Brevet FR2677807A1 — publié le 19921218

DECLENCHEUR ELECTROMAGNETIQUE A PERCUTEUR L'invention est relative à un déclencheur électromagnétique, notamment pour un disjoncteur électrique miniature, comprenant une bobine d'excitation entourant coaxialement un fourreau isolant de forme tubulaire, à l'intérieur duquel est monté à coulissement un noyau ferromagnétique mobile coopérant avec un noyau ferromagnétique fixe avec interposition d'un entrefer axial, une tige d'actionnement en matériau isolant, traversant coaxialement un orifice de passage ménagé dans le noyau fixe, et ayant une première extrémité interne solidarisée au noyau mobile du côté de l'entrefer, un embout externe de percussion assujetti à la deuxième extrémité saillante opposée de la tige d'actionnement, et des moyens de rappel sollicitant le noyau mobile vers une position écartée. En cas d'intervention d'un déclencheur électromagnétique en présence d'un courant de court-circuit ou de surcharge, le mécanisme déclenche, et les contacts s'ouvrent par percussion de la tige d'actionnement du noyau mobile L'énergie cinétique accumulée par le noyau mobile lors de l'attraction magnétique est ainsi transmise à l'équipage mobile du disjoncteur pour provoquer l'ouverture forcée des contacts. La transmission de l'énergie de percussion peut engendrer des comportements mécaniques transitoires susceptibles de réduire le rendement du déclencheur. Un déclencheur connu comporte une tige d'actionnement encliquetée sur un point d'attache conformé en bossage saillant du noyau mobile Une telle liaison articulée constitue une rotule La portée axiale de l'orifice de passage de la tige est d'autre part assez longue, par exemple la moitié de la longueur du noyau fixe En cas de percussion, l'agencement d'un tel déclencheur connu peut créer des modes propres de vibration dont le premier noeud se trouve approximativement au point de jonction de la liaison à articulation La déformation de la tige peut interférer avec le noyau fixe, provoquant des frottements mécaniques et une chute de rendement de percussion. Le rendement chute d'autant plus que la partie saillante de la tige du percuteur se trouve dégagée du noyau fixe au-delà de sa moitié, et que l'entrefer résiduel est grand au moment du choc. L'objet de l'invention consiste à améliorer le rendement d'un déclencheur électromagnétique à percuteur pour disjoncteur miniature. Le déclencheur selon l'invention est caractérisé en ce que la première extrémité de la tige d'actionnement isolante est ancrée rigidement dans un trou conjugué du noyau mobile pour former une liaison mécanique à encastrement. Le trou borgne est agencé symétriquement par rapport à l'axe longitudinal La section de la première extrémité de la tige isolante est tronconique, ou peut avoir tout autre forme non cylindrique. Tout flambage de la tige isolante est évité par la présence de l'encastrement rigide, et la percussion intervient lorsqu'une portion minimale de la tige est dégagée du noyau fixe. Le rendement du déclencheur peut encore être amélioré grâce au rebord annulaire ménagé dans l'alésage du noyau fixe, ledit rebord étant conformé en diaphragme pour améliorer le comportement dynamique de l'équipage mobile lors de la phase de percussion suite à l'attraction magnétique du noyau mobile contre la surface polaire du noyau fixe. Le rebord présente une portée centrale réduite, notamment inférieure au tiers de la longueur du noyau fixe. Le rebord est positionné au voisinage du milieu de la tige d'actionnement au moment de la percussion. Il en résulte une réduction des frottements mécaniques de la tige, et une suppression des modes défavorables de vibration sur la percussion. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté au dessin annexé, avec une vue schématique en coupe axiale d'un déclencheur électromagnétique illustré en position inactive (traits pleins), et en position active (traits en pointillés). Sur la figure, un déclencheur électromagnétique 10, notamment pour un mécanisme de commande d'un disjoncteur miniature, comporte un circuit magnétique 11 associé à une bobine 12 d'excitation de forme cylindrique montée coaxialement sur un fourreau 13 isolant tubulaire. Le circuit magnétique 11 en matériau ferromagnétique comprend une carcasse délimitée par deux flasques 14,15 latéraux encadrant le fourreau 13 dans la direction de l'axe longitudinal 16 A l'intérieur du fourreau 13 et de la carcasse est monté à coulissement un noyau mobile ou plongeur 17 avec formation d'un jeu 18 radial par rapport au fourreau 13 et au flasque 14, autorisant le déplacement en translation axiale du noyau 17 le long de l'axe longitudinal 16 Le fourreau 13 sert à la fois de moyen de support de la bobine 12, et de moyen de guidage axial du noyau plongeur 17. Le noyau plongeur 17 coopère avec un noyau fixe 19 agencé sans jeu à l'intérieur du fourreau 13, et solidarisé rigidement au flasque 15. Le noyau plongeur 17 est équipé d'une tige d'actionnement 20 cylindrique en matériau isolant, s'étendant le long de l'axe longitudinal 16 et traversant coaxialement un orifice 21 tubulaire de passage ménagé dans le noyau fixe 19 L'extrémité saillante 22 de la tige 20 porte un embout 23 de percussion destiné à coopérer premièrement avec un levier de déclenchement pour assurer le déverrouillage du verrou, et deuxièmement avec le levier support du bras de contact mobile, lorsque le courant circulant dans la bobine 12 dépasse le seuil de déclenchement magnétique, provoquant l'attraction du noyau plongeur 17 contre le noyau fixe 19 (en pointillé sur la figure) Le fonctionnement d'un tel déclencheur est décrit en détail dans le document FR-A- 2.641 644. A l'opposé de la tige 20, le noyau plongeur 17 est doté d'une encoche 24 annulaire de logement d'un ressort de rappel 25, sollicitant le noyau plongeur 17 vers la position écartée (en traits pleins sur la figure) Le seuil de déclenchement magnétique du déclencheur 10 dépend de la précontrainte du ressort de rappel 25 qui détermine la force de rappel antagoniste à la force d'attraction magnétique du noyau mobile 17. A l'opposé de l'embout 23 de percussion, la première extrémité interne 26 de la tige d'actionnement 20 isolante est ancrée rigidement dans un trou 27 conjugué du noyau plongeur 17 ferromagnétique pour former une liaison mécanique à encastrement. Le trou 27 borgne est situé du côté du noyau fixe 19, et est agencé symétriquement par rapport à l'axe longitudinal 16 L'extrémité interne 26 de la tige 20 est tronconique, mais peut présenter tout autre forme non cylindrique favorisant l'encastrement dans le trou 27. La liaison mécanique à encastrement peut être renforcée par un apport de colle à l'intérieur du trou 27, avant introduction de l'extrémité 26. La profondeur du trou 27 dans la direction de l'axe longitudinal 16 s'étend sur une fraction de la longueur axiale du noyau plongeur 17, notamment supérieure à 10 %. Après montage, l'ensemble noyau plongeur 17 et tige 20 encastrée forme une pièce monobloc rigide réalisée en deux matériaux différents métal plastique Cette pièce constitue l'équipage mobile du déclencheur électomagnétique 10. L'orifice 21 tubulaire de passage de la tige 20 est délimité par un rebord 28 annulaire du noyau fixe 19 creux Le diamètre de l'orifice 21 correspond au diamètre interne du rebord 28, lequel est inférieur à celui de l'alésage 29 du noyau fixe 19 Le rebord 28 de guidage dans lequel coulisse la tige d'actionnement 20, est agencé dans la partie intermédiaire de l'alésage 29, et présente une portée ayant une longueur axiale réduite, notamment inférieure au tiers de celle du noyau fixe 19. Le rebord 28 est conformé en diaphragme localisé au voisinage du neutre du mode principal de vibration de manière à réduire les frottements mécaniques de la tige d'actionnement 20, et à améliorer le comportement dynamique de l'équipage mobile après suppression de l'effet des modes défavorables sur la percussion. Le fonctionnement du déclencheur électromagnétique 10 selon l'invention est le suivant: En cas d'apparition d'un courant de court-circuit dans la bobine 12, le noyau mobile 17 est attiré dans l'entrefer 31 par translation vers la droite contre la surface polaire 30 du noyau fixe 19. La tige d'actionnement 20 et l'embout 23 de percussion se déplacent avec le noyau mobile 17 de la position inactive (en traits pleins) jusqu'à la position active (en traits pointillés), provoquant le déclenchement du mécanisme, et un effet de percussion entraînant l'ouverture forcée du contact mobile du disjoncteur Le choc engendré par l'attraction magnétique du noyau mobile 17 est transmis à la tige d'actionnement 20 en matériau plastique. L'encastrement rigide de l'extrémité 26 de la tige 20 dans le trou 27 conjuguë du noyau mobile 17 évite tout flambage de la tige et modifie la répartition des modes propres de vibration suite au décalage axial du milieu de la tige 20 vers la liaison à encastrement La percussion intervient lorsqu'une portion de la tige 20, notamment inférieure à la moitié de la longueur axiale, est dégagée du noyau fixe 19 La percussion se trouve alors dans de bonnes conditions de rendement pour la transmission de l'énergie depuis le noyau mobile 17 jusqu'au contact mobile. Le deuxième critère d'amélioration du rendement de la transmission d'énergie résulte de la présence du rebord 28 en forme de diaphragme ayant une portée axiale réduite La disposition d'un diaphragme à la place d'une portée plus longue dans le noyau fixe 19 permet une réduction notable des frottements de la tige d'actionnement 20, et la suppression des modes défavorables de vibration sur la percussion Le noyau fixe 19 joue alors le rôle de sélecteur de noeud. L'addition des deux critères précités, à savoir l'encastrement rigide de la tige 20 en matériau plastique dans le noyau mobile, et la disposition du diaphragme 28 du noyau fixe 19 par rapport à la tige 20 lors de la percussion, permet d'obtenir un rendement optimum du déclencheur 10 pour la transmission d'énergie depuis le noyau mobile 17 jusqu'au contact mobile. REVENDICATIONS 1 Déclencheur électromagnétique, notamment pour un disjoncteur électrique miniature, comprenant une bobine ( 12-) d'excitation entourant coaxialement un fourreau ( 13) isolant de forme tubulaire, à l'intérieur duquel est monté à coulissement un noyau ferromagnétique mobile ( 17) coopérant avec un noyau ferromagnétique fixe ( 19) avec interposition d'un entrefer ( 31) axial, une tige d'actionnement ( 20) en matériau isolant, traversant coaxialement un orifice ( 21) de passage ménagé dans le noyau fixe ( 19), et ayant une première extrémité interne ( 26) solidarisée au noyau mobile ( 17) du côté de l'entrefer ( 31), un embout ( 23) externe de percussion assujetti à la deuxième extrémité saillante ( 22) opposée de la tige d'actionnement ( 20), et des moyens de rappel ( 25) sollicitant le noyau mobile ( 17) vers une position écartée, caractérisé en ce que la première extrémité ( 26) de la tige d'actionnement ( 20) isolante est ancrée rigidement dans un trou ( 27) conjugué du noyau mobile ( 17) pour former une liaison mécanique à encastrement. 2 Déclencheur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le trou ( 27) borgne est agencé symétriquement par rapport à l'axe longitudinal ( 16), et que la première extrémité ( 26) de la tige ( 20) présente une section non cylindrique. 3 Déclencheur électromagnétique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section de la première extrémité ( 26) est tronconique. 4 Déclencheur électromagnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la liaison mécanique à encastrement est renforcée par un apport de colle à l'intérieur du trou ( 27) avant introduction de la première extrémité ( 26) de la tige ( 20). Déclencheur électromagnétique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la profondeur du trou ( 27) dans la direction de l'axe longitudinal ( 16) s'étend sur une fraction de la longueur axiale du noyau mobile ( 1 7), notamment supérieure à 1 O %. 6 Déclencheur électromagnétique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'orifice ( 21) de passage de la tige d'actionnement ( 20) est délimité par un rebord ( 28) annulaire ménagé dans l'alésage ( 29) du noyau fixe ( 19), ledit rebord ( 28) étant conformé en diaphragme pour améliorer le comportement dynamique de l'équipage mobile lors de la phase de percussion suite à l'attraction magnétique du noyau mobile ( 17) contre la surface polaire ( 30) du noyau fixe ( 19). 7 Déclencheur électromagnétique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le rebord ( 28) présente une portée centrale réduite, notamment inférieure au tiers de la longueur du noyau fixe ( 19). 8 Déclencheur électromagnétique selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le rebord ( 28) est positionné au voisinage du milieu de la tige d'actionnement ( 20) au moment de la percussion.