Brevet FR2883406A1 — publié le 20060922

Système indicateur de défaut magnétique La présente invention concerne un système indicateur de défaut magnétique intégré à un appareil électrique modulaire, par exemple de type disjoncteur, comportant un actionneur magnétique agissant sur une serrure mécanique de déclenchement prévue pour écarter un contact mobile d'un contact fixe en cas de court-circuit dans la ligne protégée par l'appareil. Cette fonction n'existe pas, à l'heure actuelle, sur de tels appareils. Lorsqu'il se produit un déclenchement, celui-ci peut être provoqué soit par une surcharge sur la ligne, qui provoque le basculement de la serrure par actionnement d'un dispositif thermique (en général un bilame). Sous l'effet de ladite surcharge, le bilame subit une déflexion de son extrémité libre, laquelle vient agir sur la serrure magnétique pour la faire déclencher. Alternativement, en cas de court-circuit dans la ligne, l'actionneur magnétique est mis en oeuvre pour provoquer le basculement de la serrure. Cet actionneur se compose essentiellement d'une bobine coopérant avec un circuit mécanique dont une partie mobile est apte à déclencher ladite serrure, par exemple via un percuteur solidaire de ladite partie mobile. Dans les deux cas, le déplacement de la serrure provoque un basculement de la manette de commande accessible en façade de ces appareils modulaires, et qui permet de fermer et d'ouvrir manuellement les contacts fixe et mobile. Lorsque l'utilisateur se retrouve devant un appareil qui a déclenché suite à in défaut sur la ligne, la seule conséquence visible pour lui est la position de la manette, qui traduit l'ouverture desdits contacts. Il ne peut en déduire la nature du défaut, magnétique ou thermique, qui a provoqué l'ouverture des contacts à l'intérieur de l'appareil. L'origine du problème sur la ligne ne lui est dès lors pas davantage connue: il peut s'agir d'un défaut de câblage ou de conception ayant provoqué un court-circuit, ou d'une simple surcharge sur la ligne. La présente invention vise à remédier à cette insuffisance, en proposant in système indicateur de défaut magnétique intégré à l'appareil électrique modulaire, et qui montre immédiatement si le problème survenu dans la ligne est dû à un court-circuit ou non. Le système de l'invention se caractérise, à titre principal, en ce qu'il comprend: une pièce mobile entre une première et une seconde position stables reflétant respectivement l'absence et l'existence de défaut magnétique; - ladite pièce étant mécaniquement reliée à la partie mobile du circuit magnétique de telle sorte qu'elle est entraînée par cette dernière, 2883406 2 uniquement dans le sens de fermeture de ce circuit, vers sa seconde position; - ladite pièce étant mécaniquement reliée à la manette de commande de telle sorte que cette dernière l'entraîne, uniquement dans le sens du réarmement de la serrure, vers sa première position; ladite pièce comportant un organe de signalisation coopérant avec une fenêtre pratiquée dans le boîtier. La nouvelle fonction que procure l'invention nécessite donc l'adjonction de composants spécifique établissant une double liaison mécanique avec d'une part l'actionneur magnétique et d'autre part la manette de commande manuelle. Cette double liaison permet de positionner l'organe de signalisation pour indiquer le défaut magnétique, et sa réinitialisation par la manette lorsque les contacts sont refermés. En fait, la pièce principale du système de l'invention est un tambour rotatif guidé dans le boîtier entre deux positions stables, déplacé dans un sens par in levier dont une extrémité distale du tambour est entraînée par la partie mobile du circuit magnétique, et doté d'une lame élastique orientée radialement vers l'extérieur pour coopérer avec une came dépassant du fût de la manette en vue de l'entraîner en sens contraire et pour une course de même longueur pendant sa course de réarmement. Les liaisons mécaniques avec le circuit magnétique et la manette sont bien entendu indépendantes, bien qu'elles transforment les déplacements de ces éléments en deux mouvements égaux et de sens opposé du tambour rotatif. Selon une possibilité, le levier de liaison à l'actionneur magnétique est solidarisé, à son extrémité coopérant avec le tambour, à une bague tournant librement à l'intérieur de ce dernier par rapport au même axe de rotation, le levier traversant alors la paroi du tambour par une fenêtre délimitant un secteur angulaire tel que lorsque le tambour est dans sa seconde position, le levier peut être entraîné par le retour de la partie mobile du circuit magnétique sans déplacer le tambour. Pour que le système de l'invention remplisse correctement sa fonction informative, il est en effet nécessaire que l'organe de signalisation reste dans sa position, après un court-circuit, alors même que la partie mobile du circuit magnétique revient immédiatement en position de repos, vers laquelle elle est sollicitée par des moyens de rappel. Le tambour doit par conséquent rester immobile. Le but est que, quel que soit le moment où l'utilisateur se présente devant l'appareil qui a déclenché (avant son réenclenchement par la manette de commande), il doit pouvoir visualiser la nature du défaut, indiquée par l'organe de signalisation. II est à noter que lorsque l'appareil disjoncte et qu'aucun défaut 2883406 3 magnétique n'est signalé par l'organe de signalisation, celui- ci peut être considéré comme signalant par défaut un problème de surcharge sur la ligne. Au réarmement, la course en retour du tambour, impulsée par la came solidaire de la manette de commande, doit bien entendu balayer en sens opposé un secteur angulaire de longueur égale à la course en retour du levier, afin de réinitialiser la position relative tambour / levier. Dans la plupart des appareils modulaires actuels, l'actionneur ou sousensemble magnétique se compose d'une bobine solénoïdale équipée d'une culasse magnétique et entourant deux noyaux cylindriques respectivement fixe et mobile. Dans cette hypothèse, l'extrémité du levier distale du tambour peut par exemple prendre la forme d'une fourche prévue pour se loger dans une gorge annulaire d'une portion du noyau mobile cylindrique dépassant de la bobine solénoïdale. La fourche, dont l'épaisseur est alors prévue inférieure à la largeur de la gorge annulaire, permet de transformer le mouvement rectiligne du noyau mobile en un mouvement rotatif du levier. Dans tous les cas, le mouvement du levier n'a aucune influence sur la manette de commande manuelle. La coopération entre le tambour et ladite manette se fait via la lame élastique. De préférence, celle-ci est élastique au moins selon une direction d'allure parallèle à l'axe de rotation du tambour, et la came dépassant du fût de la manette présente un profil et un positionnement par rapport au fût tels que lorsque la manette est déplacée en cas d'ouverture des contacts, elle rencontre et dépasse au cours de son trajet rotatif la lame qui fléchit élastiquement puis est libérée et reprend sa position initiale, alors qu'elle est entraînée par la came selon une course de longueur égale à celle du levier lorsque la manette est actionnée en sens inverse pour le réarmement de l'appareil. Selon une possibilité, la came présente un profil comportant 30 successivement, selon un sens trigonométrique, un plan incliné et un épaulement d'allure parallèle à l'axe de rotation de la manette. La fonction du couple lame élastique / came est donc exclusivement tournée vers la réinitialisation du positionnement du tambour au réarmement de l'appareil. Dès que le tambour reprend sa première position, l'organe de signalisation se positionne corollairement de telle sorte que l'utilisateur, en visualisant la façade du produit, puisse conclure à l'absence de défaut dans le circuit, puisque la manette est en position de fermeture des contacts d'une part, et qu'aucun défaut magnétique n'est d'autre part signalé. Selon une possibilité, cet organe de signalisation consiste en un bras extérieur solidaire du tambour, positionné de sorte que lorsque ce dernier est dans la seconde position, une surface par exemple colorée prévue à l'extrémité libre du bras soit placée en face de la fenêtre du boîtier de l'appareil. Ainsi, lorsque la surface délimitée par la fenêtre apparaît colorée, par exemple jaune, ce qui ne peut survenir qu'en position d'ouverture de la manette, l'utilisateur sait immédiatement qu'un défaut magnétique est apparu. Selon une configuration possible, l'organe de signalisation n'est pas directement disposé en face de la fenêtre, parce qu'un guide de lumière en matériau plastique transparent est interposé entre ladite surface et la fenêtre. Un tel guide de lumière est, d'une manière connue en soi, par exemple constituée par du polycarbonate transparent. Pour d'évidentes raisons de commodité, la fenêtre coopérant avec l'organe de signalisation est de préférence pratiqué dans la façade du boîtier. Le tambour, ou plus généralement la pièce mobile du système de l'invention, a été défini comme pouvant prendre deux positions stables reflétant respectivement l'absence et l'existence de défaut magnétique. Pour définir de manière concrète ces deux positions au cours de son trajet rotatif, le tambour comporte une protubérance élastique dont l'extrémité libre coopère avec deux points durs solidaires du boîtier de l'appareil, en vue de le stabiliser dans ses première et seconde positions. De préférence, ladite protubérance consiste en un bras dépassant radialement du tambour, prolongé par une tige d'allure axiale se développant en direction du boîtier, dont l'extrémité libre peut se déformer élastiquement ai contact de deux arêtes d'une plate-forme dépassant du fond du boîtier, et constituant les points durs. L'invention concerne non seulement le système indicateur qui a été décrit jusqu'ici, mais également les appareils électriques modulaires dotés d'un actionneur magnétique destiné à séparer un contact mobile d'un contact fixe en cas de court-circuit dans le circuit protégé par ces appareils, et tels qu'ils contiennent un système indicateur de défaut magnétique ainsi que décrit auparavant. L'invention va à présent être décrite plus en détail, en référence aux figures, pour lesquelles: - la figure 1 est une vue partielle d'un disjoncteur boîtier ouvert, représentant la zone de la manette de commande, de l'actionneur magnétique et du système indicateur de l'invention; 2883406 5 - la figure 2 montre la même zone du disjoncteur pendant une phase d'excitation de l'actionneur magnétique, entraînant le basculement de la manette de commande; - la figure 3 est un agrandissement de la zone tambour / manette; - la figure 4 représente, en perspective, le tambour rotatif du système indicateur de défaut magnétique de l'invention; - la figure 5 montre une vue en perspective d'un levier de liaison avec le noyau mobile de l'actionneur magnétique, doté de sa bague de rotation; et la figure 6 représente, toujours en perspective, le guide de lumière interposé entre le bras de signalisation solidaire du tambour et la fenêtre pratiquée dans la façade du disjoncteur. L'appareil électrique illustrant l'invention est en l'occurrence un disjoncteur dont le fonctionnement, qui n'est pas l'objet de l'invention, n'est pas décrit en détail dans ce texte. Seule la partie du boîtier (B) montrant la manette de commande (1) et le sous-ensemble ou actionneur magnétique notamment constitué d'une bobine (2) d'un noyau mobile (3) et d'un percuteur (4) apparaît en figures 1 et 2. Lorsque la manette (1) est en position de fermeture des contacts (voir figure 1), le noyau mobile (3) est positionné par rapport à la bobine (2) de telle sorte que le percuteur (4) soit en butée au contact de la culasse (5) du circuit magnétique. Dès qu'un court-circuit survient, le champ magnétique créé par le courant élevé circulant dans la bobine (2) déplace le noyau mobile (3) (voir figure 2) de telle sorte que le percuteur (4) s'écarte de la culasse (5), de manière à déclencher la serrure magnétique (non représentée), laquelle fait basculer la manette de commande (1) dans sa position d'ouverture des contacts. Un tambour rotatif (6), dont une représentation isolée est donnée en figure 4, est disposée entre la manette de commande (1) et l'actionneur magnétique. Ce tambour (6) coopère avec un levier (7) (voir représentation en figure 5) établissant une liaison mécanique avec l'extrémité du noyau mobile (3). C e levier (7) est muni, à son extrémité opposée à celle qui établit une liaison avec le noyau mobile (3), d'un anneau ou bague (8) libre en rotation par rapport au même axe que celui du tambour (6), et consistant en l'espèce en un tourillon dépassant du boîtier (B). L'anneau (8) étant logé à l'intérieur du tambour (6), une fenêtre (9) découpant un secteur angulaire est prévue dans la paroi du tambour (6). L'extrémité libre du levier (7) est munie d'une fourche (10) destinée à coopérer avec une gorge annulaire (11) pratiquée dans le noyau mobile (3). La forme et le dimensionnement du levier (7), de la fourche (10) et de la gorge annulaire (11) permettent une liaison mécanique souple entre le levier (7) et le 2883406 6 noyau mobile (3). Cette liaison a pour but de répercuter au levier (7) rotatif les déplacements rectilignes du noyau mobile (3). Le tambour (6) est par ailleurs muni d'une lame élastique (12) destinée à coopérer avec une came (13) équipant le fût de la manette de commande (1). Cette lame (12) est élastique dans la direction de l'axe de rotation du tambour (6). La came (13) prend par exemple la forme d'un plan incliné (23) lui conférant une épaisseur grandissante dans un sens trigonométrique. Elle présente de plus une surface (24) terminale constituant un épaulement, vers la droite de la figure 1 (voir en particulier en figure 3). Le tambour (6) comporte par ailleurs un bras extérieur (14) dont la surface plane d'extrémité est par exemple revêtue d'une couleur codant une information. Ce bras (14) est prévu pour se positionner en face d'une fenêtre (15) pratiquée dans le boîtier (B), lorsque le tambour (6) est entraîné en rotation par le levier (7) en cas de court-circuit. Un guide de lumière (16), tel qu'il apparaît en figure 5, peut être interposé entre la surface d'extrémité du bras (14) et la fenêtre (15). La surface colorée équipant ladite surface d'extrémité se place en face de la surface (27) du guide (16). Enfin, le tambour (6) comporte une protubérance élastique (17), composée d'une lamelle souple d'allure radiale (18) prolongée par une tige d'allure axiale (19). L'extrémité libre (22) de ladite tige (19) coopère avec des points durs (25, 26) configurés sur une plate-forme (21) dépassant du fond du boîtier (B), afin d'assurer la stabilité des deux positions de repos du tambour (6), marquant respectivement l'absence et la présence d'un court-circuit (voir la réserve agrandie de la figure 3). Le fonctionnement est le suivant: en cas d'absence de court-circuit, lorsque le disjoncteur est en fonctionnement dans la ligne, le noyau mobile (3) est dans la position montrée en figure 1, en butée vers la gauche de cette figure. La position relative du tambour (6) et du levier (7) est telle que ledit levier (7) est pratiquement au contact du chant d'allure axiale (20) de la fenêtre (9). Cette position est une position stable par coopération de la protubérance élastique (17) avec un point dur, matérialisé en l'occurrence par l'une des arêtes (25) de la plateforme (21). L'apparition d'un court-circuit dans la ligne provoque le déplacement vers la droite du noyau mobile (3), lequel entraîne l'extrémité libre (10) du levier (7), et par conséquent la rotation de l'anneau (8) et du levier (7). Celui-ci entraîne à son tour le tambour (6) , par contact avec le chant (20), et l'amène dans sa seconde position stable, faisant successivement franchir à l'extrémité (22) de la protubérance élastique (17) l'arête (25) et un second point dur, matérialisé par l'arête (26) de la plate-forme (21). Dans cette position, le percuteur (4) a fait déclencher la serrure (non représentée), laquelle a à son tour fait basculer la manette de commande (1) vers sa position d'ouverture des contacts (figure 2). La came (13) a par conséquent subi une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre qui l'amène à rencontrer, puis à dépasser la lame élastique (12). Le plan incliné (23) constituant cette came (13) (voir figure 3) sollicite en flexion ladite patte (12), jusqu'à ce que sa trajectoire rotative ait dépassé la position de ladite lame (12) , qui est alors libérée et revient dans sa position initiale, quasiment au contact de l'épaulement terminal (24) de la came (13). La nouvelle position du tambour (6), stable, correspond à un placement du bras de signalisation (14) en face de la fenêtre (15), ou du guide de lumière (16). Une couleur par exemple jaune apparaît dans ladite fenêtre (15), signalant l'existence du défaut magnétique. Dès l'ouverture des contacts, la bobine (2) cesse d'être alimentée et le noyau mobile (3) revient à sa position initiale, ce qui provoque une rotation inverse du levier (7). Compte tenu de l'existence de la fenêtre (9), cette rotation du levier (7) n'a aucune influence sur le positionnement du tambour (6) qui reste dans sa seconde position stable. Lorsque la cause du court-circuit est identifiée, et que la ligne est réparée, l est procédé au réarmement du disjoncteur par déplacement manuel de la manette (1) vers sa position de fermeture des contacts, celle de la figure 1. La came (13) est alors déplacée en sens trigonométrique, et son épaulement terminal (24) repousse la lame élastique (12), provoquant une rotation en sens inverse du tambour (6) à l'encontre des points durs (25, 26) rencontrés par l'extrémité libre (22) de la protubérance (17). La rotation du tambour (6) vers sa première position stable repositionne le chant (20) de la fenêtre (9) à proximité du levier (7), et déplace le bras (14) à distance de la fenêtre (15) ou du guide de lumière (16). Le système est réinitialisé. 2883406 8 REVENDICATIONS 1. Système indicateur de défaut magnétique intégré à un appareil électrique modulaire, par exemple de type disjoncteur, comportant un actionneur magnétique agissant sur une serrure mécanique de déclenchement prévue pour écarter un contact mobile d'un contact fixe en cas de courtcircuit dans la ligne protégée par l'appareil, ledit actionneur comportant essentiellement une bobine (2) coopérant avec un circuit magnétique dont une partie mobile (3) est apte à déclencher la serrure, laquelle peut être réarmée par l'intermédiaire d'une manette de commande (1) de l'appareil, caractérisé en ce qu'il comprend: - une pièce mobile (6) entre une première et une seconde position stables reflétant respectivement l'absence et l'existence de défaut magnétique; - ladite pièce (6) étant mécaniquement reliée à la partie mobile (3) du circuit magnétique de telle sorte qu'elle est entraînée par cette dernière, uniquement dans le sens de fermeture de ce circuit, vers sa seconde position; ladite pièce (6) étant mécaniquement reliée à la manette de commande (1) de telle sorte que cette dernière l'entraîne, uniquement dans le sens de réarmement de la serrure, vers sa première position; - ladite pièce (6) comportant un organe de signalisation (14) coopérant avec une fenêtre (15) pratiquée dans le boîtier (B). 2. Système indicateur de défaut magnétique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite pièce mobile est un tambour rotatif (6) guidé dans le boîtier (B) entre ses deux positions stables, déplacé dans un sens par un levier (7) dont une extrémité distale du tambour (B) est entraînée par la partie mobile (3) du circuit magnétique, et doté d'une lame élastique (12) orientée radialement vers l'extérieur pour coopérer avec une came (13) dépassant du fût de la manette (1) en vue de l'entraîner en sens contraire et pour une course de même longueur pendant sa course de réarmement. 3. Système indicateur de défaut magnétique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le levier (7) est solidarisé, à son extrémité coopérant avec le tambour (6), à une bague (8) tournant librement à l'intérieur de ce dernier par rapport au même axe de rotation, le levier (7) traversant la paroi du tambour (6) par une fenêtre (9) délimitant un secteur 2883406 9 angulaire tel que lorsque le tambour (6) est dans sa seconde position, le levier (7) peut être entraîné par le retour de la partie mobile (3) du circuit magnétique sans déplacer le tambour (6). 4. Système indicateur de défaut magnétique selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'extrémité du levier (7) distale du tambour (6) prend la forme d'une fourche (10) prévue pour se loger dans une gorge annulaire (11) d'une portion d'un noyau mobile (3) cylindrique d'un circuit magnétique du type à bobine solénoïdale (2) entourant un couple de noyaux coaxiaux respectivement fixe et mobile, ladite portion dépassant alors de la bobine (2). 5. Système indicateur de défaut magnétique selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la lame (12) radiale est élastique au moins selon une direction d'allure parallèle à l'axe de rotation du tambour (6), et la came (13) dépassant du fût de la manette (1) présente un profil et un positionnement par rapport au fût tels que lorsque la manette (1) est déplacée en cas d'ouverture des contacts, elle rencontre et dépasse au cours de son trajet rotatif la lame (12) qui fléchit élastiquement puis est libérée et reprend sa position initiale, alors qu'elle est entraînée par la came (13) selon une course de longueur égale à celle du levier (7) lorsque la manette (1) est actionnée en sens inverse pour le réarmement de l'appareil. 6. Système indicateur de défaut magnétique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la came (13) présente un profil comportant successivement, selon un sens trigonométrique, un plan indiné (23) et un épaulement (24) d'allure parallèle à l'axe de rotation de la manette (1). 7. Système indicateur de défaut magnétique selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'organe de signalisation consiste en un bras (14) extérieur solidaire du tambour (6), positionné de sorte que lorsque ce dernier est dans la seconde position, une surface par exemple colorée prévue à l'extrémité libre du bras soit placée en face de la fenêtre (15) du boîtier (B) de l'appareil. 8. Système indicateur de défaut magnétique selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'un guide de lumière (16) en matériau plastique transparent est interposé entre ladite surface et la fenêtre (15). 9. Système indicateur de défaut magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fenêtre (15) coopérant avec l'organe de signalisation (14) est pratiquée dans la façade du boîtier (B) 10.Système indicateur de défaut magnétique selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que le tambour (6) comporte une protubérance élastique (17) dont l'extrémité libre (22) coopère avec deux points durs (25, 26) solidaires du boîtier (B) de l'appareil, en vue de le stabiliser dans ses première et seconde positions. 11.Système indicateur de défaut magnétique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite protubérance (17) consiste en un bras (18) dépassant radialement du tambour, prolongé par une tige (19) d'allure axiale se développant en direction du boîtier (B), dont l'extrémité libre (22) peut se déformer élastiquement au contact de deux arêtes (25, 26) d'une plate-forme (21) dépassant du fond du boîtier (B), et constituant les points durs. 12.Appareil électrique modulaire comportant un actionneur magnétique destiné à séparer un contact mobile d'un contact fixe en cas de courtcircuit dans la circuit protégé par l'appareil, caractérisé en ce qu'il contient un système indicateur de défaut magnétique selon l'une des revendications précédentes.