Brevet FR2593323A1 — publié le 19870724

ELECTRO-AIMANT A ARMATURE VIBRANTE D'ARIMEMENT D'UN RESSORT D'UN APPAREIL DE COUPURE DU COURANT L'invention est relative à undispositif d'armement d'un ressort d'un mécanisme de commande d'un appareil de coupure du courant électrique, comprenant un arbre rotatif portant une came d'armement du ressort, un système de transformation d'un mouvement alternatif en un mouvement unidirectionnel de rotation dudit arbre et un moteur électrique d'entraînement dudit système de transformation de mouvement. Les appareils de coupure du courant, notamment les interrupteurs et disjoncteurs électriques, font généralement usage d'un ressort pour commander l'ouverture et/ou la fermeture des contacts par un mouvement brusque. Apres ur.e manoeuvre, le ressort doit être réarmé, soit par une intervention manuelle, soit par une commande automatique, notamment une télécommande. Un dispositif connu de réarmement automatique utilise un moteur électrique rotatif, dont le mouvement continu de rotation est transformé par un excentrique en un mouvement linéaire alternatif, transformé à son tour en un mouvement de rotation par un système de roue libre qui provoque l'armement du ressort par l'intermédiaire d'une came. Ce dispositif connu permet un réarmement d'un ressort de forte énergie par un moteur de faible puissance, mais présente l'inconvénient d'un système de transmission et de démultiplication relativement compliqué et fragile. Un autre inconvénient consiste dans la difficulté d'arrêter à un emplacement précis le mouvement d'armement, le moteur électrique ayant tendance à poursuivre sa rotation par inertie après la coupure du courant électrique. Il a déjà été proposé des systèmes de freins immobilisant la rotation du moteur dès l'interruption du courant ou des systèmes de débrayage, tous relativement compliqués, et d'une fiabilité incertaine. Un moteur électrique rotatif est de plus onéreux. La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un dispositif d'armement particulièrement simple et efficace dont l'arrêt est instantané dès l'interruption du courant d'alimentation. Le dispositif d'armement selon la présente invention est caractérisé en ce que ledit moteur électrique comporte un électro-aimant ayant une bobine alimentée par une source de courant alternatif, tel que le réseau de distribution électrique, et une armature mobile actionnée par ladite bobine pour vibrer à une fréquence égale ou multiple dudit courant et que ledit système est relié à ladite armature pour transformer la vibration de l'armature en un mouvement de rotation progressif dudit arbre. L'électro-aimant est d'un type bien connu, particulièrement simple, à armature vibrante dont la faible course est compensée par la rapidité de mouvement. Le système de transformation du mouvement est avantageusement une roue libre à rouleaux, capable de transmettre des mouvements de faibles amplitudes, correspondant au débattement de l'armature vibrante. Une deuxième roue libre à rouleaux est associée à l'arbre de commande pour empêcher toute rotation inverse de l'arbre pendant la course de retour de l'armature et de la roue libre d'entraînement. L'ëlectro-aimant peut être du genre à palette pivotante venant se coller en position attirée sur les extrémités de deux branches d'une culasse en U portant la bobine. L'une des extrémités de la palette est articulée sur l'extrémité de l'une des branches, avantageusement par un système souple assurant le parfait collage de la palette sur les surfaces polaires en position attirée. Un ressort de rappel sollicite la palette en position décollée tandis que l'extrémité libre de la palette coopère avec le système de transformation de mouvement précité. Un poussoir assure la transmission du mouvement, mais il est concevable de faire agir directement l'électro-aimant sur une extension, formant palette, de la cage ext6rieure de la roue libre. L'électro-aimant peut également être à armature rotative à deux bras, susceptibles de se déplacer en regard de surfaces polaires associées, constituées par les extrémités d'un circuit magnétique en U portant la bobine. Un ressort de rappel maintient l'armature en position écartée des surfaces polaires, l'armature étant attirée lors de l'excitation de la bobine vers une position de reluctance minimale dans laquelle les surfaces polaires viennent face à face: Le ressort de rappel peut être remplacé par un deuxième électro- aimant avantageusement excité alternativement pour réaliser le mouvement vibratoire de l'armature. L'alimentation alternative est obtenue par des diodes insérées dans le circuit d'alimentation des bobines,.de manière à alimenter l'une des bobines pendant une alternance du courant. alternatif et l'autre bobine pendant l'alternance opposée. Dans le cas. d'une alimentation à courant alternatif de 50 Hertz, l'armature vibre à une fréquence correspondante de 50 Hertz. Dans un système à deux électroaimants, l'armature est avantageusement à barreau monté à rotation sur la branche milieu d'un circuit magnétique en forme de E, dont chaque branche externe porte l'une des bobines. Le système de rappel par électro-aimant s'applique également à un électroaimant à palette vibrante et l'alimentation par un redresseur, notamment à diodes, permet la suppression des alternances opposées d'alimentation de la bobine et une réduction correspondante de moitié de la fréquence de vibration de l'armature. Il est clair que d'autres types d'électro-aimants à armature vibrante'peuvent être utilisés. Le dispositif d'armement selon l'invention peut être appliqué au mécanisme de commande de disjoncteurs de forte intensité, par exemple décrits dans le brevet français N 2 558 986 et 2 376 509 ou à tout autre appareil de coupure de courant même de faible calibre. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de différents modes de mise en oeuvre de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif d'armement selon l'invention; la figure 2 est une coupe d'une roue libre à rouleaux utilisée dans le dispositif selon la figure 1; - la figure 3 est une vue schématique en élévation d'une variante de réalisation de l'électro- aimant du dispositif selon la figure 1; - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3, illustrant un autre mode de réalisation de l'électro-aimant. Sur les figures, un disjoncteur ou interrupteur électrique 10 est schématiquement représenté par un contact fixe 12, un contact mobile pivotant 14, un mécanisme à genouillère 16 et un accrochage 18. Dans le cas d'un disjoncteur tripolaire 10, il est prévu trois paires de contacts 12, 14, commandés par le mécanisme 16. Le contact mobile 14 est sollicité en position d'ouverture par un ressort de traction 19, le contact mobile 14 étant maintenu en positon fermée, représentée à la figure 1 par la genouillère 16 verrouillée par l'accrochage 18. L'extrémité opposée au contact mobile 14 de la genouillère 16 est articulée sur un levier 20 monté à pivotement sur un axe 22 et sollicité dans le sens de rotation des aiguilles d'une montre sur la figure 1 par un ressort de fermeture 24 d'une puissance supérieure à celle du ressort d'ouverture 19. L'axe 22 est intercalé entre la genouillère 16 et l'extrémité opposée du levier 20, qui porte un galet 26 coopérant avec une came 28, calée sur un arbre de commande 30. Une rotation de l'arbre 30 dans le sens des aiguilles d'une montre provoque le pivotement du levier 20 dans le sens trigonométrique pour armer le ressort de fermeture 24. L'armement du ressort 24 s'effectue progressivement jusqu'au moment du franchissement du décrochement 32 de la came 28 par le galet 26. A cet instant là, le galet 26 libéré autorise le pivotement dans le sens des aiguilles d'une montre du levier 20 sous l'action du ressort de fermeture 24. Ce pivotement brusque est transmis par la genouillère 16 au contact mobile 14 qui se ferme rapidement en armant le ressort d'ouverture 19. Une ouverture sur défaut du disjoncteur 10 est réalisé par libération de l'accrochage 18 autorisant le brisage de la genouillère 16 et le déplacement du contact mobile 14 en position ouvert sous l'action du ressort d'ouverture 19. Un tel disjoncteur 10 est bien connu des spécialistes et il est inutile de le décrire plus en détail, le mécanisme 16 pouvant bien entendu comporter une commande manuelle d'ouverture et/ou de fermeture du disjoncteur ou être d',un type différent, par exemple décrit dans le brevet français 2'051 318. Sur l'arbre 30 sont calées une roue libre d'entraînement 34 et une roue libre de blocage 36 du type à rouleaux, représenté à la figure 2. La roue libre 34, 36, comporte une cage extérieure 40 présentant des évidements 42 en forme de coins dans lesquels sont disposés des rouleaux de blocage 44 avec des ressorts de rappel 38. La cage externe 40 présente une extension 46 de commande. La constitution et le fonctionnement d'une telle roue libre à rouleaux sont bien connus, un pivotement de la cage extérieure 40 dans le sens des aiguilles d'une montre provoquant un coincement des rouleaux 44 dans les évidements 42 pour une transmission du mouvement de rotation de la cage extérieure 40 à l' arbre 30. Une rotation inverse de la cage externe 40 libère les rouleaux 44 et débraye la cage externe 40 de l'arbre 30. Les roues libres à rouleaux permettent une transmission de mouvements oscillants de très faibles amplitudes indispensables pour la mise en oeuvre de la présente invention. La roue libre d'entraînement 34 est active dans le sens de rotation des aiguilles d'une montre, tandis que la roue libre de retenue 36 est active en sens opposé pour empêcher toute rotation de l'arbre 30 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Un électro-aimant 48 du type à palette 50 comporte une culasse 52 en forme de U sur l'une des branches duquel est montée une bobine 54. La palette 50 est articulée sur l'une des extrémités 56 de la culasse 52 par une articulation souple ou-tout autre dispositif permettant une parfaite application de la palette 50 sur les surfaces polaires constituées par les extrémités des branches du circuit magnétique constitué par la culasse en U 52. L'extrémité libre de la palette 50 actionne un poussoir 58 agissant sur l'extension 46 de la roue libre d'entraînement 34. Un ressort de rappel 60 sollicite l'ensemble extension 46, palette 50 vers le haut sur la figure 1 dans une position de décollement de la palette 50 du circuit magnétique 52. Il est facile de voir que lors d'une alimentation de la bobine 54, la palette 50 est attirée vers le bas, ce mouvement étant transmis par le poussoir 58 à la cage externe 40 de la roue libre 34 qui impose une rotation limitée de l'arbre 30 dans le sens des aiguilles d'une montre. Dès l'interruption de l'alimentation de la bobine 54, la palette est repoussée par le poussoir 58 sous l'action du ressort de rappel 60. Ce mouvement est autorisé par le débrayage de la roue libre d'entraînement 34, l'arbre 30 étant maintenu immobile par la roue libre de retenue 36. On comprend qu'une succession de mouvements de la oalette 50 par excitation et désexcitation successive de la bobine 54, provoque une rotationde l'arbre 30 et un armement du ressort de fermeture 24 de la manière décrite ci-dessus. Selon la présente invention, la bobine 54 est alimentée par le courant alternatif du réseau ou d'une source analogue, par exemple d'une fréquence de 50 ou de 60 Hertz et la palette 50 est animée d'un mouvement vibratoire de faible amplitude, d'une fréquence double de celle du réseau lorsque les deux alternances du courant sont utilisées ou égale à celle du réseau lorsqu'un système redresseur limite l'alimentation par une seule alternance d'une polarité prédéterminée. L'emploi combiné d'une palette vibrante et d'une roue libre à rouleaux, capable de transmettre des mouvements de faible amplitude, permet une rotation rapide de l'arbre 30 avec une force suffisante à l'armement d'un ressort puissant de fermeture 24. Dès l'interruption de l'alimentation de la bobine 54, le mouvement vibratoire de la palette 50 est arrêté et l'entraînement de l'arbre 30 également. Cet arrêt instantané est particulièrement utile pour une immobilisation de la came 28 dans une position prédéterminée parfaitement définie, par exemple juste avant la libération du galet 26. L'ensemble est particulièrement simple et met en oeuvre des constituants parfaitement connus et fiables. L'électro-aimant 48 peut bien entendu être d'un type différent, deux modes de réalisation étant représentés à titre d'exemple aux figures 3 et 4. Sur la figure 3, une culasse en forme de U 62 présente deux surfaces polaires 64, 66, susceptibles de coopérer avec une armature oscillante 68, mont6e à rotation sur un axe 70. L'armature 68 présente deux.bras 72, 74, dont les extr6mités viennent en regard des surfaces polaires 64, 66, en position attirée de l'armature 68. Un ressort de rappel 76 sollicite l'armature 68 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre dans une position de repos définie par une butée 78 dans laquelle l'armature 72 est écartée légèrement des surfaces polaires 64, 66. Une bobine 54 est disposée sur la culasse 62 en étant alimente par une source de- courant alternatif 80 par l'intermédiaire d'une diode 82. Sur l'arbre 70 est calée une manivelle (non représentée) agissant sur le poussoir 58 du dispositif selon la figure 1. Le fonctionnement de cet. électro- aimant est évident. A chaque alternance d'une polarité prédéterminée, par exemple positive du courant alternatif, la bobine 54 est excitée et attire l'armature 68 en position pivotée représentée en traits discontinus sur la figure 3. A l'alternance suivante, bloquée par la diode 82! l'armature 68 est rappelée en position de repos par le ressort de rappel 76 pour entamer.un nouveau mouvement de pivotement lors de l'alternance suivante positive du courant alternatif. Le mouvement oscillatoire de l'armature 68 est transmis de la manière décrite ci- dessus à la roue libre d'entraînement 34 pour faire tourner la came 28. La fréquence d'entraînement est égale à celle du réseau mais elle peut être doublée en supprimant la diode 82. Il est clair que l'armature 68 peut être solidarisée à la cage externe a de la roue libre 34 pour réaliser une transmission directe du mouvement d'oscillation. La figure 4 illustre un autre mode de mise en oeuvre de l'invention dans lequel le ressort de rappel de l'armature est remplacé par un deuxième électro-aimant agissant en direction opposée. La culasse 84 présente trois branches dont la branche du milieu 86 porte à son extrémité une armature pivotante 88 susceptible d'être attirée respectivement par l'une 90 des branches extérieures et par l'autre 92 des branches extérieures. Chacune des branches extérieures 90, 92, porte une bobine 54 connectée à une source de courant alternatif 80, par l'intermédiaire de diodes 94, 96, de polarité opposée. Il est facile de voir qu'une alternance positive du courant de la source alimente la bobine 54 de la branche 90, la diode 94 étant passante dans cette direction, tandis que l'autre bobine 54 est désexcitée. L'armature 38 est attirée par la branche 90 et pivote dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. A l'alternance suivante, négative de la source 80, la diode 9$ est passante pour alimenter la bobine 54 de la branche 92 qui attire l'armature 38 qui pivote dans le sens des aiguilles d'une montre. L'armature 83 effectue un mouvement d'oscillation d'une fr&quence correspondante à celle du courant alternatif de la source 80. Il est clair qu'un tel système de rappel positif de l'armature est applicable aux autres modes de réalisation, par exemple à celui illustré par la figure 1, dans lequel un deuxième électro- aimant agirait sur l'extension 46 de la roue libre d'entraînement 34 dans le sens du ressort de rappel 60. Le spécialiste imaginera d'autres modes de réalisation à rappel positif de l'armature. Le système d'entraînement par roue libre à rouleaux est parfaitement adapté à cette transmission de mouvements, mais d'autres dispositifs connus sont utilisables. Le ressort armé peut être un ressort de fermeture de la manière décrite ci- dessus, mais il est clair que ce ressort peut assurer d'autres fonctions, notamment d'ouverture de contacts d'un interrupteur ou d'un disjoncteur électrique. 259'3323 L'invention est bien entendu nullement limit6e au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'armement d'un ressort (24) d'un mécanisme de commande d'un appareil de coupure (10) de courant électrique, comprenant un arbre rotatif (30) portant une came (28) d'armement du ressort (24), un système (34).de transformation d'un mouvement alternatif en un mouvement unidirectionnel de rotation dudit arbre (30) et un moteur électrique (48) d'entraînement dudit système (34) de transformation de mouvement, caractérise en ce que ledit moteur électrique (48) comporte un électroaimant ayant une bobine (54) alimentée par une source (80) de courant alternatif, tel que le réseau de distribution électrique, et une armature mobile (50, 68', 88) actionnée par ladite bobine (54) pour vibrer à une fréquence égale ou multiple dudit courant et que ledit système (34) est relié à ladite armature pour transformer la vibration de l'armature en un mouvement de rotation progressif dudit arbre (30). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de transformation de mouvement comporte une première roue libre (34) à rouleaux (44), calée sur ledit arbre (30) et entraînée par ladite armature (50). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une deuxième roue libre (36) à rouleaux (44), calée sur ledit arbre (30) et active en direction opposée de la première roue libre (34) pour s'opposer à une rotation inverse dudit arbre. 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que l'électro-aimant (43) comporte une palette (50) pivotante à ressort (60) de rappel en position décollée, l'extrémité libre de la palette (50) agissant sur ledit système (34) de transformation de mouvement. 5. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite armature (68), montée à rotation sur un axe (70), comporte deux Dras (72, 74), dont l'extrémité de chaque bras constitue une surface polaire susceptible de se déplacer en regard d'une surface polaire associée (64, 66) d'une culasse (62) en forme de U portant ladite bobine (54), ladite armature (68) oscillant entre une position- active d'attraction, dans laquelle la réluctance du circuit magnétique constitué par l'armature (68) et la culasse (62) est minimale, les surfaces polaires d'entrefer étant disposées en regard et une position de rappel dans laquelle les surfaces polaires sont écartées. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise par le fait que la force de rappel de l'armature (88) est engendrée par un deuxième électro-aimant alimenté alternativement avec le premier électro-aimant. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux électro-aimants (54) sont alimentés par la même source (80) de courant alternatif par l'intermédiaire de redresseurs, en l'occurrence de diodes (94, 96) assurant le passage alterné du courant dans l'une et dans l'autre des bobines selon la polarité du courant à un instant donné. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit d'alimentation de la bobine (54) comporte un redresseur (82) limitant la fréquence d'excitation de la bobine à la fréquence de la source d'alimentation (80). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite-armature (50, 68, 88) est directement solidaire de la roue libre de transformation du mouvement alternatif de l'armature en une rotation de l'arbre 30.