EP0834895A1 - Déclencheur électromagnétique pour appareil électrique de protection - Google Patents

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EP0834895A1
EP0834895A1 EP97402139A EP97402139A EP0834895A1 EP 0834895 A1 EP0834895 A1 EP 0834895A1 EP 97402139 A EP97402139 A EP 97402139A EP 97402139 A EP97402139 A EP 97402139A EP 0834895 A1 EP0834895 A1 EP 0834895A1
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carcass
movable core
electromagnetic trip
trip device
core
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Robert Bet
Patrick Roger
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Schneider Electric SE
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    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
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Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic trip device for an electrical device for protection against short-circuit currents, such as a circuit breaker.
  • An electromagnetic trigger specific to such an application generally includes a magnetic yoke, a coil casing tubular non-magnetic and open at both ends, a control coil wrapped around the carcass, a fixed core and a movable core which are housed in the respective ends of the carcass, the movable core having one end upper projecting from the carcass, as well as a control lever connected mechanically to the moving core to trigger the opening of a power pole of the device in response to a short circuit current.
  • the invention therefore aims to provide an electromagnetic trigger arranged simply and quickly to assemble and optionally to disassemble.
  • the notches of the cylinder head are rectilinear and directed along axes contained in the same plane perpendicular to the plane of the base of the carcass, and are facing each other.
  • the magnetic yoke forms a cage closed contour to achieve perfect closure of the magnetic flux, the cage comprising two lateral branches which connect the base and the upper portion.
  • the mobile core consists of a magnetic plunger and, at its upper end, a control rod for narrower section than the plunger so as to form an intermediate shoulder, which is intended to abut against the underside of the upper portion of the cylinder head in the resting position of the movable core.
  • the shoulder advantageously achieves in a plane formed by the portion upper of the cylinder head a radial air gap between the control rod and the cylinder head to allow the magnetic flux to pass surely from the breech to the plunger and not from the cylinder head to the control rod.
  • the electromagnetic trip device illustrated in Figures 1 and 2, is intended to be integrated into an electrical device for protection against short-circuit currents, such as a circuit breaker.
  • the trigger comprises an electromagnetic sub-assembly 10, a magnetic yoke 20 which supports the magnetic sub-assembly and a lever control 30 mechanically connected to the sub-assembly 10 which is used for opening a circuit breaker power pole in response to a short-circuit current.
  • the electromagnetic sub-assembly 10, illustrated in FIG. 3, comprises a non-magnetic carcass 40, a control coil 50 supported by the carcass 40 and a magnetic circuit consisting of a fixed core 60 and a core mobile 70.
  • the coil carcass 40 consists of a cylindrical barrel 41 with an axis tubular X-X '.
  • the barrel is hollow and open at its two lower ends 42 and upper 43.
  • the control coil 50 is wound around the cylindrical barrel 41 of the carcass 40. It has two ends 51, 52 which are electrically connected, respectively, to a current input terminal not shown and to a conductive part of current output not shown of a power pole of the circuit breaker.
  • the magnetic circuit of the sub-assembly 10 is partly housed inside non-magnetic cask 41.
  • the fixed core 60 of the magnetic circuit is cylindrical in shape; he is fitted and made integral with the lower end 42 of the barrel by any appropriate means.
  • the core 60 has a lower end 61, external to the barrel 41 and provided with a peripheral groove 62.
  • the groove 62 device can be replaced by two symmetrically lateral grooves opposite.
  • the movable core 70 of the magnetic circuit consists of a plunger cylindrical 71 and, at its upper end 72, a control rod 73.
  • the plunger 71 is mounted to slide freely at the upper end 43 of the bole and is axially aligned with the fixed core 60.
  • the control rod 73 constitutes an axial extension of the plunger 71; it is of narrower section than the plunger so as to form a shoulder intermediate annular 74. In the resting position of the movable core 70, the shoulder 74 protrudes out of the barrel 41.
  • the control rod 73 is provided with a head 75 which is coupled to the control lever 30 for triggering in the working position of the movable core 70.
  • a helical spring 80 for returning the movable core 70 to the position of rest is mounted around the rod 73 and is intended to rest in abutment on the cylinder head 20.
  • the magnetic yoke 20 comprises, as illustrated in FIG. 4, parallel to a plane QQ ', a base 21 and an upper portion 22 interconnected by at least one side branch 23.
  • the cylinder head 20 preferably comprises a second lateral branch 23a opposite the first branch 23 so as to constitute a single piece in the form of a cage with a closed contour, which ensures a perfect closure of the magnetic flux.
  • the base 21 and the upper portion 22 are respectively provided with a lower notch 24 and an upper notch 25.
  • the notches 24, 25 are rectilinear and directed along axes contained in the same perpendicular plane at the QQ 'plane, and are opposite each other.
  • the lower 24 and upper 25 notches are intended to cooperate respectively with the upper end 72 of the movable core 70 projecting from the barrel 41 and with the groove 62 of the fixed core 60 for the mechanical maintenance of the sub-assembly magnetic 10 in the cylinder head 20.
  • the groove 62 is mounted with a soft fitting in the notch 24 so as to allow possible disassembly of the sub-assembly.
  • the height separating the base 21 from the upper portion 22 is dimensioned so that the shoulder 74 of the movable core 70 is, in the rest position of the latter, in abutment against the underside 22a of the portion upper 22 of the cylinder head to maintain in position the plunger 71 urged by the return spring 80 and magnetically connect it to cylinder head 20.
  • Spring 80 is supported by its lower end 81 on the upper face 22b of the portion upper 22.
  • control rod 73 of narrower section than the plunger, makes it possible to produce a radial air gap e between it and the cylinder head 20 (FIGS. 1 and 2) so that the magnetic flux circulating between the yoke 20 and the movable core 70 in its rest position certainly passes through the plunger 71 and not through the rod 73.
  • the radial air gap e must however be less than the transverse air gap E made between the upper portion 22 of the cylinder head 20 and the shoulder 74 of the movable core 70 when the latter is in the attracted position so that, in this position, the flow magnetic flows immediately through the rod 73 then through the plunger 71 in order to create a maximum attraction force between the movable core 70 and the fixed core 60.
  • the base 21 has on its upper face 21a and around the lower notch 24 of the bosses 26 for holding the fixed core 61 in the notch 24 which serve to establish an intimate magnetic conduction contact between the nucleus fixed 60 and the cylinder head 20 for good circulation of the magnetic flux.
  • the assembly of the electromagnetic sub-assembly 10 and its assembly in the cylinder head 20 is carried out as follows:
  • the coil 50 is mounted around the cylindrical barrel 41 of the carcass 40, the fixed core 60 is embedded in the lower end 42 of the barrel 41 and the plunger 71 of the movable core 70 is introduced into the upper end 43 of the barrel 41, the spring 80 having been previously fixed around the rod 73.
  • this sub-assembly is introduced into the cylinder head 20 parallel to the plane PP 'in the direction of the lower 24 and upper 25 notches, the groove 62 of the fixed core 60 and the upper end 72 of the movable core 70 being inserted respectively in the lower notch 24 and in the upper notch 25 and the return spring 80 being compressed towards its upper end by means of a tool.
  • the spring 80 is released so that its lower end 81 rests on the upper face 22b of the upper portion 22 of the cylinder head 20, the plunger 71 of the movable core being retained in the rest position by the shoulder 74 abutting against the underside 22a of the stepped portion 22.
  • control lever 30 is coupled to the head 75 of the movable core 70.
  • the spring 80 can be mounted on the rod 73 after fixing the sub-assembly 10 in the cylinder head 20, its mounting being facilitated by the conical shape of the upper end of the rod 73.
  • the location of the spring 80, outside of the cylinder head 20, makes it possible to mount at any time during assembly of the trigger, and facilitate access for its possible replacement without the need to disassemble the sub-assembly magnetic 10.

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Abstract

Déclencheur électromagnétique, pour appareil électrique interrupteur de protection contre les courts-circuits, comprenant une culasse magnétique (20), une carcasse de bobine amagnétique (40) tubulaire d'axe X-X', ouverte à ses deux extrémités (42, 43), une bobine de commande (50) enroulée autour de la carcasse (40), un noyau fixe (60) et un noyau mobile (70) qui sont logés dans les extrémités respectives (42, 43) de la carcasse (40), le noyau mobile (70) présentant une extrémité supérieure (72) en saillie hors de la carcasse (40), caractérisé en ce que la carcasse (40), la bobine (50), le noyau fixe (60) et le noyau mobile (70) constituent un sous-ensemble électromagnétique (10) préassemblé destiné à être introduit dans la culasse magnétique (20).

Description

La présente invention se rapporte à un déclencheur électromagnétique pour un appareil électrique de protection contre les courants de court-circuit, tel qu'un disjoncteur.
Un déclencheur électromagnétique propre à une telle application comprend d'une manière générale une culasse magnétique, une carcasse de bobine amagnétique tubulaire et ouverte à ses deux extrémités, une bobine de commande enroulée autour de la carcasse, un noyau fixe et un noyau mobile qui sont logés dans les extrémités respectives de la carcasse, le noyau mobile présentant une extrémité supérieure en saillie hors de la carcasse, ainsi qu'un levier de commande relié mécaniquement au noyau mobile pour déclencher l'ouverture d'un pôle de puissance de l'appareil en réponse à un courant de court-circuit.
On cherche inévitablement de nos jours, dans les fabrications en série, à réduire le nombre des opérations de montage et/ou d'assemblage en vue d'améliorer les coûts de fabrication. Il peut également être souhaitable de démonter rapidement l'ensemble formé par la carcasse de bobine et les noyaux fixe et mobile lorsqu'il s'avère non satisfaisant.
L'invention a donc pour but de fournir un déclencheur électromagnétique agencé de manière simple et rapide à assembler et éventuellement à démonter.
Le déclencheur est selon l'invention caractérisé en ce que :
  • la carcasse de bobine, la bobine, le noyau fixe et le noyau mobile constituent un sous-ensemble électromagnétique préassemblé destiné à être introduit dans la culasse magnétique,
  • le noyau fixe présente une extrémité inférieure en saillie hors de la carcasse et pourvue d'une rainure,
  • et la culasse comprend parallèlement à un même plan perpendiculaire à un axe longitudinal de la carcasse un socle et une portion supérieure pourvus respectivement d'une encoche inférieure et d'une encoche supérieure qui reçoivent par glissement transversal respectivement la rainure du noyau fixe et l'extrémité supérieure du noyau mobile.
Selon une caractéristique, les encoches de la culasse sont rectilignes et dirigées selon des axes contenus dans un même plan perpendiculaire au plan du socle de la carcasse, et sont en regard l'une de l'autre.
Selon une autre caractéristique, la culasse magnétique forme une cage à contour fermé pour réaliser une fermeture parfaite du flux magnétique, la cage comprenant deux branches latérales qui relient le socle et la portion supérieure.
Selon une autre caractéristique, le noyau mobile est constitué d'un plongeur magnétique et, à son extrémité supérieure, d'une tige de commande de section plus étroite que le plongeur de manière à former un épaulement intermédiaire, qui est destiné à venir en butée contre la face inférieure de la portion supérieure de la culasse dans la position de repos du noyau mobile.
L'épaulement réalise avantageusement dans un plan formé par la portion supérieure de la culasse un entrefer radial entre la tige de commande et la culasse pour permettre au flux magnétique de passer assurément de la culasse au plongeur et non de la culasse à la tige de commande.
Pour parfaire le contact intime du noyau fixe avec le socle de la culasse, il est prévu, sur la face supérieure du socle et autour de l'encoche inférieure, des bossages de maintien du noyau fixe dans l'encoche.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront mieux dans la description qui suit, en regard aux dessins annexés donnés à titre d'exemple et dans lesquels :
  • la figure 1 est une vue en coupe d'un déclencheur électromagnétique selon l'invention dans la position de repos du noyau mobile;
  • la figure 2 illustre la figure 1 dans la position attirée du noyau mobile;
  • la figure 3 est une vue en perspective éclatée du sous-ensemble électromagnétique du déclencheur;
  • la figure 4 est une vue en perspective du sous-ensemble magnétique et de la culasse magnétique du déclencheur.
Le déclencheur électromagnétique, illustré aux figures 1 et 2, est destiné à être intégré à un appareil électrique de protection contre les courants de court-circuit, tel qu'un disjoncteur.
Le déclencheur comprend un sous-ensemble électromagnétique 10, une culasse magnétique 20 qui sert de support au sous-ensemble magnétique et un levier de commande 30 relié mécaniquement au sous-ensemble 10 qui sert à l'ouverture d'un pôle de puissance du disjoncteur en réponse à un courant de court-circuit.
Le sous-ensemble électromagnétique 10, illustré à la figure 3, comprend une carcasse 40 amagnétique, une bobine de commande 50 supportée par la carcasse 40 et un circuit magnétique constitué d'un noyau fixe 60 et d'un noyau mobile 70.
La carcasse de bobine 40 est constituée d'un fût cylindrique 41 d'axe tubulaire X-X'. Le fût est creux et ouvert à ses deux extrémités inférieure 42 et supérieure 43.
La bobine de commande 50 est enroulée autour du fût cylindrique 41 de la carcasse 40. Elle présente deux extrémités 51, 52 qui sont électriquement connectées, respectivement, à une borne d'entrée de courant non illustrée et à une partie conductrice de sortie de courant non représenté d'un pôle de puissance du disjoncteur.
Le circuit magnétique du sous-ensemble 10 est en partie logé à l'intérieur du fût amagnétique 41.
Le noyau fixe 60 du circuit magnétique est de forme cylindrique; il est emboíté et rendu solidaire de l'extrémité inférieure 42 du fût par tout moyen approprié.
Le noyau 60 présente une extrémité inférieure 61, externe au fût 41 et pourvue d'une rainure périphérique 62. Dans une variante de l'invention, la rainure 62 périphérique peut être remplacée par deux rainures latérales symétriquement opposées.
Le noyau mobile 70 du circuit magnétique est constitué d'un plongeur cylindrique 71 et, à son extrémité supérieure 72, d'une tige de commande 73.
Le plongeur 71 est monté libre coulissant à l'extrémité supérieure 43 du fût et est axialement aligné avec le noyau fixe 60.
La tige de commande 73 constitue un prolongement axial du plongeur 71; elle est de section plus étroite que le plongeur de façon à former un épaulement annulaire intermédiaire 74. En position de repos du noyau mobile 70, l'épaulement 74 fait saillie hors du fût 41.
La tige de commande 73 est pourvue d'une tête 75 qui est accouplée au levier de commande 30 pour réaliser son déclenchement en position de travail du noyau mobile 70.
Un ressort hélicoïdal 80 de rappel du noyau mobile 70 en position de repos est monté autour de la tige 73 et est destiné à reposer en appui sur la culasse 20.
La culasse magnétique 20 comporte, comme illustré à la figure 4, parallèlement à un plan QQ', un socle 21 et une portion supérieure 22 reliés entre eux par au moins une branche latérale 23. La culasse 20 comprend de préférence une deuxième branche latérale 23a opposée à la première branche 23 de façon à constituer une seule pièce en forme de cage au contour fermé, ce qui assure une fermeture parfaite du flux magnétique.
Le socle 21 et la portion supérieure 22 sont pourvus respectivement d'une encoche inférieure 24 et d'une encoche supérieure 25. Les encoches 24, 25 sont rectilignes et dirigées selon des axes contenus dans un même plan perpendiculaire au plan QQ', et sont en regard l'une de l'autre.
Les encoches inférieure 24 et supérieure 25 sont destinées à coopérer respectivement avec l'extrémité supérieure 72 du noyau mobile 70 en saillie du fût 41 et avec la rainure 62 du noyau fixe 60 pour le maintien mécanique du sous-ensemble magnétique 10 dans la culasse 20. La rainure 62 est montée à emmanchement doux dans l'encoche 24 de façon à permettre un éventuel démontage du sous-ensemble.
La hauteur séparant le socle 21 de la portion supérieure 22 est dimensionnée de manière que l'épaulement 74 du noyau mobile 70 soit, dans la position de repos de ce dernier, en butée contre la face inférieure 22a de la portion supérieure 22 de la culasse pour maintenir en position le plongeur 71 sollicité par le ressort de rappel 80 et le relier magnétiquement à la culasse 20. Le ressort 80 s'appuie par son extrémité inférieure 81 sur la face supérieure 22b de la portion supérieure 22.
Par ailleurs, la tige de commande 73, de section plus étroite que le plongeur, permet de réaliser un entrefer radial e entre elle et la culasse 20 (figures 1 et 2) de façon que le flux magnétique circulant entre la culasse 20 et le noyau mobile 70 dans sa position de repos passe assurément par le plongeur 71 et non par la tige 73. L'entrefer radial e doit toutefois être inférieur à l'entrefer transversal E réalisé entre la portion supérieure 22 de la culasse 20 et l'épaulement 74 du noyau mobile 70 lorsque ce dernier est en position attirée de manière que, dans cette position, le flux magnétique circule de suite par la tige 73 puis par le plongeur 71 afin de créer une force d'attraction maximum entre le noyau mobile 70 et le noyau fixe 60.
Enfin, le socle 21 comporte sur sa face supérieure 21a et autour de l'encoche inférieure 24 des bossages 26 de maintien du noyau fixe 61 dans l'encoche 24 qui servent à établir un contact intime de conduction magnétique entre le noyau fixe 60 et la culasse 20 pour la bonne circulation du flux magnétique.
L'assemblage du sous-ensemble électromagnétique 10 et son montage dans la culasse 20 s'effectue de la manière suivante :
La bobine 50 est montée autour du fût cylindrique 41 de la carcasse 40, le noyau fixe 60 est encastré dans l'extrémité inférieure 42 du fût 41 et le plongeur 71 du noyau mobile 70 est introduit dans l'extrémité supérieure 43 du fût 41, le ressort 80 ayant été fixé préalablement autour de la tige 73.
Une fois assemblé, ce sous-ensemble est introduit dans la culasse 20 parallèlement au plan PP' en direction des encoches inférieure 24 et supérieure 25, la rainure 62 du noyau fixe 60 et l'extrémité supérieure 72 du noyau mobile 70 s'insérant respectivement dans l'encoche inférieure 24 et dans l'encoche supérieure 25 et le ressort de rappel 80 étant comprimé vers son extrémité supérieure au moyen d'un outil. Une fois le sous-ensemble 10 fixé, le ressort 80 est relâché de sorte que son extrémité inférieure 81 repose sur la face supérieure 22b de la portion supérieure 22 de la culasse 20, le plongeur 71 du noyau mobile étant retenu en position de repos par l'épaulement 74 venant en butée contre la face inférieure 22a de la portion étagée 22.
Enfin, le levier de commande 30 est attelé à la tête 75 du noyau mobile 70.
Dans une variante d'assemblage, le ressort 80 peut être monté sur la tige 73 après la fixation du sous-ensemble 10 dans la culasse 20, son montage étant facilité par la forme conique de l'extrémité supérieure de la tige 73.
L'emplacement du ressort 80, à l'extérieur de la culasse 20, permet de le monter à tout moment lors de l'assemblage du déclencheur, et facilite son accès pour son éventuel remplacement sans avoir besoin de démonter le sous-ensemble magnétique 10.

Claims (7)

  1. Déclencheur électromagnétique, pour appareil électrique interrupteur de protection contre les courts-circuits, comprenant une culasse magnétique (20), une carcasse de bobine amagnétique (40) tubulaire d'axe X-X', ouverte à ses deux extrémités (42, 43), une bobine de commande (50) enroulée autour de la carcasse (40), un noyau fixe (60) et un noyau mobile (70) qui sont logés dans les extrémités respectives (42, 43) de la carcasse (40), le noyau mobile (70) présentant une extrémité supérieure (72) en saillie hors de la carcasse (40), caractérisé en ce que
    la carcasse (40), la bobine (50), le noyau fixe (60) et le noyau mobile (70) constituent un sous-ensemble électromagnétique (10) préassemblé destiné à être introduit dans la culasse magnétique (20),
    le noyau fixe (60) présente une extrémité inférieure (61) en saillie hors de la carcasse (40) pourvue d'une rainure (62),
    et la culasse (20) comprend parallèlement à un plan (QQ') perpendiculaire à l'axe (X-X') un socle (21) et une portion supérieure (22) pourvus respectivement d'une encoche inférieure (24) et d'une encoche supérieure (25) qui reçoivent par glissement transversal respectivement la rainure (62) du noyau fixe (60) et l'extrémité supérieure (72) du noyau mobile (70).
  2. Déclencheur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les encoches (24, 25) sont rectilignes et dirigées selon des axes contenus dans un même plan perpendiculaire au plan (QQ'), et sont en regard l'une de l'autre.
  3. Déclencheur électromagnétique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la culasse magnétique (20) forme une cage à contour fermé comprenant deux branches latérales (23, 23a) qui relient le socle (21) et la portion supérieure (22).
  4. Déclencheur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le noyau mobile (70) est constitué d'un plongeur magnétique (71) et, à son extrémité supérieure (72), d'une tige de commande (73) de section plus étroite que le plongeur (71) de manière à former un épaulement intermédiaire (74) qui est destiné à venir en butée contre la face inférieure (22a) de la portion supérieure (22) de la culasse (20) dans la position de repos du noyau mobile (70).
  5. Déclencheur électromagnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'épaulement (74) réalise dans un plan formé par la portion supérieure (22) un entrefer radial (e) entre la tige de commande (73) et la culasse (20).
  6. Déclencheur électromagnétique la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend un ressort de rappel (80) qui est fixé à la tige de commande (73) et repose par son extrémité inférieure (81) sur la face supérieure (22b) de la portion supérieure (22).
  7. Déclencheur électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le socle (21) comprend sur sa face supérieure (21a) et autour de l'encoche inférieure (24) des bossages (26) de maintien du noyau fixe (60) dans l'encoche (24).
EP97402139A 1996-09-23 1997-09-15 Déclencheur électromagnétique pour appareil électrique de protection Expired - Lifetime EP0834895B1 (fr)

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