Brevet FR2608312A1 — publié le 19880617

- - 2608312 La présente invention concerne un agencement de con- tacts pour disjoncteur en boîtier moulé. L'automatisation complète du montage par robot des composants des disjoncteurs à boîtier moulé n'a pas été jusqu'ici entièrement couronnée de succès. Un obstacle à un assemblage entièrement automatique est la fixation d'une tresse conductrice flexible entre le bras de contact mobile du disjoncteur et son ensemble de déclenchement ou la cosse de sa borne de charge. On trouvera des tentatives d'élimination de la tresse des contacts électriques dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 3 023 292, 3 033 964 et 3 073 936, dans lesquels une paire de bras de contact mobile est maintenue sur un support de bras au moyen d'un axe de pivotement, et une attache élastique de forte épaisseur est fixée au support et disposée autour des deux bras et du support de bras. Une connexion électrique directe entre l'attache élastique et le conducteur de borne dans certaines réalisations de disjonc- teurs industriels d'ampérage élevé permet avantageusement d'améliorer la conduction électrique entre le conducteur de borne et le bras de contact mobile sous l'effet des forces électromajnétiques d'attraction développées par le courant dans sa traversée de l'attache. Le courant électrique croissant augmente la force électromagnétique à la jonction - 2 - 2608312 entre le bras de contact mobile et le conducteur de borne pour créer entre eux une force croissante de compression. Dans d'autres réalisations, par exemple dans certains dis- joncteurs industriels à limitation de courant de faible ampérage, les forces exercées par l'attache sur le bras de contact mobile et le conducteur de borne doivent rester relativement constantes avec l'augmentation du courant pour avoir l'assurance que les contacts peuvent être repoussés électrodynamiquement et séparés en cas de défauts pour surintensité tels que ceux se produisant lors des courts- circuits. Le bras de contact doit rapidement se déplacer autour de son pivot dans les tout premiers stades de la forme d'onde du courant afin de séparer les contacts avec un courant de passage minimum à l'instant de la séparation. Cela ne s'obtient pas facilement lorsque les forces de compression agissant sur le bras de contact mobile et le conducteur de borne augmentent sensiblement au moment ou le bras doit tourner autour de son pivot. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 4 240 053 et 4 554 427 décrivent chacun un segment circulaire formé à l'intérieur du bras de contact mobile et les contacts sont disposés sur un segment circulaire formé sur le conducteur de borne pour constituer une jonction conductrice entre le bras de contact et le conducteur de borne. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 160 142 utilise une paire de rondelles, un écrou et un boulon pour connecter le bras de contact mobile au conducteur de borne afin de relier électriquement le bras de contact au conduc- teur de borne. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 245 203 décrit une connexion électrique du type à pointe rabattue entre le bras de contact mobile et une paire birfurquée de montants verticaux. La force d'assujettissement agissant sur le pivot du bras de contact est fournie par l'élasticité des montants et par une attache élastique de sollicitation. - 3 - Dans la présente invention, un bras de contact mobile de disjoncteur en boîtier moulé est connecté mécaniquement et électriquement à un bras de contact supporté par l'insertion de l'extrémité pivotante de ce bras de contact dans une paire de montants s'étendant à partir des supports du bras de contact. Une attache élastique en acier est insérée sur l'extrémité du bras de contact mobile et les montants du support du bras pour solliciter l'extrémité de ce bras vers les montants et réaliser une bonne connexion électrique entre eux, tout en permettant au support du bras de tourner facilement entre les montants. Un mode de réalisation de l'attache élastique comprend un bras supplémentaire s'éten- dant entre une paire de bras latéraux. Le bras supplémentaire de l'attache élastique est dimensionné de manière à séparer les montants du support du bras de contact mobile avant l'insertion de l'extrémité du bras de contact afin de simplifier l'introduction du support de bras lors d'un procédé automatisé de montage. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement: figure 1, une vue de côté, en partie en coupe, d'un disjoncteur en bo5tier moulé contenant l'agencement à bras de contact mobile, selon la présente invention; figure 2, une vue en perspective de dessus, en projection isométrique, de l'agencement du bras de contact mobile décrit en figure 1; figure 3, une vue de côté du bras de contact mobile entre les positions fermée ("F") et ouverte ("O"); figure 4, une vue avant du bras de contact mobile illustré en figure 3; figure 5A, une vue en plan de l'attache élastique illustrée en figure 1; figure 5B, une vue en perspective de dessus d'une variante de réalisation de l'attache élastique illustrée en figure 5A et -4- 2608312 figure 6, une vue en perspective de dessus d'une variante de réalisation du support du bras de contact mobile illustré en figure 1. En figure 1, on a illustré un disjoncteur 10 en boitier moulé, dans lequel un couvercle 7 et un bottier 11 en matériau plastique supportent une cosse de charge 12 à l'une de leurs extrémités, cosse qui est connectée à un élément chauffant 14 par une lamelle de charge 13. Un élément sensible à la chaleur, tel qu'un bilame 15, est disposé en avant de l'élément chauffant en étant tout proche de celui- ci. L'élément chauffant est connecté électriquement à un bras de contact mobile 16, au moyen d'un support 9 de ce bras de contact, lequel est relié électriquement à l'élément chauf- fant par un conducteur rigide 8. Pour faciliter une bonne conductivité électrique, le bras de contact est en cuivre ou en alliage de cuivre. Le bras de contact est disposé de manière à pivoter autour d'un axe 44 lors de l'apparition d'une situation de surcharge indépendamment du mécanisme de manoeuvre du disjoncteur, lequel est représenté dans ses grandes lignes par la référence 58. Le circuit électrique traversant le disjoncteur est complété par le transfert du courant entre un contact mobile 17 fixé au bras de contact et un contact fixe 18 qui est 'relié à une vis 20 de la borne de branchement au moyen d'une lamelle 19. Le bras de contact est relié au mécanisme de manoeuvre au moyen d'une liaison inférieure 21, laquelle est à son tour connectée à une liaison supérieure 22 par l'intermédiaire d'un axe 26 pour bras articulé. Une paire de ressorts de manoeuvre 23 est montée entre l'axe 26 et l'étrier 24 d'une poignée de manoeuvre, chacun étant placé de chaque côté de la liaison supérieure, et se détendent brusquement lors du passage de la position fermée à la position ouverte sous l'effet de la poignée de manoeuvre 25. Les contacts sont maintenus dans la position fermée par un berceau 28, qui est en contact avec un loquet primaire 29 au moyen d'un crochet 27 formé à une _- 5_ 2608312 -5- extrémité du berceau, comme cela est pleinement décrit dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n 817 213, qu'on incorpore ici à titre de référence. Le loquet primaire est, à son tour, emprisonné par un loquet secondaire 30 qui répond au mouvement d'une barre de déclenchement 31 pour libérer le loquet secondaire en premier lieu, puis le loquet primaire, d'o il résulte que le berceau peut tourner librement dans le sens inverse des aiguilles d'une montre alors que l'axe pour bras articulé s'affaisse sous l'effet de la sollicitation exercée par les ressorts de manoeuvre. Une entretoise 60 est reliée à la liaison inférieure 21 au moyen d'un axe de pivotement 44 et sert à interconnecter les pôles séparées d'un circuit multip3les. On trouvera une description complète du fonctionnement de l'entretoise dans la demande de brevet citée ci-dessus. Un ensemble magnétique de déclenche- ment 34 qui renferme l'élément chauffant 14 répond à des surcharges sévères traversant le disjoncteur, provoquant la - venue en contact de l'armature 33 avec la barre de déclen- chement 31 de facon à articuler le mécanisme de manoeuvre. Le bilame 15 vient en contact avec la barre de déclenchement 31 en réponse à une surcharge moins sévère se maintenant pendant une durée prédéterminée. Un ressort de contact 37, que comprend le bras de contact, est conçu pour maintenir les contacts mobile et fixe 17, 18 en bonne connexion électrique dans des conditions normales de fonctionnement, tout en permettant au bras de contact de tourner rapidement indépen- damment du mécanisme de manoeuvre sous l'effet des forces de répulsion électrodynamiques produites entre la lamelle 19 de ligne et le bras de contact lors d'un court-circuit avant la réponse de l'ensemble magnétique de déclenchement et du bilame. Au moment de la séparation entre les contacts fixe et mobile, un arc est formé entre eux qui se déplace dans la cage de soufflage 35 o il se désionise et se refroidit en frappant des plaques métalliques 36. En se reportant maintenant aux figures 2 et 3, on peut -6 - 2608312 voir la relation en une pièce entre la lamelle de charge 13, l'élément chauffant 14, le conducteur rigide 8 et le support 9 du bras de contact. Ces composants sont soudés ou brasés ensemble et insérés dans la direction du bas à l'intérieur du boîtier du disjoncteur au cours d'une seule opération. Une attache élastique 45 en alliage de cuivre ou de fer est placée à l'extérieur des montants du support de façon que des saillies 46, 47 formées sur des bras latéraux 53, 54 emprisonnent les montants entre elles. On place ensuite à l'intérieur du boîtier du disjoncteur l'ensemble de déclen- chement monté 65, sous forme d'un même agencement contenant l'aimant 32, le bilame 15, l'élément chauffant 14 et le support 9 du bras de contact. On peut fabriquer l'attache élastique même avec un alliage façonné ayant de la mémoire tel qu'un alliage nickel-titane ou avec un alliage de laiton tel que celui décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 524 343, qu'on incorpore ici à titre de référence. Cet alliage fournit alors une force de traction qui s'exerce sur les bras latéraux 53, 54 lorsqu'est atteinte une température prédéterminée supérieure à une valeur sélectionnée pour le courant, ce qui entraîne la flexion des bras latéraux l'un vers l'autre. On insère ensuite le bras de contact dans des montants verticaux 40, 41 en une pièce avec des bras latéraux 38, 39 et s'étendant vers le haut de sorte que l'axe de pivotement 44 se niche dans des rainures 42, 43 formées sur la surface supérieure des montants. On peut revêtir les surfaces du substrat en cuivre d'interface entre les montants et le bras de contact avec une couche d'argent dans le but de diminuer la résistance électrique entre eux ou d'étain pour conserver une surface exempte d'oxyde. Lorsqu'on applique un lubrifiant approprié, tel qu'une dispersion colloïdale de particules de graphite dans l'eau ou une graisse, à l'extré- mité de pivotement du bras de contact contiguë à l'axe de pivotement, le bras de contact mobile peut tourner facilement entre sa position fermée et sa position ouverte, comme cela - 7 2608312 est indiqué en tirets, sans empêcher la bonne liaison électrique formée entre le bras et le support du bras, conférée par la traction exercée par les bras latéraux de l'attache élastique. En variante, on peut former par revête- ment ou par pulvérisation une couche d'un mélange d'argent et de graphite sur la surface du substrat en cuivre. L'agence- ment en parallèle des bras de support du bras de contact mobile permet au courant du circuit de se répartir entre les bras et par conséquent produit une force électromagnétique d'attraction. La force électromagnétique induite augmente la pression s'exerçant entre le bras de contact mobile et les montants de support de ce bras afin d'éliminer la production d'un arc entre le bras de contact mobile et les montants du support en cas de surcharge extrême. En se reportant maintenant aux figures 2 et 4, on peut voir la structure monobloc curviligne en forme de U du support 9 du bras de contact mobile. Les bras latéraux 38, 39 de ce support sont en une pièce avec une anse 63 à l'une de leurs extrémités et se terminent à l'extrémité opposée par la paire de montants 40, 41 qui appartiennent à la même pièce et s'étendent perpendiculairement à la partie supérieure des bras latéraux. En liaison maintenant avec la figure 5A, l'attache élastique plane 45 se présente sous la forme d'un U, o la paire de bras latéraux contigus 53, 54 sont en une pièce avec une anse 52 à l'une de leurs extrémités. La largeur au côté anse des bras latéraux, indiqués par d1, est supérieure à la largeur d2 à l'extrémité opposée de manière à assurer une distribution uniforme des contraintes dans les bras. Pour faciliter l'assemblage à partir d'une position verticale du bras de contact mobile 16 dans la fente 64 définie entre les montants 40, 41, illustrée précédemment en figure 2, on emploie l'agencement 45 à attache élastique à trois branches décrit en figure 5B. Un bras intermédiaire supplémentaire 55 est formé entre les bras latéraux 53, 54 et -8 -2 6 083 12 s'étend dans le même plan qu'à partir de l'anse 52. La largeur du bras supplémentaire est légèrement supérieure à celle de la fente 64 et maintient cette dernière à l'état ouvert jusqu'a ce que le bras de contact soit inséré dans la fente, ce qui a pour effet de déplacer la branche supplémen- taire hors de la fente, laissant le bras de support à l'état d'ajustement serré. Le bras supplémentaire, qui est découpé dans la tôle qui constitue les bras latéraux 53, 54, peut être dans le même plan que les bras ou décalé de ceux-ci et s'étendre sur une distance plus grande dans le plan vertical, comme cela est représenté en tirets. L'attache élastique à trois branches est différente de l'attache décrite précédem- ment par l'utilisation de saillies 47 formées le long des bras latéraux et d'une paire de pattes 50, 51 formées aux extrémités des bras latéraux pour emprisonner les montants , 41 représentés en figure 2 après déplacement du bras supplémentaire par le bras de contact mobile 16. Des trous 48, 49 formés dans les pattes facilitent la mise en oeuvre d'un outil de séparation pour qu'il écarte les bras latéraux d'une quantité suffisante pour permettre un certain jeu sur les montants. Une partie en prolongement 65 en forme de languette située à l'extrémité du bras intermédiaire 55 n'est qu'une partie de la branche intermédiaire qui s'étend dans la fente 64. La pré-insertion de l'attache élastique sur le support 9 du bras de contact mobile avec la partie supplémen- taire en prolongement 65 légèrement surdimensionnée entre les montants 40, 41 étend suffisamment la fente 64 pour que le bras de contact mobile 16 se monte facilement à l'intérieur de cette fente. Lorsque le bras de contact mobile est inséré entre les montants, le bras supplémentaire est écarté de la fente et est entraîné vers le bas de la fente 67 en forme de croix qui est définie entre des bras latéraux plats 68, 69 représentés comme étant en une pièce dans le support 9 de bras de contact décrit en figure 6, avant soudage à l'ensemble de déclenchement monté 65 de la figure 2. Ce _9 g_2608312 support du bras de contact mobile est différent du support précédent par l'absence des rainures semi-circulaires 42, 43 décrites antérieurement en liaison avec la figure 2. Les bras latéraux radiaux verticaux 71, 72 formés aux extrémités des bras latéraux plats sont réunis par une partie plate 70 qui est façonnée et formée lors d'une seule opération à partir d'un morceau de cuivre. Une paire de fentes 56, 57 en forme d'arc est découpée dans les bras latéraux de manière à augmenter leur flexibilité et à permettre leur séparation. La configuration à fentes du support 9 du bras de contact mobile, représentée en figure 6, confère une sou- plesse encore plus grande aux bras latéraux 38, 39 en réduisant la quantité de matériau au voisinage de la zone séparant ces bras et l'anse 63. La paire de fentes 56, 57 en forme d'arc, qui y est ménagée, facilitent la séparation des montants 40, 41 lorsque le bras de contact mobile est inséré dans la fente, sans diminuer la pression de contact fournie entre les montants 40, 41 et le bras de contact mobile par l'attache élastique. - 10 - 2608312 REVENDICATIONS 1. Disjoncteur en bottier moulé (10), caractérisé en ce qu'il comprend: un élément fixe de support de contact mobile ayant un contact fixe (18) à une extrémité et une cosse de raccorde- ment (12) à une extrémité opposée pour connexion à un circuit extérieur; un support (9) de bras de contact mobile (17) compre- nant une barre métallique façonnée ayant une paire de montants espacés parallèles (40, 41) s'étendant à partir d'une extrémité; un bras de contact mobile (16) comprenant une extrémité à contact et une extrémité à pivot et ayant un contact mobile (17) fixé à l'extrémité à contact et un axe de pivotement (44) à l'intérieur de l'extrémité à pivot, l'extrémité à pivot du bras de contact mobile étant maintenue de façon mobile entre les montants espacés parallèles;- un mécanisme de manoeuvre (58) relié au bras de contact mobile pour écarter le contact mobile du contact fixe et interrompre le courant du circuit traversant les contacts fixe et mobile; un moyen (34) pour détecter le courant du circuit traversant les contacts et articuler le mécanisme de manoeu- vre lorsque le courant du circuit atteint un seuil prédéter- miné; et un élément de maintien sous forme d'attache élastique disposé en relation d'ajustement serré autour des montants espacés parallèles et de l'extrémité à pivot du bras de contact mobile afin de maintenir cette extrémité à pivot en contact électrique avec les montants espacés parallèles. 2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de maintien sous forme d'attache élastique est constitué d'une bande métallique plane en forme de U (45). 3. Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bande métallique plane en forme de U se termine par - 11 - 2608312 une paire de bras espacés (53, 54), chacun des bras comportant une paire de saillies (46, 47) s'étendant à partir d'eux dans un même plan que ceuxci pour emprisonner les montants métalliques espacés (40, 41) et pour fournir une attraction électromagnétique agissant sur le bras de contact mobile (16). 4. Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bande métallique plane en forme de U (45) est constituée d'un alliage de fer ou de cuivre. 5. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support (9) du bras de contact mobile comprend une barre métallique continue façonnée pour donner une paire de bras latéraux (38, 39) définissant entre eux une partie à anse (63). 6. Disjoncteur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend des fentes (56, 57) en forme d'arc ménagées à l'intérieur des bras latéraux du support du bras de contact mobile à proximité de l'anse pour conférer de la flexibilité aux bras latéraux. 7. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la barre métallique en forme de U est en cuivre et les montants espacés parallèles comprennent une couche d'argent, d'étain ou de graphite. 8. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un lubrifiant est inséré entre les montants espacés parallèles (40, 41) et l'extrémité à pivot (44) du support du bras de contact mobile. 9. Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'attache élastique (45) comprend un bras supplémen- taire (55) entre les bras espacés (53, 54), une partie de ce bras supplémentaire ayant une largeur supérieure à l'espace (64) défini entre les montants espacés parallèles (40, 41). 10. Disjoncteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le bras supplémentaire (55) est inséré dans l'espace défini par le support du bras de contact mobile - 12 - avant l'insertion de ce support afin d'en faciliter l'inser- tion. 11. Disjoncteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le bras supplémentaire (55) est décalé par rapport à l'espace (64) défini dans le support. 12. Disjoncteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le bras supplémentaire (55) est découpé partielle- ment dans l'attache élastique (45). 13. Disjoncteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le bras supplémentaire (55) s'étend sur une distance plus grande dans le plan vertical que la paire de bras espacés (53, 54). 14. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les montants espacés parallèles (40, 41) compren- nent une fente semi-circulaire (42, 43) sur la surface supérieure pour recevoir l'axe de pivotement (44) s'étendant à travers l'extrémité à pivot du bras de contact mobile (16). 15. Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les bras espacés (53, 54) ont une épaisseur variant progressivement pour fournir une distribution uniforme des contraintes sur leur longueur. 16. Disjoncteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les bras latéraux (68, 69) du support du bras de contact mobile comprennent une paire de surfaces planes supportant les montants. 17. Disjoncteur selon la revendication 16, caractérisé en ce que les bras latéraux du support définissent entre eux une fente en croix (67), le bras supplémentaire (55) étant décalé à l'intérieur de cette fente en forme de croix. 18. Disjoncteur selon la revendication 17, caractérisé en ce que le bras supplémentaire comprend une partie en prolongement en forme de languette (65). 19. Procédé d'assemblage d'un disjoncteur en boîtier moulé, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - 13 - 2608312 fournir un boîtier moulé (11) pour disjoncteur (10), en matériau plastique, qui présente des première et seconde extrémités; insérer un support de contact fixe, un cosse de borne de ligne (19), et un contact fixe (18) à la première extrémité du boîtier; insérer une extrémité à pivot (44) d'un bras de contact mobile (16) à l'intérieur de la fente définie dans l'élément de support de ce bras, insérer un mécanisme de manoeuvre (58) de disjoncteur entre les première et seconde extrémités; insérer le support (9) du bras de contact mobile et une cosse (12) de borne de charge à la seconde extrémité du boîtier; et disposer un organe de retenue sous forme d'attache élastique (45) sur une fente du support du bras de contact mobile définie entre une paire de bras (38, 39) en une pièce avec l'élément de support. 20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: insérer un bras (55) de l'organe de retenue (45) à l'intérieur de la fente du bras de contact mobile; et décaler le bras (55) par rapport à la fente par insertion de l'extrémité à pivot (44) du bras de contact mobile.