme coudée qui lui a été donnée. La portion 47 transversale de la pièce 43 portant les oreilles 41, 42 et les points de soudure 45 est reliée à un prolongement 49 sensiblement perpendiculaire par une portion étranglée 50 Cette portion étranglée est voisine d'une première patte coudée 51 qui est reliée à l'extrémité b du bobinage passant à travers une échancrure 52 de la branche 13 de la culasse, tandis qu'une seconde patte coudée 53, équipée d'un doigt 54 pour accrocher le ressort 38, est portée par le prolongement 49 Par ailleurs, un bord 55 du prolongement 49, qui est incliné par rapport à l'axe XX', se trouve placé contre l'extrémité 56 d'une vis 57, d'axe parallèle à XX', qui est engagée dans une ouverture filetée 58 de la plaquette 14 Cette plaquette comporte enfin des moyens dé fixation, non représentés, qui permettent de l'associer rigidement à une paroi fixe 59 de l'appareil. La position de l'extrémité supérieure 6 a de la bilame 6, qui est parallèle à l'axe XX' et dont l'extrémité inférieure 6 b est fixée sur la patte 53, peut être ajustée dans la direc- tion G grâce au déplacement latéral effectué par le bord 55 lorsque la vis 57 est déplacée le long de son axe; ce déplacement est rendu possible par la déformation élastique que peut subir la portion étranglée 50 La répartition des masses magnétiques de la culasse et de la palette n'est pas sensiblement modifiée par les déplacements du prolongement, 49 en raison de la position de ce dernier contre la face externe 44 et de la présence du coin 32, tandis que la présence de la portion transversale soudée 47 de la pièce 43 dans la région du plan PP' confère à la région 19 de la branche 13 une rigidité qui aurait pu être compromise par la présence de l'échancrure 52. De façon connue, une première extrémité d'une chaufferette 6 c est reliée à l'extrémité 6 a de la bilame, tandis qu'une seconde extrémité 6 d est reliée par un conducteur 60 à la borne 4, voir figures 2 et 3. -7- Le mouvement angulaire de la palette 33 est communiqué, dans le sens L, par un poussoir 61 venant d'une pièce avec un capuchon en matière plastique 62 qui est fixé sur cette palette. On constate, en particulier à l'examen de la figure 4, que le flux de fuite qui passe dans l'entrefer Ef conserve, grâce à la présence du coin 32, une valeur bien définie, même si les moyens de fixation utilisés pour associer le relais 5 au boîtier 59 de l'appareil ou l'action de la vis 57 sur la branche 13 produisent de légères déformations de la culasse Enfin, si l'on souhaite que l'axe XX' du noyau soit parfaitement parallèle au plan de la branche 13 de la culasse, après la mise en place du coin, on peut donner à l'axe de l'ouverture filetée 15 une direction faisant avec ce plan, et avant mise en place du coin, un petit angle dont le sommet est placé du c 8 té opposé à cette ouverture. 254 150-8 -8- Revendications de brevet 1 Dispositif magnéto-thermique apte à produire l'ouverture d'un interrupteur de sécurité lorsque le courant qui le traverse présente, soit une intensité instantanée excessive, soit une intensité moins importante mais de trop grande durée, ledit dispositif comprenant une bilame, une culasse magnétisable à laquelle sont associés, d'une part un noyau réglable vissé qui est entouré par une bobine et, d'autre part, une palette angulairement mobile autour d'une extrémité de la culasse pour coopérer avec une extrémité de ce noyau placée sensiblement au même niveau et à l'encontre d'un ressort de rappel et des moyens de blocage associés à ce noyau pour assurer la position de réglage, caractérisé en ce que dans un plan PP' perpendiculaire à l'axe XX' du noyau ( 17) et voisin de l'extrémité ( 19) de la culasse ( 11) servant de pivot à la palette ( 33), une pièce plate non magnétisable ( 30) est placée en compression radiale entre l'extrémité ( 18) du noyau et une face ( 27) de la branche ( 13) de culasse située en regard, la dimension radiale ("d") de cette pièce étant légèrement supérieure à la distance qui sépare cette extrémité et cette face en l'absence de cette pièce. 2 Dispositif magnéto-thermique selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la pièce plate non-magnétisable ( 30) est guidée dans son plan PP' par une gorge ( 26), qui est placée dans une joue ( 22) de la carcasse de la bobine ( 23) et débouche jusqu'à l'alésage intérieur ( 28)-de cette car- casse recevant le noyau réglable ( 17). 3 Dispositif magnéto-thermique selon la revendica- tion 1 ou 2, caractérisé en ce que la pièce plate non magnétisable ( 30) prend la forme d'un coin ( 32) ayant un bord biseauté ( 34) suivi par une encoche ( 35) apte à coopérer avec la surface d'extrémité cylindrique ( 31) du noyau ( 17). 9 - 4 Dispositif magnéto-thermique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pièce plate non-magnétisable ( 30) s'appuie sur une surface interne ( 27) de l'extrémité ( 19) de la branche ( 13) de la culasse ( 11), qui est opposée à une face externe ( 44) portant des moyens de support et de réglage ( 43) d'une bilame ( 6). Dispositif magnéto-thermique selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que ces moyens de supprot ( 43) comportent une première portion transversale ( 47), qui est solidarisée avec la branche ( 13) sensiblement dans le plan PP' de la pièce plate ( 30), et une seconde portion axiale ( 49), qui est reliée à la première par une portion étranglée ( 50) susceptiblet d'être déformée par l'action d'une vis ( 57) parallèle à l'axe X Xg du noyau mobile, la bilame { 6) étant fixée axialement sur cette seconde portion.