Brevet FR2596577A1 — publié le 19871002

La présente invention concerne un déclencheur polarisé pour interrupteur automatique basse tension, en particulier pour interrupteur différentiel, comprenant : un noyau d'une seule pièce de forme générale en U présentant deux branches polaires réunies par une base ; une palette axée sur la surface frontale de l'une des branches polaires et pouvant se rabattre à plat, contre l'action d'un ressort, sur la surface frontale de la seconde branche polaire un aimant permanent coopérant avec le noyau de fer et destiné créer un flux magnétique de maintien refermé par la palette abaissée sur le noyau de fer un enroulement électrique disposé sur la seconde branche polaire et ayant pour but d'affaiblir le flux de maintien lorsqu'il est parcouru par un courant ; et un poussoir déclencheur actionné par la palette sous lteffet de la tension de ressorts. Un déclencheur polarisé réalisé de telle sorte est connu en soi, par exemple par le document DE-OS 19 42 273. En outre, il existe aussi d'autres executions de déclencheurs polarisés avec par exemple, des noyaux de fer en plusieurs sections, (DE-PS 12 77 420 et DE-OS 26 49 522), avec plusieurs enroulements électriques parcourus en sens contraire et situés sur des pôles parallèles desquels la palette se libère lors du déclenchement (DE-OS 22 36 682), avec des palettes qui sont montées pivotantes sur des paliers d'appui spéciaux (DE-OS 27 10 869), ainsi qu'avec des palettes qui ne sont pas montées pivotantes mais mobiles linéairement (DE-OS 26 54 111).Mais une caractéristique commune a tous ces déclencheurs polarisés est que le noyau de fer exige que des dispositions soient prises afin de créer un circuit magnétique de dérivation pour l'aimant permanent, qui même en position relevée de la palette crée un circuit fer pratiquement fermé dans lequel peut circuler également le flux magnétique engendré par l'enroulement électrique en shuntant l'aimant permanent. Les entrefers situés dans le circuit dérivé sont alors utilisés pour influencer la réluctance du circuit dérivé et par ce moyen, ajuster également le flux de maintien de la palette en vue du réglage de la puissance de déclenchement. Pour cela les entrefers entre le noyau de fer et la palette jouent un rôle essentiel, étant donné qu'ils influencent de façon déterminante la réluctance du circuit principal conduisant le flux de maintien.Afin de limiter à une valeur aussi faible que possible les différences survenant en cours de fabrication de série, il importe que les surfaces d'appui sur les branches polaires du noyau de fer et sur la palette soient usinées avec beaucoup de précision, et que les pivots de la palette soient exécutés avec une grande exactitude, ce qui accroît notablement le coût de fabrication. L'objet de la présente invention est de créer par contre un déclencheur polarisé d'une extrême sensibilité, qui sous de faibles dimansions soit réalisable simplement et économiquement, et qui permette un réglage de la puissance de déclenchement dans des limites étroites et peu de frais. Conformément l'invention, le probleme a été résolu par le fait que la palette consiste en une plaquette essentiellement cruciforme avec deux bras transversaux dirigés en sens opposé, que la premiere branche polaire consiste on deux éléments distincts espacés entre eux, sur les surfaces frontales desqueles pivotent les bras transversaux de la palette par les arêtes longitudinales les plus éloignées de la seconde branche polaire, et que l'aimant permanent appliqué par l'un de ses pôles sur la base du noyau de fer se dresse 9 distance de chacune des deux branches polaires du noyau de fer, et aboutit par son second pale au-dessous de la palette en laissant libre un entrefer, d'une notable longueur. Le déclencheur conforme l'invention se distingue essentiellement de tous les autres déclencheurs polarisés connus 9 ce jour par le fait que le flux magnétique engendré par l'aimant permanent à l'un de ses pôles parvient a la palette à travers un entrefer prévu volontairement assez important, par lequel non seulement le flux de maintien, mais également le flux du circuit dérivé trouvent leur voie.Par rapport cette réluctance d'entrefer, non seulement les réluctances du noyau de fer et de la palette, mais également les réluctances des autres entrefers notamment celle de l'entrefer du flux de maintien entre palette et seconde branche polaire, et aussi celles des entrefers existants aux deux points de pivotement de la palette sur les surfaces frontales des deux branches polaires, sont d'importance secondaire. Ceci exige bien entendu l'adoption d'un aimant permanent puissant et par suite relativement volumineur, mais pour lequel on dispose de suffisamment de place entre les deux branches polaires séparées du noyau de fer. De ce fait, il résulte une simplification du réglage du déclencheur, qui pourra se faire par simple affaiblissement de l'aimantation de l'aimant permanent. Les bras transversaux de la palette offrent par leurs arêtes longitudinales les plus éloignées de la seconde branche polaire et sans usinage spécial les pivots de la palette, cette articulation pouvant être encore complétée selon une premiere caractéristique d'exécution par le fait que la tension de ressort attaque l'extrémité basculante de la palette sous un angle aigu par rapport son plan longitudinal, les arêtes longitudinales des bras transver saux de la palette servant de pivots étant maintenues en place sur les surfaces frontales des deux branches polaires par des butées. Dans ce but on utilisera avantageusement une platine de retenue en U en matière non magnétique fixée par ses bras sur les branches polaires séparées du noyau de fer, et d'où par tent des languettes inclinées formant butées. Il est vrai que le principe d'action de ressorts sous un angle aigu à l'extrémité basculante de la palette, est connu en soi ; toutefois dans l'exécution d'un tel déclencheur polarisé (DE-OS 27 10 869), la palette n'est pas retenue sur le noyau de fer mais par une arête d'appui distincte, qui dans une forme d'exécution du déclencheur polarisé connu antérieurement porte simultanément un ergot d'accrochage pour le ressort de traction créant la force de rappel. Contrairement à ce système, une autre caractéristique d'exécution de l'invention prévoit que l'extrémité basculante de la palette porte des appendices latéraux sollicités par deux ressorts de traction parallèles accrochés d'autre part à la platine de retenue. Afin d'éviter un décalage latéral de la palette, et selon une autre caractéristique d'exécution de l'invention, les extrémités des bras transversaux de la palette sont découpés en biais afin de présenter des coins acutangles permettant de centrer la palette transversalement entre deux butées fixes. Une autre caractéristique d'exécution de l'invention prévoit que le pôle libre de l'aimant permanent présente une partie biaisée dont la ligne de brisure est orientée parallèlement à l'axe de basculement de la palette, la partie correspondant à la palette attirée et l'autre partie correspondant à la palette relevée étant pratiquement parallèles aux surfaces contiguës. De ce fait, il résulte que les bras transversaux de la palette sont également attirés par l'aimant permanent même en position de déclenchement, et que les arêtes de basculement sont maintenues appuyées sur les surfaces frontales des deux branches polaires du noyau de fer. Afin d'aboutir avec des sections du noyau de fer et de la palette aussi réduites que possible, ce qui est souhaitable sous l'angle de l'encombrement global du déclencheur, une autre caractéristique de l'invention prévoit que le noyau de fer consiste en alliage ferro-nickel ayant une teneur d'au moins 50 Z de nickel. De tels alliages sont disponibles sous les formes les plus diverses comme par exemple du métal amorphe ou un aggloméré fritté. I1 est toutefois particulierement avantageux d'exécuter le noyau de fer à partir d'un morceau de tale laminée, qui par des entailles partant des extrémités sera divisé en une partie médiane formant la base et en trois branches parallèles des deux catés, la branche médiane d'un côté et les deux branches extérieures de l'autre côté étant recourbées en équerre par rapport au plan de la section médiane, afin de former les branches polaires. I1 convient de préciser que les trois branches en équerre sont prévues utilement plus longues que les trois autres branches, ces dernieres servant de pattes d'assise et de fixation du noyau de fer. Un exemple préféré de mise en oeuvre de l'invention va être expliqué plus en détail dans l'exposé qui suit et les dessins annexés, dans lesquels Figure 1 - représente la vue latérale en élévation d'un déclancheur polarisé exécuté conformément à l'invention, l'intérieur du boîtier vu en coupe, figure 2 - est la vue en plan du déclencheur conforme 9 la figure 1, le capot étant enlevé, figure 3 - est la représentation en perspective des composants essentiels déployés du déclencheur polarisé, figure 4 - est le schéma équivalent magnétique du déclencheur. Le déclencheur polarisé décrit est conçu de façon symétrique par rapport un plan médian longitudinal vertical, les mêmes composants symétriques de part et d'autre de ce plan étant repérés par les mêmes chiffres affectés des indices "a" et "b". Le déclencheur polarisé décrit comprend essentiellement - un noyau de fer 10, - une palette basculante 20, - un aimant permanent 30, - une bobine portant un enroulement électrique d'excitation 40, - une platine de retenue 50, - un ensemble de ressorts 60, - un poussoir déclencheur 70, ainsi qu'un bottier 80, dont la partie inférieure 81 en forme de cuvette immobilise le noyau de fer 10 et dont la partie supérieure 82 en forme de capot porte le poussoir coulissant de déclenchement 70. Comme on le voit le plus visiblement sur la figure 3, le noyau de fer 10 consiste en un morceau oblong de tôle en alliage magnétique pouvant-etre du ferro-nickel ayant une teneur d'au moins 50 Z-de nickel, dans lequel ont été estampées des deux côtés trois branches paralleles lia, lib, 12, et respect. 13a, 13b, 14. Les deux branches extérieures lia, ilb, à l'une des extrémités de la t8le et la branche centrale 14 à l'autre extrémité de la tôle sont recourbées en équerre par rapport la section médiane 15, afin de former un corps en U su en élévation dans la figure 1. Les autres branches 12, 13a, 13b, par contre, servent de pattes d'insertion du noyau de fer dans la partie inférieure 81 du bottier en forme de cuvette, la fixation étant effectuée par exemple par collage. Grâce à une passe de rectification appropriée, les surfaces frontales 16a, 16b 17, à l'extrémité des branches polaires lia, llb, 14, sont alignées en un même plan. La palette basculante 20 se présente sous l'aspect d'une plaquette mince en tôle de fer essentiellement cruciforme, dont les bras transversaus 21a, 21b ont des arêtes longitudinales 22a, 22b, ou respect. 23a, 23b, en alignement rectiligne, et sont limitées par des arêtes d'extrémité 24 formant avec les arêtes longitudinales 22a, 22b des angles aigus 25a, 25b, grâce auxquels aucun décalage transversal de la palette n'est à craindre dans le capot 82 du boîtier. Les deux bras longitudinaux 26, 27, de la palette 20 sont prévus en longueurs différentes, le bras le plus long représentant l'extrémité basculante de la palette portant des appendices latéraux 28a, 28b, pourvus d'encoches 29a, 29b. L'aimant permanent 30 tel que représenté sur la figure 1 se présente sous forme de parallèlèpipède debout, dont les pôles magnétiques se situent aux extrémités supérieure et inférieure. L'extrémité inférieure est terminée par une surface horizontale 31 et s'applique directement sur la section médiane 15 prolongée par la branche plate 12 du noyau de fer. L'extrémité supérieure de l'aimant permanent 30 est par contre terminée par une surface tronquée présentant une partie horizontale 32 que prolonge une partie inclinée 33, séparées par une ligne de brisure 34.La longueur de l'aimant permanent est quelque peu inférieure à celle des branches polaires lita, 11b, 14, et l'arrête 34 se trouve approximativement dans un plan transversal vertical passant par les milieux des surfaces frontales 16a, 16b, des deux branches polaires séparées lia, 11b, du noyau de fer 10. La bobine de déclenchement 40 consiste de façon habituelle en une carcasse 41 placée sur la branche polaire 14, avec un enroulement 42 dont les extrémités sont reliées à des bornes de raccordement 43, 44, sortant du boîtier 80 à travers les orifices 83. D'autre part il est prévu, comme déjà signalé plus haut, une platine de retenue 50 de forme générale en U, dont les bras 51a, 51b ont la même largeur que les branches polaires 11a, 11b, et qui sont réunis par un pont 52. Ce dernier est recourbé en formant par rapport aux bras 51a, 51b, un angle légerement supérieur à l'angle de basculement de la palette, et présente sur son arête inférieure entre les bras 51a, 51b, deux languettes rectangulaires 53a, 53b espacées d'au moins la largeur de l'aimant permanent 30. De plus, le pont 52 présente sur son arête supérieure deux crochets 54a, 54b, dont la fonction sera expliquée plus loin. Comme on le voit sur la figure 1, la platine de retenue 50 est maintenue sur les surfaces arrières des branches polaires 11a, 11h du noyau de fer, par exemple par des gaines rétractables 56, à une hauteur telle que, vues de profil, les languettes 53a, 53b, partent du pont 52 en biais vers le bas, et coupent les surfaces frontales 16a, 16b, des deux branches polaires 11a, lib approximativement en leur milieu longitudinal. De cette façon, il se forme pour les arêtes longitudinales 22a, 22b, des butees qui empêchent un décalage des bras transversaux 21a, 21b de la palette 20 sur les surfaces frontales 16a, 16b des branches polaires 11a, 11b du noyau de fer 10, même comme cela est visible sur les figures 1 et 2, lorsque pour le systbme de ressorts de rappel 60 il y a accrochage avec prétension des ressorts dS traction 61a,*61b, d'une part dans les encoches 29a, 29b des appendices la tétras 28a, 28b de la palette et d'autre part dans les crochets 54a, 54b de la platine de retenue 50.L'inclinaison des languettes 53a, 53b, permet cepen- dans lebaulement du bras le plus long 27 de la palette 20 vers le haut, d'où entrainement d poussoir déclencheur 70 jusqu'à ce que son épaulement 71 bute contre le renflement 84 prévu dans la paroi supérieure 82 du boîtier, avec un orifice de guidage N du poussoir déclencheur. Comme cela est d'autre part visible sur les figures 1 et 2, le bras longitudinal le plus court > 26 de la palette basculante 20 peut-être prévu avec un orifice 62 pour l'accrochage d'un autre ressort de traction 63, qui sera tendu å un crochet 84 existant dans la base 81 du boitier. Grâce à ce ressort 63, la palette 20 est appliquée fiablement par ses bras transversaux 21a, 21b sur les surfaces frontales 16a, 16b, des branches polaires 11a, 11b du noyau de fer 10, tout en empêchant avec sécurité que les bras transversaux 21a, 21b, ne risquent de glisser vers le haut sur les languettes 53a, 53b de la platine de retenue 50. Un tel risque de glissement peut également être empêché en donnant aux languettes 53a et 53b une inclinaison appropriée l'endroit où, vu de côté, elles coupent les surfaces frontales 16a, 16b des branches 11a, llb du circuit 'sagnétique, les arêtes longitudinales 22a, 22b étant obtenues partir d'une forme en ciseau des branches transversales 21a, 21b déterminant l'inclinaison des pattes 53a, 53bet leur position par rapport aux surfaces frontales 16a, 16b des branches lia, iib. La figure 4 montre le schéma magnétique du déclencheur. Sur ce schéma, on a désigné par A l'aimant permanent et par B la bobine de déclenchement, en tant que gEnérateurs des forces magnétomotrices qui entretiennent les divers flux magnétiques dans le noyau de fer 10, dans la palette 20, dans l'aimant permanent 30, ainsi que dans les divers entrefers existant entre eux. C représente le milieu de la palette cruciforme 20 et D le milieu du noyau de fer 10 dans la zone médiane 15. Z représente symboliquement une ligne de séparation constituée par les divers entrefers entre, d'une part le noyau de fer 10 ou l'aimant permanent 30, et d'autre part la palette 20. Sur cette ligne se trouvent les réluctances d'entrefer 1;' pour l'entrefer entre aimant permanent 30 et palette 20, e a et e pour les entrefers entre les bras transversaux 21a, 21b de la palette 20 et les surfaces frontales 16a, 16b des branches polaires lIa, 11b du noyau de fer, et e pour l'entrefer entre le bras longitudinal 27 de la palette basculante 20 et la branche polaire 14 du noyau de fer 10. Fe 30 désigne la résistance magnétique interne de l'aimant permanent 30. Fe Fellb et Fe14 désignent les résistances magnétiques des branches polaires îîa, 11b et 14 (y compris une part appropriée de la zone médiane 15 du noyau de fer). Fe21a, Fe21b représentent les résistances magnétiques des bras transversaux 21a, 21b de la palette basculante, et Fe27 est la résistance magnétique du bras longitudinal 27 de la palette basculante 20, etant précise que les résistances magnétiques Fe2ia, Fe21b et Fe27 englobent également en commun la zone de liaison entre les bras 21a, 21b et 27 ainsi que le bras le plus court 26. Un premier coup d'oeil indique visiblement que le flux magnétique #1 engendré par l'aimant permanent A circule constamment a travers l'entrefer impor- tant E vers-la palette au point C, et se divise alors, lorsque la palette est attirée avec évidemment une faible résistance magnétique ec dans l'entrefer entre le bras longitudinal 27 et la branche polaire 14, d'une part en 02 a travers cet entrefer et la branche polaire 14 vers la zone médiane 15, D sur le noyau de fer 10, d'autre part en 3a et 3b de même valeur par suite de la configuration symétrique, en passant par les bras 21a, 21b de la palette basculante 20 et les entrefers e et e b vers les branches polaires pila, llb, puis vers ie point commun D dans la zone médiane 15 du noyau de fer, où les troIs flux 2' 3a et 3b se rassemblent de nouveau pour refluer sous forme de 01 vers l'aimant permanent 30, à travers l'entrefer non encore pris en considération entre la zone médiane 15 ou la branche 12 et l'aimant permanent 30 Si maintenant l'enroulement 42 de la bobine de déclenchement B est par couru par un courant créant un flux 04 opposé au flues 025 la force d72ttr-ac- tion engendrée par le flux base se trouve annulée ou du moins affaiblie a tel point que la force des ressorts de traction 61a, 61b et le cas échéant 63, dé- passe la force d'attraction et la palette 20 bascule vers le haut en entraî- nant le poussoir déclencheur 70.De ce fait il se crée entre le bras longitu- dinal 27 de la palette 20 et la branche polaire 14, un entrefer si important que même en cas d'interruption du courant dans l'enroulement 42 de la bobine de déclenchement 40, il ne pourra plus s1 établir un flux magnétique notable travers cet entrefer et la branche polaire 14.Toutefois, un flux 1 continue de circuler à travers l'aimant permanent A et l'entrefer E vers la palette 20 avec retour vers l'aimant permanent à travers les bras transversaux 21a, b, de la palette et les branches polaires lIa, llb, cet aimant créant dans les entrefers e et eh des forces qui maintiernent les bras transversaux 21a, 21b appliqués sur les surfaces frontales 16a, 16h des branches polaires lia, lit du noyau de fer 10. Le déclencheur polarisé peut-être ramené dans sa position enclenchée de manière usuelle par action sur le poussoir déclencheur 70. Pour le réglage de la puissance de déclenchement, il suffit de désaimanter plus ou moins fortement l'aimant permanent 30 par rapport å son état initial, ce qui, étant donnée la grande résistance magnétique E dans l'entre fer entre aimant permanent et palette, se traduit par une influence pratiquement égale sur le flux de maintien 02 et sur les deux flux 03a et 03b qui constituent le circuit magnétique de dérivation de l'aimant permanent. REVENDICATIONS 1) Déclencheur polarisé pour interrupteur automatique basse tension, en particulier pour interrupteur différentiel, comprenant un noyau en fer d'une seule pièce de forme générale en U présentant deux branches polaires réunies par une base, une palette axée sur la surface frontale de l'une des branches polaires et pouvant basculer sur la surface frontale de la seconde branche polaire, un aimant permanent coopérant avec le noyau de fer afin de créer un flux magnétique de maintien refermé par la palette rabattue sur le noyau de fer, un enroulement électrique disposé sur la seconde branche polaire et, lorsqu'il est parcouru par un courant destiné à affaiblir le flux de maintien, et un poussoir déclencheur actionné par la palette sous tension de ressorts, carac térisé en ce que la palette (20) est constituée par une plaquette essentiellement cruciforme présentant deux bras transversaux de sens opposé (21a, b) que le premier noyau polaire consiste en deux branches polaires distinctes (lia, b) espacées latéralement entre elles, sur les surfaces frontales desquelles sont axés les bras transversaux (21a, b) de la palette (20) par les arêtes longitudinales (22a, 22b) les plus éloignées de la seconde branche polaire (14), que l'aimant permanent (30) est monté debout par l'un de ses pôles (31) sur la base (15) du noyau de fer (10), à distance de chacune des deux branches polaires (lia, b) du noyau de fer (10), et que le second pôle (32,33) aboutit au-dessous de la palette (20) en laissant libre un entrefer. 2) Déclencheur polarisé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tension de ressort à l'extrémité basculante (27) de la palette (20) s'exerce suivant un angle aigu par rapport à l'axe longitudinal de la palette, et que les arêtes longitudinales (22a, b) des bras transversaux (21a, b) de la palette (20) servant d'axe-pivot sont maintenues en place, sous l'effet de la tension des ressorts, sur les surfaces frontales (16a, b) des branches polaires séparées (lia, b) du noyau de fer (10), à l'aide des butées (53a, b). 3) Déclencheur polarisé selon la revendication 2, caractérisé par une platine de retenue en forme d'U (50) en matière non magnétique dont les bras (51a, b) sont fixés aux branches polaires (lla, b) du noyau de fer (10), et dont le pont (52) porte des languettes inclinées (53a, b) formant butées. 4) Déclencheur polarisé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité basculante (27) de la palette (20) porte des appendices latéraux (28a, b) auxquels sont tendus deux ressorts de traction (61a, b) accrochés à la platine de retenue (50). 5) Déclencheur polarisé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités des bras transversaux (21a, b) de la palette (20) sont découpées en biais en vue de former des coins acutangles (25a, b) permettant de centrer la palette (20) en sens transversal, entre des butées fixes. 6) Déclencheur polarisé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité libre de l'aimant permanent présente une surface tronquée (32,33) dont la ligne de brisure est orientée parallèlement à l'axe de basculement de la palette (20), et dont l'une des sections (32) lorsque la palette (20) est abaissée, l'autre section (33) lorsque la palette (20) est relevée, est pratiquement parallele à la surface qui y est contiguë. 7) Déclencheur polarisé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le noyau de fer (10) et la palette (20) consistent en ferro-nickel ayant une teneur en nickel d'au moins 50 Z. 8) Déclencheur polarisé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le noyau de fer (10) consiste en une pièce oblongue de tôle laminée, qui par des découpes partant des extrémités se trouve divisée en une partie médiane (15) formant la base, et de chaque côté en trois branches parallèles (lia, b, 12 ; 13a, b, 14) partant des deux extrémités et dont les deux branches (lia, b) d'un côté et la branche médiane (14) de l'autre c8té sont redressées en équerre par rapport à la partie centrale (15) en vue de former les branches polaires. 9) Déclencheur polarisé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les trois branches redressées (i la, b, 14) sont notablement plus longues que les trois autres branches (12, 13a, b) qui servent de pattes de montage et de fixation du noyau de fer (10).