FR2599553A1

FR2599553A1 - Circuit breaker, in particular for printed circuit boards

Info

Publication number: FR2599553A1
Application number: FR8607863A
Authority: FR
Inventors: Alain Janniere
Original assignee: ITT Composants et Instruments SA
Current assignee: ITT Composants et Instruments SA
Priority date: 1986-06-02
Filing date: 1986-06-02
Publication date: 1987-12-04
Also published as: FR2599553B3

Abstract

Circuit breaker which comprises an electrically insulating casing 10 in which is mounted a slide 32 which can slide between two extreme positions in each of which it is maintained by return means 30 with two stable positions, two fixed poles 22 of a power circuit being electrically closeable by a moving contact element 28 mounted on the slide, a trip module 28 controlling the displacement of the slide, when the power circuit is traversed by a current greater than a nominal tripping current, from its first stable position in which the power circuit is open, and reset means 56 enabling the slide to be returned to its first stable position.

Description

La présente invention a pour objet un disjoncteur. The present invention relates to a circuit breaker.

Elle vise plus particulièrement un disjoncteur de faibles dimensions insérable et soudable sur une pl plaque de circuits imprimés.It relates more particularly to a circuit breaker of small dimensions insertable and weldable on a pl printed circuit board.

Dans ce but l'invention propose un disjoncteur caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier électriquement isolant dans lequel est monté un coulisseau qui peut coulisser entre deux positions extrêmes dans chacune desquelles il est maintenu par des moyens de rappel a deux positions stables , deux pâles fixes d'un circuit de puissance mouvant etre électriquement fermé par un organe de contact mobile monté sur le coulisseau, un module de déclenchement commandant le déplacement du coulisseau, lorsque le circuit de puissance est traversé par un courant supérieur à un courant nominal de déclenchement, depuis sa première position stable dans laquelle le circuit de puissance est ouvert, et des moyens de réarmement permettant de ramener le coulisseau vers sa première position stable. For this purpose the invention provides a circuit breaker characterized in that it comprises an electrically insulating housing in which is mounted a slide which can slide between two extreme positions in each of which it is held by return means has two stable positions, two fixed blades of a moving power circuit being electrically closed by a movable contact member mounted on the slide, a trigger module controlling the movement of the slide, when the power circuit is crossed by a current greater than a nominal trigger current , from its first stable position in which the power circuit is open, and reset means making it possible to return the slide to its first stable position.

Sel on une autre caractéristique de 'invention, l'organe de contact mobile et le module de déclenchement sont constitués par un élément métallique déformable en fonction de la température dont les extrémités prennent appui sur les poles de puissance lorsque le coulisseau est dans la première position. Lesdits moyens de rappel sont constitués par une lame élastique à deux positions stables couplée en son milieu au coulisseau et dont les extrémités prennent appui dans le bottier. According to another characteristic of the invention, the movable contact member and the triggering module consist of a metal element deformable as a function of temperature, the ends of which bear on the power poles when the slide is in the first position. . Said return means are constituted by an elastic blade with two stable positions coupled in its middle to the slide and the ends of which bear in the case.

En plus d'une structure compacte il est le plus souvent nécessaire que de tels disjoncteurs assurent une signalisation électrique du déclenchement. In addition to a compact structure, it is most often necessary for such circuit breakers to provide electrical signaling for tripping.

Dans ce but le disjoncteur comprend également deux bornes fixes d'un circuit de signalisation pouvant être électriquement fermé par une lame de conctact mobile également montée sur le coulisseau. For this purpose, the circuit breaker also includes two fixed terminals of a signaling circuit which can be electrically closed by a movable contact blade also mounted on the slide.

Rfin de conserver une grande compacité, la lame élastique est une lame métallique qui constitue la lame de contact mobile et ses extrémités prennent appui sur les bornes de signalisation lorsque le coulisseau occupe l'une de ses deux positions stables
Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent
- la figure 1 une vue en coupe partielle, selon la ligne 1-1 de la figure 2, d'un mode de réalisation de 1 'invention;
- la figure 2 une vue en coupe partielle, selon la ligne 2-2 de la figure li et
- la figure 3 une vue en perspective a échelle réduite d'un des deux demi-bottiers constituant le disjoncteur représenté aux figures 1 et 2.In order to maintain a great compactness, the elastic blade is a metal blade which constitutes the movable contact blade and its ends bear on the signaling terminals when the slide occupies one of its two stable positions
The various objects and characteristics of the invention will now be detailed in the description which follows, given by way of nonlimiting example, with reference to the appended figures which represent
- Figure 1 a partial sectional view along line 1-1 of Figure 2, an embodiment of one invention;
- Figure 2 a partial sectional view along line 2-2 of Figure li and
FIG. 3 is a perspective view on a reduced scale of one of the two half-bootmakers constituting the circuit breaker shown in FIGS. 1 and 2.

La figure 1 se compose de deux demi-vues. La demivue de gauche représente un disjoncteur réalisé selon les enseignements de la présente invention et dont les composants sont illustrés dans la position qu'ils occupent lorsque le circuit de puissance. est fermé; la demi-vue de droite est une demi-vue similaire, le circuit de puissance étant ouvert. Figure 1 consists of two half-views. The half-view on the left represents a circuit breaker produced according to the teachings of the present invention and the components of which are illustrated in the position which they occupy when the power circuit. is closed; the right half-view is a similar half-view, the power circuit being open.

Le disjoncteur représenté aux figures comprend un bottier en matériau électriquement isolant 1C). Le bottier 10 est constitué de deux demi-boftiers, gauche et droit, 12 et 14 de formes complémentaires positionnés l'un par rapport à 1 'autre par des pions 16 montés dans des trous 18. The circuit breaker shown in the figures comprises a case made of electrically insulating material 1C). The shoemaker 10 is made up of two half-boftiers, left and right, 12 and 14 of complementary shapes positioned relative to one another by pins 16 mounted in holes 18.

Les deux demi-boitiers assemblés sont recouverts par un couvercle 20 emmanché sur ceux-ci auxquels il peut être collé ou serti. The two assembled half-boxes are covered by a cover 20 fitted on them to which it can be glued or crimped.

Chaque demi-boitier comprend un pôle fixe de puissance 22 et une borne fiee de signalisation 24. Les pôles 22 et les bornes 24 sont réalisés par découpage et cambrage d'une feuille métallique conductrice et peuvent etre pourvus de grains de contact 26 rivetés ou soudés. Le montage et la fixation des pales 22 et bornes 24 est réalisé par une opération de surmoulage du corps du demi bottier. Each half-box comprises a fixed power pole 22 and a solid terminal for signaling 24. The poles 22 and the terminals 24 are produced by cutting and bending a conductive metal sheet and can be provided with contact grains 26 riveted or welded . The mounting and fixing of the blades 22 and terminals 24 is carried out by an overmolding operation of the body of the half bootmaker.

Les deux piles fixes de puissance 22 appartiennent à un circuit de puissance qui peut être fermé électriquement par un organe de contact mobile 28. The two fixed power cells 22 belong to a power circuit which can be electrically closed by a movable contact member 28.

De la même manière les deux bornes fixes de signalisation appartiennent à un circuit de signalisation qui peut être fermé électriquement par une lame de contact mobile 30. Similarly, the two fixed signaling terminals belong to a signaling circuit which can be electrically closed by a movable contact blade 30.

Le disjoncteur comprned un coulisseau 32, réalisé en matériau isolant, qui peut coulisser dans le bottier 10 gracie au deux demi-coulisses de formes complémentaires 34 formées dans chacun des deux demi-bo$tiers 12 et 14. The circuit breaker comprises a slide 32, made of insulating material, which can slide in the case 10 thanks to the two half-slides of complementary shapes 34 formed in each of the two half-boxes $ 12 and 14.

Le coulisseau 32 peut coulisser axialement entre deux positions extrêmes dans chacune desquelles il est maintenu par des moyens de rappel å deux positions stables. The slide 32 can slide axially between two extreme positions in each of which it is held by return means in two stable positions.

Le coulisseau 32 peut se déplacer depuis une première position stable (demi-vue de gauche de la figure 1), dans laquelle le circuit de puissance est fermé électriquement par l'organe de contact électrique 28 vers une seconde position stable (demi-vue de droite de la figure 1) dans laquelle le circuit de puissance est ouvert. The slider 32 can move from a first stable position (left half-view of FIG. 1), in which the power circuit is electrically closed by the electrical contact member 28 to a second stable position (half-view of right of figure 1) in which the power circuit is open.

Le déplacement vertical (en considérant les figures) d coulisseau 32 est commandé par un module de déclenchement thermique lorsque un courant, - dont l'intensité est supérieure à celle d'un courant nominal de déclenchement, traverse le circuit de puissance. The vertical movement (considering the figures) of slide 32 is controlled by a thermal trip module when a current, - whose intensity is greater than that of a nominal trip current, crosses the power circuit.

Conformément a la présente invention, l'organe de contact mobile 28 et le module de déclenchement sont constitués par un élément métallique déformable en fonction de la température tel que par exemple un bilame. According to the present invention, the movable contact member 28 and the trigger module are constituted by a metal element deformable as a function of temperature such as for example a bimetallic strip.

Le bilame 28 représenté aux figures, est une lame bi-métallique de forme allongée qui est couplée en son milieu au voisinage de l'extrémité inférieure 36 du coulisseau 32. Dans le mode de réalisation-representé aux figures, le bilame 28 est monté dans une fente évasée 38 du coulisseau 32; ce couplage mécanique pourrait également être réalisé b l'aide d'une goupille traversant le corps en matériau isolant du coulisseau 32. The bimetallic strip 28 shown in the figures is a bi-metallic blade of elongated shape which is coupled in its middle in the vicinity of the lower end 36 of the slide 32. In the embodiment-shown in the figures, the bimetallic strip 28 is mounted in a flared slot 38 of the slide 32; this mechanical coupling could also be carried out using a pin passing through the body of insulating material of the slide 32.

Le bilame 28 est pourvu å chacune de ses extrémités d 'un grain de contact 40 qui prennent respectivement appui sur chacun des piles de puissance 22 lorsque le coulisseau occupe sa première position stable dans laquelle le circuit de puissance est fermé. The bimetallic strip 28 is provided at each of its ends with a contact grain 40 which bear respectively on each of the power cells 22 when the slider occupies its first stable position in which the power circuit is closed.

Les moyens de rappel du coulisseau 32 sont constitués par une lame métallique élastique qui constitue également la lame de contact mobile 30. The return means of the slide 32 are constituted by an elastic metal blade which also constitutes the movable contact blade 30.

La lame élastique 30 est une lame a deux positions stables couplée en son milieu a l'extrémité supérieure 42 du coulisseau 32. Son montage sur 1 'extrémité 42 est assurée par la coopération de ses deux branches centrales 44 et 46 avec des indentations correspondantes 48 et 50 formées sur les parois latérales du coulisseau. Les branches centrales incurvées 42 et 44 sont obtenues par découpage et cambrage de la partie médiane de lame élastique de forme allongée 30. The elastic blade 30 is a blade with two stable positions coupled in its middle to the upper end 42 of the slide 32. Its mounting on one end 42 is ensured by the cooperation of its two central branches 44 and 46 with corresponding indentations 48 and 50 formed on the side walls of the slide. The curved central branches 42 and 44 are obtained by cutting and bending the middle part of an elastic blade of elongated shape 30.

L'effet de rappel élastique vers les deux positions stables est obtenu d'une part par la forme incurvée des branches centrales et d'autre part par les extrémités libres 52 de lame élastique 30. En effet ces extrémités libres sont alternativement en appui élastique sur deux renflements 54 du couvercle 20 ou sur les deux bornes de signalisation 24, selon que le coulisseau occupe sa première position stable ou sa seconde position stable. The elastic return effect towards the two stable positions is obtained on the one hand by the curved shape of the central branches and on the other hand by the free ends 52 of elastic blade 30. In fact these free ends are alternately in elastic support on two bulges 54 of the cover 20 or on the two signaling terminals 24, depending on whether the slider occupies its first stable position or its second stable position.

Conformément à l'invention, la lame métallique 30 faisant fonction de lame de contact mobile prend appui par ses extrémités 52 sur les bornes de signalisation 54 lorsque le coulisseau occupe sa deuxième position stable.Dans cette position le circuit de signalisation est fermé tandis que le circuit de puissance est ouvert. According to the invention, the metal blade 30 acting as a movable contact blade bears at its ends 52 on the signaling terminals 54 when the slider occupies its second stable position. In this position the signaling circuit is closed while the power circuit is open.

Conformément à l'inventions le disjoncteur comporte également des moyens de réarmement 56 permettant de ramener le coulisseau vers sa première position stable en agissant a l'encontre de l'effort exercé par les moyens de rappel élastique qui tendent à le maintenir dans la seconde position stable qu'il occupe à l'issue du déclenchement. In accordance with the inventions, the circuit breaker also includes resetting means 56 making it possible to bring the slide back to its first stable position by acting against the force exerted by the elastic return means which tend to keep it in the second position. stable that it occupies after the trigger.

Les moyens de réarmement sont constitués par un levier du premier type 56 monté pivotant dans le bottier 10 par deux demi-axes 58 qui pénètrent chacun dans un des deux orifices de montages 60 formés dans les deux demi boiitiers 12 et 14. L'axe de pivotement du levier de réarmement 56 est ainsi perpendiculaire au plan de la feuille (en considérant la figure 1) c'est à dire perpendiculaire au plan parallèlement auquel s'étendent le bilame 28 et la lame élastique 30. The reset means are constituted by a lever of the first type 56 mounted to pivot in the case 10 by two half-axes 58 which each penetrate into one of the two mounting orifices 60 formed in the two half housings 12 and 14. The axis of pivoting of the reset lever 56 is thus perpendicular to the plane of the sheet (considering FIG. 1), that is to say perpendicular to the plane parallel to which the bimetallic strip 28 and the elastic blade 30 extend.

Le levier 56 peut pivoter librement dans un dégagement, constitué par deux demi-dégagements complémentaires 62 formes dans les demi-boftiers I et 44, qui se prolongent par une fenêtre 64 formée dans le couvercle 2. The lever 56 can pivot freely in a clearance, consisting of two complementary half-clearances 62 forms in the half-boxes I and 44, which are extended by a window 64 formed in the cover 2.

Une première extrémité 66 du levier 56 présente la forme d'une rotule cylindrique qui pénètre dans une lumière transversale 68 du coulisseau afin d'assurer la liaison fonctionnelle entre le coulisseau 32 et le levier 56. A first end 66 of the lever 56 has the shape of a cylindrical ball joint which penetrates into a transverse lumen 68 of the slider in order to ensure the functional connection between the slider 32 and the lever 56.

6face aux dégagements 69 et a la fenêtre 64, la seconde extrémité 70 du levier 56 est accessible depuis I 'extérieur du boftier afin d'effectuer la réarmement ou pour ouvrir manuellement le circuit de puissance c'est a dire pour déclencher mécaniquement le disjoncteur. Dans ce but la seconde extrémité comporte une fente 72 dans laquelle l'extrémité d'un outil peut etre introduite. La seconde extrémité se prolonge par un appendice 74 qui obture la fenêtre 64 lorsque le disjoncteur est en position enclenchée. 6face to the clearances 69 and to the window 64, the second end 70 of the lever 56 is accessible from the outside of the cabinet in order to reset or to manually open the power circuit, that is to say to mechanically trip the circuit breaker. For this purpose the second end has a slot 72 into which the end of a tool can be introduced. The second end is extended by an appendage 74 which closes the window 64 when the circuit breaker is in the engaged position.

Les deux positions extrêmes du levier 56. sont définies par les deux positions extrêmes stables du coulisseau 32 auquel il est lié par son extrémité 66. The two extreme positions of the lever 56. are defined by the two stable extreme positions of the slide 32 to which it is linked by its end 66.

On décrira maintenant le fonctionnement du disjoncteur en partant de la position initiale, représentée a la demi-vue de gauche de la figure 1 et à la figure 2, dans laquelle le circuit de puissance est fermé. The operation of the circuit breaker will now be described starting from the initial position, shown in the left half-view of FIG. 1 and in FIG. 2, in which the power circuit is closed.

Si le courant traversant le circuit de puissance est inférieur ou égal au courant nominal de déclenchement, l'équilibre thermique rapidement atteint provoque une légère incurvation vers le haut de la portion médiane du bilame et des mouvements correspondants du coulisseau et du levier de réarmement. Cette flèche du bilame est toutefois insuffisante pour entrarner le basculement élastique de la lame 3O vers sa seconde position stable. If the current flowing through the power circuit is less than or equal to the nominal tripping current, the rapidly reached thermal equilibrium causes a slight upward curvature of the middle portion of the bimetallic strip and corresponding movements of the slide and the reset lever. This arrow of the bimetallic strip is however insufficient to bring about the elastic tilting of the blade 30 towards its second stable position.

Si le courant devient supérieur au courant nominal, la flèche du bilame augmente et provoque le basculement de la lame élastique qui simultanément assure, par le mouvement correspondant du coulisseau 36, l'ouverture du circuit de puissance et la fermeture du circuit de signalisation (demi-vue de droite de la figure 1). If the current becomes greater than the nominal current, the deflection of the bimetal increases and causes the tilting of the elastic blade which simultaneously ensures, by the corresponding movement of the slide 36, the opening of the power circuit and the closing of the signaling circuit (half - right view of Figure 1).

Le réarmement s'effectue en agissant sur le levier 56 de manière a provoquer un nouveau basculement de la lame élastique à deux positions stables 30 et aussi un rétablissement de la continuité électrique du circuit de puissance. The rearming is carried out by acting on the lever 56 so as to cause a new tilting of the elastic blade in two stable positions 30 and also a restoration of the electrical continuity of the power circuit.

Le disjoncteur qui vient d'être décrit est d'une structure particulièrement compacte permettant son implantation sur des plaques a circuits imprimés. The circuit breaker which has just been described has a particularly compact structure allowing it to be installed on printed circuit boards.

Le réarmement se fait en accédant a la petite face latérale du disjoncteur ce qui facilite également son implantation dans des baies comportant des plaques de circuits imprimés très proches les unes des autres. Resetting is done by accessing the small side face of the circuit breaker, which also makes it easier to install in racks with printed circuit boards very close to each other.

I1 est également possible de rendre le disjoncteur totalement étanche afin d'en permettre le soudage en mode automatisé suivi d'une opération de lavage. L'étanchéité de la face inférieure pouvant être obtenu par une cruche de résine époy tandis que la fenêtre 64 peut être bouchée par un ruban adhésif pelable. It is also possible to make the circuit breaker completely sealed in order to allow it to be welded in automated mode followed by a washing operation. The sealing of the lower face can be obtained by a pitcher of epoy resin while the window 64 can be closed with a peelable adhesive tape.

Le disjoncteur présente par ailleurs une très grande rigidité diélectrique entre les deu circuits qui sont ainsi parfaitement isolés galvaniquement. The circuit breaker also has very high dielectric strength between the two circuits which are thus perfectly galvanically isolated.

Une variante (non représentée) à déclenchement très rapide peut être réalisée en adjoignant au disjoncteur un module de déclenchement électromagnétique agissant sur le coulisseau par des moyens de liaison mécanique constitués par exemple par un bras d'actionnement lié au coulisseau et pouvant coulisser de concert avec ce dernier grace à une fente prévue dans le bottier à cet effet. A variant (not shown) with very rapid tripping can be achieved by adding to the circuit breaker an electromagnetic tripping module acting on the slider by mechanical connection means constituted for example by an actuating arm linked to the slider and which can slide in concert with the latter thanks to a slot provided in the case for this purpose.

Selon une autre variante (non représentée) l'élément métallique 28 peut être constitué par une lame métallique réalisée dans un alliage Nickel-Titane. Ce type de matériau connu sous le nom d'alliage a mémoire thermique de forme présente l'avantage de posséder des caractéristiques de changement brusque de forme pour une élévation, ou une chute déterminée de la température du matériau. According to another variant (not shown) the metal element 28 may consist of a metal strip made of a Nickel-Titanium alloy. This type of material known as an alloy with thermal shape memory has the advantage of having abrupt shape change characteristics for a determined rise or fall in the temperature of the material.

Claims

1) Circuit breaker characterized in that it comprises an electrically insulating boot (1) in which is mounted a slide (32) which can slide between two extreme positions in each of which it is held by return means in two stable positions (30 ), two fixed polishes (22) of a power circuit which can be electrically closed by a movable contact member (28) mounted on the slider, a trigger module (28) controlling the movement of the slider, when the circuit power is crossed by a current greater than a nominal tripping current, from its first stable position in which the power circuit is open, and resetting means (56) making it possible to return the slide to its first stable position.

2) Circuit breaker according to claim 1 characterized in that said movable contact member (28) and said tripping module are constituted by a metal element deformable as a function of temperature.

3) Circuit breaker according to claim 2 characterized in that 1 deformable element (28) is a metal blade li that elongated coupled in its middle to the slide (32) and whose ends (40) bear on said power blades ( 22) when the slider is in said first position.

4) Circuit breaker according to any one of claims i to 3 characterized in that said return means are constituted by an elastic blade with two stable positions (3fa) coupled in its middle to the slide

(32) and whose e>: hoppers (52) are supported in said case (in).

5) Circuit breaker according to any one of claims 1 to 4 characterized in that it also comprises two fixed terminals (24) of a signaling circuit which can be electrically closed by a movable contact blade <30) also mounted on the slide (32).

6) A circuit breaker according to claim 5 taken in combination with claim 4 characterized in that said elastic blade is a metal blade (30) which constitutes said movable contact blade and in that its ends (52) bear on said terminals of signaling (24) when the slide occupies one of its two stable positions

7) A circuit breaker according to claim 6 characterized in that said signaling circuit is closed when the slide occupies said second stable position.

8) Circuit breaker according to any one of the preceding claims, characterized in that said reset means are constituted by a lever of the first type (56) pivotally mounted in said boftierz, a first end (68) of which is connected to said slide and whose another end (70) is accessible from the outside of the case to allow the slide to be returned to its first position.

9) A circuit breaker according to claim 8 characterized in that the pivot axis of said reset lever is perpendicular to the plane parallel to which extends said deformable element.

10) A circuit breaker according to any one of claims 5 to 9 characterized in that said movable contact member t28) and said movable contact blade (30) are each fixed respectively in the vicinity of one of the axial ends of the slide (36 , 42).

11) A circuit breaker according to any one of claims 5 to 10 characterized in that said signaling circuit is galvanically isolated from said power circuit.

12) Circuit breaker according to any one of the preceding claims, characterized in that said shoemaker is constituted by two complementary half-shells (12, 14) - each comprising a power pole (22), a signaling terminal (94), guide means (34) of the slide, and mounting means (60) of the reset lever.