EP0159207B1

EP0159207B1 - Quick over-current trip mechanism

Info

Publication number: EP0159207B1
Application number: EP85400257A
Authority: EP
Inventors: Luc Moreau; Pierre Lemarquand
Original assignee: Telemecanique Electrique SA
Current assignee: Telemecanique SA
Priority date: 1984-03-20
Filing date: 1985-02-14
Publication date: 1987-07-22
Also published as: DE3560377D1; FR2561818B1; US4605918A; EP0159207A1; JPS60212937A; FR2561818A1

Description

L'invention se rapporte aux dispositifs déclencheurs rapides à maximum de courant utilisés dans les petits appareils de protection contre les court-circuits. Ces dispositifs comprennent un bobinage associé à un circuit magnétique comportant une culasse, un noyau fixe et un noyau mobile à faible inertie pour la commande mécanique de la coupure de l'appareil de protection associé, les noyaux étant de formes complémentaires et disposés dans un même plan en délimitant entre eux un entrefer placé dans la region de flux maximum.The invention relates to rapid overcurrent release devices used in small short-circuit protection devices. These devices include a winding associated with a magnetic circuit comprising a yoke, a fixed core and a movable core with low inertia for the mechanical control of the cut-out of the associated protective device, the cores being of complementary shapes and arranged in the same plan by delimiting between them an air gap placed in the region of maximum flux.

Les documents FR-A-15 29 258 et WO-A-83 03 387 décrivent des dispositifs de ce type.The documents FR-A-15 29 258 and WO-A-83 03 387 describe devices of this type.

Il est connu de réaliser des dispositifs déclencheurs à noyau mobile plat afin de diminuer l'épaisseur du dispositif de protection associé. Toutefois, ces dispositifs ont besoin d'être perfectionnés sur le plan de la simplicité et du coût de fabrication.It is known to produce trip devices with a flat movable core in order to reduce the thickness of the associated protection device. However, these devices need to be improved in terms of simplicity and manufacturing cost.

De plus, il est souhaitable d'obtenir, dans un déclencheur rapide, un effort d'attraction sensiblement constant en fonction de la variation de l'entrefer entre le noyau fixe et le noyau mobile; or, dans les déclencheurs connus, ce niveau constant de l'effort d'attraction ne peut pas être réalisé en raison de la présence, sur le côté des noyaux, de parois parallèles au sens de déplacement du noyau mobile; ou bien il ne peut s'obtenir qu'au prix de dispositions complexes.In addition, it is desirable to obtain, in a rapid release, a substantially constant attraction force as a function of the variation of the air gap between the fixed core and the movable core; however, in known triggers, this constant level of the attraction force cannot be achieved due to the presence, on the side of the cores, of walls parallel to the direction of movement of the mobile core; or it can only be obtained at the cost of complex arrangements.

La présente invention a notamment pour but d'optimiser d'une manière très simple l'évolution de la force d'attraction produite entre le noyau fixe et le noyau mobile en fonction de leur entrefer. Elle a également pour but de faciliter la réalisation, sous un encombrement et avec un coût réduits, d'un dispositif de déclenchement rapide pour appareil de protection de faible épaisseur.The object of the present invention is in particular to optimize in a very simple manner the evolution of the force of attraction produced between the fixed core and the movable core as a function of their air gap. It also aims to facilitate the realization, in a space and with a reduced cost, of a quick release device for thin protective device.

Suivant l'invention, ce résultat est atteint dans un dispositif du type décrit en préambule et est caractérisé en ce que les deux noyaux sont obtenus par découpe à plat et présentent des profils complémentaires de forme générale curviligne, celui des deux noyaux qui est saillant comprenant un nez et un corps, le nez étant raccordé au corps par des côtés dont la pente par rapport à l'axe principal du noyau saillant augmente progressivement du nez vers le corps.According to the invention, this result is achieved in a device of the type described in the preamble and is characterized in that the two cores are obtained by flat cutting and have complementary profiles of generally curvilinear shape, that of the two cores which is projecting comprising a nose and a body, the nose being connected to the body by sides whose slope with respect to the main axis of the projecting core gradually increases from the nose to the body.

Le noyau à nez saillant présente ainsi une extrémité relativement effilée selon un axe principal et inscrite à l'intérieur d'un triangle dont la base est de dimension égale à la largeur du corps du noyau et dont la hauteur est sensiblement portée par l'axe principal du noyau.The protruding nose core thus has a relatively tapered end along a main axis and inscribed inside a triangle whose base is of dimension equal to the width of the core body and whose height is substantially carried by the axis main nucleus.

Il en résulte que, lorsque l'entrefer diminue au cours d'un actionnement du dispositif déclencheur, l'effort d'attraction entre les noyaux reste sensiblement constant dans une large plage grâce à la progressivité de variation de la pente de leurs côtés, la variation de cette pente étant par exemple comprise entre environ 5° près du nez et 90° près du corps du noyau saillant. L'absence sur chaque noyau de côtés parallèles à leur axe principal supprime de la courbe effort/entrefer toute bosse préjudiciable à l'accélération du noyau mobile.As a result, when the air gap decreases during actuation of the triggering device, the attraction force between the cores remains substantially constant over a wide range thanks to the progressive variation in the slope of their sides, the variation of this slope being for example between approximately 5 ° near the nose and 90 ° near the body of the projecting core. The absence on each core of sides parallel to their main axis removes from the effort / gap curve any bump detrimental to the acceleration of the movable core.

L'extrémité du nez du noyau saillant peut présenter une largeur - et/ou les côtés curvilignes de ce noyau peuvent présenter des pans coupés de longueur - au moins égale a l'épaisseur de la tôle dans laquelle est découpé le noyau.The end of the nose of the projecting core may have a width - and / or the curvilinear sides of this core may have sections cut to length - at least equal to the thickness of the sheet from which the core is cut.

Le noyau fixe peut avantageusement présenter au moins un méplat qui se loge dans une ouverture correspondante d'une face de la culasse ou de l'appareil de protection, tandis que le noyau mobile est monté dans une fenêtre oblongue de guidage ménagée dans une face parallèle de la culasse. Lorsque la culasse a la forme d'un U, le noyau fixe découpé forme par exemple un pont de fermeture du flux dont les extrémités constituent les méplats d'appui..The fixed core may advantageously have at least one flat which is housed in a corresponding opening on one face of the cylinder head or of the protective device, while the movable core is mounted in an oblong guide window formed in a parallel face. of the breech. When the cylinder head has the shape of a U, the fixed cut core forms, for example, a flow closure bridge, the ends of which constitute the support flats.

Les avantages ainsi que les particularités de l'invention apparaîtront clairement à la lumière de la description ci-après.The advantages as well as the particularities of the invention will become clear in the light of the description below.

Au dessin annexé:In the attached drawing:

la figure 1 représente en perspective le circuit magnétique d'un dispositif déclencheur conforme à un premier mode d'exécution de l'invention;

les figures 2 à 5 illustrent des variantes;
la figure 6 montre schématiquement la disposition de la bobine;
la figure 7 représente diverses courbes de variation de la force d'attraction en fonction de l'entrefer;
les figures 8 et 9 représentent en vue de face l'extrémité du noyau fixe saillant dans des modes de réalisation préférés.

Figure 1 shows in perspective the magnetic circuit of a trip device according to a first embodiment of the invention;

Figures 2 to 5 illustrate variants;
Figure 6 schematically shows the arrangement of the coil;
FIG. 7 represents various curves of variation of the force of attraction as a function of the air gap;
Figures 8 and 9 show a front view of the end of the projecting fixed core in preferred embodiments.

Le dispositif déclencheur représenté sur les figures comprend un circuit magnétique à culasse 1, par exemple en acier cuivré électrolytique ou en acier et cuivre colaminés, et un noyau mobile plat 3, ainsi qu'un noyau fixe plat 2, de profils complémentaires obtenus par découpage et situés dans un même plan.The trigger device shown in the figures comprises a magnetic circuit with yoke 1, for example made of electrolytic copper-plated steel or of colaminated steel and copper, and a flat movable core 3, as well as a flat fixed core 2, of complementary profiles obtained by cutting and located in the same plane.

Le noyau mobile 3 joue le rôle d'organe déclencheur magnétique rapide susceptible d'agir, en fonction du courant circulant dans une bobine 4 supportée par une carcasse isolante en forme de fourreau 5, sur un appareil de protection non représenté au moyen d'un mécanisme de transmission également non représenté.The movable core 3 plays the role of a rapid magnetic trigger capable of acting, as a function of the current flowing in a coil 4 supported by an insulating carcass in the form of a sheath 5, on a protection device not shown by means of a transmission mechanism also not shown.

Le noyau mobile est logé de manière à pouvoir coulisser dans une fenêtre 6 ménagée dans une branche 7 de la culasse, celle-ci présentant d'autre part selon les cas une branche parallèle opposée 8 et deux branches latérales 9, 10 (figures 1 et 2) ou seulement deux branches latérales 9, 10 (figures 3 et 4). Dans tous les cas, le noyau fixe 2 présente une extrémité en forme de nez ou de téton 11 a, un corps 11 b et un profil curviligne particulier de raccordement du nez au corps dont le rôle, en liaison avec un évidement 12 à profil complémentaire du noyau mobile 3, sera explicité plus loin. Il va de soi que le noyau saillant ici représenté par le noyau fixe peut aussi bien être constitué par le noyau mobile; les deux noyaux pourraient également être mobiles.The movable core is housed so that it can slide in a window 6 formed in a branch 7 of the cylinder head, the latter having, on the other hand, as the case may be, an opposite parallel branch 8 and two lateral branches 9, 10 (FIGS. 1 and 2) or only two lateral branches 9, 10 (Figures 3 and 4). In all cases, the fixed core 2 has a nose or nipple-shaped end 11 a, a body 11 b and a particular curvilinear profile for connecting the nose to the body, the role of which, in connection with a recess 12 with a complementary profile. of the mobile core 3, will be explained later. It goes without saying that the protruding core here represented by the fixed core can also well be constituted by the mobile core; the two cores could also be mobile.

Dans les formes d'exécution des figures 1 et 2, le noyau fixe 2 est engagé et serti au moyen d'un méplat 13 dans une fenêtre 14 de la branche 8 de la culasse; celle-ci offre donc une forme de U refermée par la branche 7 constituée par une barrette emboîtée et sertie sur les branches 9, 10 (figure 1) ou se compose de deux L, 1a, 1b, emboîtés et comportant l'un les branches 7, 10 et l'autre les branches 8, 9 (figure 2).In the embodiments of Figures 1 and 2, the fixed core 2 is engaged and crimped by means of a flat 13 in a window 14 of the branch 8 of the cylinder head; this therefore offers a U shape closed by the branch 7 constituted by a nested bar and crimped on the branches 9, 10 (FIG. 1) or consists of two L, 1a, 1b, nested and comprising one of the branches 7, 10 and the other the branches 8, 9 (Figure 2).

Dans les formes d'exécution des figures 3 et 4, la culasse est constituée d'une seule pièce en forme de U comportant les trois branches 7, 9, 10; le noyau fixe 2 présente, à sa partie arrière, un pont 15 de fermeture du flux muni de deux méplats latéraux 16, 17 permettant la fixation du noyau 2 par soudage sur des épaulements 18,19 (figure 3) ou par sertissage et/ou soudage dans des fentes 20, 21 (figure 4), les épaulements ou les fentes venant de découpage aux extrémités des branches 9,10 de la culasse découpée 1.In the embodiments of Figures 3 and 4, the cylinder head consists of a single U-shaped piece comprising the three branches 7, 9, 10; the fixed core 2 has, at its rear part, a bridge 15 for closing the flow provided with two lateral flats 16, 17 allowing the core 2 to be fixed by welding to shoulders 18, 19 (FIG. 3) or by crimping and / or welding in slots 20, 21 (FIG. 4), the shoulders or the slots coming from cutting at the ends of the branches 9, 10 of the cut cylinder head 1.

Il est prévu dans la branche 10 de la culasse une encoche 22 de passage pour un fil de connexion de la bobine 4 et dans la branche 9 de la culasse, une encoche 23 de passage de l'autre fil de connexion de la bobine. Dans le mode d'exécution de la figure 4, le premier fil de connexion est soudé à l'encoche 22 et la branche correspondante de la culasse joue le rôle de support du contact fixe de l'appareil de protection, dont le support non représenté du contact mobile coopère directement avec la face extérieure de la branche 9; la sortie de la bobine par l'encoche 23 est évidemment isolée. Des encoches telles que 24 sont prévues dans le noyau fixe 2 pour faciliter le positionnement de la bobine 4 et de sa carcasse 5.There is provided in branch 10 of the cylinder head a notch 22 for passage for a coil connection wire 4 and in branch 9 of the cylinder head, a notch 23 for passage of the other coil connection wire. In the embodiment of Figure 4, the first connection wire is welded to the notch 22 and the corresponding branch of the cylinder head acts as a support for the fixed contact of the protective device, including the support not shown the movable contact cooperates directly with the outer face of the branch 9; the output of the coil through the notch 23 is obviously isolated. Notches such as 24 are provided in the fixed core 2 to facilitate the positioning of the coil 4 and its carcass 5.

Dans le mode d'exécution de la figure 5, la carcasse de la bobine et le noyau fixe 2 sont supportés par une pièce isolante non représentée venant éventuellement de moulage avec l'appareil de protection, et la culasse 1 prend une forme simplifiée en L dont l'une des branches 25 comprend la fenêtre 6 de guidage du noyau mobile 3 et dont l'autre branche 26 sert de support au contact fixe de l'appareil de protection. L'un des fils de connexion peut être soudé sur la branche 25 de la culasse en 27, l'autre sur une encoche 28 ménagée sur le noyau fixe.In the embodiment of Figure 5, the coil carcass and the fixed core 2 are supported by an insulating part not shown possibly coming from molding with the protective device, and the cylinder head 1 takes a simplified shape in L one of the branches 25 of which comprises the window 6 for guiding the movable core 3 and the other branch 26 of which serves as a support for the fixed contact of the protective device. One of the connection wires can be welded to the branch 25 of the cylinder head at 27, the other to a notch 28 formed on the fixed core.

On constate sur la figure 6 que la bobine 4 en fil plat supportée par la carcasse isolante 5 est placée autour des noyaux 2, 3 et passe dans l'intelvalle réalisé entre ceux-ci et les branches latérales 9, 10 de la culasse.It can be seen in FIG. 6 that the coil 4 in flat wire supported by the insulating carcass 5 is placed around the cores 2, 3 and passes in the interval produced between these and the lateral branches 9, 10 of the cylinder head.

Il est clair que les réalisations décrites sont de fabrication simple et peuvent avantageusement présenter une faible épaisseur. La forme plate des noyaux fixe et mobile augmente le périmètre de circulation des courants de Foucault, donc réduit leur intensité et leur effet perturbateur, d'où une augmentation de la rapidité du déclencheur.It is clear that the embodiments described are simple to manufacture and can advantageously have a small thickness. The flat shape of the fixed and mobile cores increases the perimeter of circulation of the eddy currents, therefore reduces their intensity and their disturbing effect, hence an increase in the speed of the trigger.

Par une découpe optimale des noyaux, on peut conférer au déclencheur la caractéristique représentée figure 7 d'évolution de l'effort d'attraction F en fonction de l'entrefer "e". Par rapport à une courbe I en tirets relative à un déclencheur classique à noyau de section triangulaire ou à une courbe Il en tirets relative à un noyau dont une partie des côtés est parallèle à l'axe, la courbe III en trait plein obtenue grâce au déclencheur de l'invention produit une zone de travail Z d'effort sensiblement constant. Un profil préférentiel de l'extrémité du noyau saillant fixe 2 est illustré par la figure 8 où l'on voit le nez 11 a relié au corps 11b du noyau par un profil à flancs curvilignes 29; ce profil est inscrit à l'intérieur d'un triangle dont la base 30 est de dimension égale à la largeur "1" du noyau et dont la hauteur est portée par l'axe principal XX du noyau.By optimal cutting of the cores, the trigger shown in FIG. 7 can be given the evolution of the attraction force F as a function of the air gap "e". Compared to a dashed curve I relating to a conventional trip unit with a triangular section core or to a dashed curve II relating to a core of which a part of the sides is parallel to the axis, curve III in solid line obtained thanks to the trigger of the invention produces a work area Z of substantially constant effort. A preferred profile of the end of the fixed protruding core 2 is illustrated in FIG. 8 where we see the nose 11 connected to the body 11b of the core by a profile with curvilinear sides 29; this profile is inscribed inside a triangle whose base 30 is of dimension equal to the width "1" of the core and whose height is carried by the main axis XX of the core.

Comme illustré par la figure 9, la pente des côtés curvilignes 29 de raccordement du nez 11 a au corps 11 b du noyau saillant augmente progressivement d'environ 5° à 90° du nez vers le corps; la largeur "e" de l'extrémité du nez 11 a est au moins égale à l'épaisseur "e" de la tôle dans laquelle est découpé le noyau ; de même, la largeur "e" de pans coupés prévus à la base des côtés curvilignes 29 est au moins égale à l'épaisseur "e" de la tôle.As illustrated in FIG. 9, the slope of the curvilinear sides 29 connecting the nose 11 a to the body 11 b of the projecting core gradually increases by approximately 5 ° to 90 ° from the nose towards the body; the width "e" of the end of the nose 11 a is at least equal to the thickness "e" of the sheet from which the core is cut; similarly, the width "e" of cut sections provided at the base of the curvilinear sides 29 is at least equal to the thickness "e" of the sheet.

L'effort et l'accélération communiqués au noyau mobile lors d'un actionnement du déclencheur sont ainsi rendus sensiblement constants sur une large plage au moyen de dispositions extrêmement simples.The force and acceleration communicated to the movable core during actuation of the trigger are thus made substantially constant over a wide range by means of extremely simple arrangements.

Claims

1. A high speed current maximum tripping device for an apparatus providing protection against short circuits, comprising a coil (4) associated with a magnetic circuit having a yoke (1) and two cores (2, 3), one (3) at least of which is movable for controlling the break of the protection apparatus, the cores (2, 3) having complementary shapes and being disposed in the same plane, while defining therebetween an air gap, characterized in that said two cores (2, 3) are obtained by flat stamping and have complementary profiles of a generally curvilinear shape, that one (2) of the two cores (2, 3) which is projecting comprising a nose (11a) and a body (11b), the nose being connected to the body by sides (29) whose slope with respect to the main axis (X-X) of the projecting core increases progressively from the nose towards the body.

2. The device as claimed in claim 1, characterized in that said core (2) with projecting nose (11a) has one end inscribed inside a triangle whose base (30) has a dimension equal to the width of the body of the core and whose height extends substantially along the main axis (X-X) of the core.

3. The device as claimed in one of claims 1 and 2, characterized in that the progressive variation of the slope of the curvilinear sides (29) of the projecting core (2) is provided in a range between about 5° near the nose (11 a) and 90° near the body (11 b) of the core (2).

4. The device as claimed in one of claims 1 to 3, characterized in that the end of the nose (11 a) of the projecting core (2) has a width (e,) at least equal to the thickness of the metal sheet from which the core is stamped.

5. The device as claimed in one of claims 1 to 4, characterized in that the curvilinear sides (29) of the core (2) have, at the connecting point with the body (11 b) of the core cut faces of a length (e₂) at least equal to the thickness of the metal sheet.

6. The device as claimed in one of claims 1 to 5, characterized in that the fixed core (2) has at least one flat portion (13, 16, 17) which is accomodated in a corresponding opening (14, 18, 19) in one face (8) of the yoke (1) or of the protection apparatus, whereas the mobile core (3) is mounted in a parallel face (7, 25) of the yoke.

7. The device as claimed in claim 6, characterized in that the yoke (1) has a U shape, the flat fixed core (2) forming a flux closure bridge (15) whose ends form the flat portions (16, 17) for engagement on shoulders (18, 19) or in slots (20, 21) in the side branches (9,10) of the yoke.

8. The device as claimed in claim 7, characterized in that one (10) of the side branches of the U shaped yoke (1) is electrically connected at (22, 27) to one of the connection wires of the coil (4) and forms the support for the fixed contact of the protection apparatus.

9. The device as claimed in claim 6, characterized in that the yoke (1) has the shape of an L one of whose legs (25) has the guide window (6) for the mobile core (3) and whose other leg (26) forms the support for the fixed contact of the protection apparatus and is electrically connected to one of the connection wires of the coil (4), whereas the fixed coil (2), isolated from the L shaped yoke, forms the support for the carcase (5) of the coil and is electrically connected to the other connection wire of the coil.

10. An apparatus providing protection against short circuits comprising the high speed tripping device as claimed in one of claims 1 to 9.