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Title:
ON/OFF CONTROL DEVICE, ESPECIALLY FOR A DISCONNECTION DEVICE SUCH AS A CIRCUIT BREAKER AND CIRCUIT BREAKER FITTED WITH SAID DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/072347
Kind Code:
A1
Abstract:
The inventive device comprises an armature (9) which is mechanically linked to an actuating rod (10) for the contacts of the device and which can move in a support block (13) between a rest position and an active position. The inventive device also comprises at least one permanent magnet (16,17) and at least one winding (18,19). The magnet or magnets (16,17) are used to retain the armature (9) in a rest position. The winding or windings (18,19) are used to generate a magnetic field to counteract the force of the magnets upon the appearance of an on command as a result of an overvoltage, for example, or other (or the appearance of an off command), whereby the armature (9) is driven towards an active position resulting in the separation of the contacts (or respectively the disconnection of said contacts). The inventive device is characterized in that the above-mentioned armature (9) is moveably mounted in such a way that it can rotate between two stops (11,12) which are provided in the support (13) and said stops (11,12) respectively define the two above-mentioned positions.

Inventors:
BOLONGEAT ROGER (FR)
RAPHARD DENIS (FR)
HERAULT CATHERINE (FR)
Application Number:
PCT/FR2000/000619
Publication Date:
November 30, 2000
Filing Date:
March 15, 2000
Export Citation:
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Assignee:
SCHNEIDER ELECTRIC IND SA (FR)
BOLONGEAT ROGER (FR)
RAPHARD DENIS (FR)
HERAULT CATHERINE (FR)
International Classes:
H01H33/38; H01H33/42; H01H33/666; H01H51/22; (IPC1-7): H01H33/38; H01H33/66
Foreign References:
US4845424A1989-07-04
US4135119A1979-01-16
US4329672A1982-05-11
FR1324466A1963-04-19
Attorney, Agent or Firm:
Ritzenthaler, Jacques (Schneider Electric Industries SA Service Propriété Industrielle Grenoble Cedex 9, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Dispositif de commande d'ouverture et/ou de fermeture en particulier pour un appareil de coupure tel un disjoncteur comprenant une armature reliée mécaniquement à une tige d'actionnement des contacts de 1'appareil et mobile dans un bloc support entre une position de repos et une position active, au moins un aimant permanent et au moins un enroulement, le (ou les) aimant (s) étant apte (s) à retenir 1'armature dans la position de repos, et le (ou les) enroulement (s) étant apte (s) à générer lors de 1'apparition d'un ordre d'ouverture suite à une surtension ou autre (ou respectivement d'un ordre de fermeture), un champs magnétique susceptible de contrecarrer la force des aimants de manière à entrainer 1'armature vers la position active entrainant la séparation des contacts (ou respectivement la fermeture des contacts), caractérisé en ce que 1'armature précitée (9) est montée mobile en rotation entre deux butées (11,12) ménagées dans le support (13), lesdites butées (11,12) délimitant respectivement les deux positions précitées.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1'armature (9) comprend une pièce de forme allongée présentant deux extrémités opposées (9a, 9b) de forme arquée, ladite pièce étant montée en rotation autour d'un axe X s'étendant perpendiculairement à la direction longitudinale de 1'armature (9).
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le bloc support (13) comporte, entre les butées précitées (11,12), deux surfaces de guidage en rotation (14,15), aptes à coopérer avec les deux extrémités précitées (9a, 9b) de 1'armature (9).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux butées (11,12) sont de forme complémentaire aux parties (9c, 9d) de 1'armature (9) destinées à tre amenées en contact avec lesdites butées (11,12).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacune des butées (11,12) est constituée par deux portions de butée (lla, llb, 12a, 12b) disposées de manière symétrique l'une par rapport à 1'autre et par rapport à 1'axe X de rotation de 1'armature (9).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux aimants permanents (16,17) agences respectivement le long des deux surfaces de guidage précitées (14,15), de maniere opposée l'une par rapport à 1'autre et par rapport à 1'axe de rotation X précité.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux aimants précités (16,17) sont situes respectivement sensiblement au milieu de la circonférence des deux surfaces de guidage précitées (14,15).
8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un enroulement (18,19) agence dans le support (13) entre les deux surfaces de guidage précitées (14,15), le (les) dit (s) enroulement (s) étant décalé (s) angulairement par rapport à chacun des aimants d'un angle d'environ 90°.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte deux enroulements (18,19) aptes à générer respectivement lorsqu'excites, deux champs magnétiques de sens oppose, de manière à entrainer en rotation 1'armature (9) respectivement dans un sens pour réaliser la manoeuvre d'ouverture des contacts, et dans un sens oppose pour réaliser une manoeuvre de fermeture.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les deux enroulements (18,19) sont situes chacun entre les deux aimants (16,17) respectivement d'un cote et de 1'autre de 1'axe X, de manière à tre décalés mutuellement et angulairement d'un angle d'environ 180°.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que le sens d'aimantation des aimants (16,17) est choisi de maniere que le couple de fermeture soit plus important que le couple d'ouverture.
12. Disjoncteur équipé d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes.
Description:
DISPOSITIF DE COMMANDE D'OUVERTURE ET/OU DE FERMETURE, EN PARTICULIER POUR UN APPAREIL DE COUPURE TEL UN DISJONCTEUR, ET DISJONCTEUR EQUIPE D'UN TEL DISPOSITIF.

La présente invention concerne un dispositif de commande d'ouverture et/ou de fermeture en particulier pour un appareil de coupure tel un disjoncteur comprenant une armature reliée mécaniquement à une tige d'actionnement des contacts de 1'appareil et mobile dans un bloc support entre une position de repos et une position active, au moins un aimant permanent et au moins un enroulement, le (ou les) aimant (s) étant apte (s) à retenir 1'armature dans la position de repos, et le (ou les) enroulement (s) étant apte (s) à générer lors de 1'apparition d'un ordre d'ouverture suite à une surtension ou autre (ou respectivement d'un ordre de fermeture), un champs magnétique susceptible de contrecarrer la force des aimants de manière à entrainer 1'armature vers la position active entrainant la séparation des contacts (ou respectivement la fermeture des contacts).

On connait un dispositif comprenant une armature montée linéairement coulissante dans un support, deux aimants permanents agences de part et d'autre de 1'axe de coulissement de 1'armature et un ou plusieurs enroulement (s) monte (s) autour de 1'armature et apte (s) à générer un champ magnétique parallèle à 1'axe de coulissement précité. Il résulte de ce déplacement linéaire de 1'armature, qu'un entrefer relativement important est à vaincre au début du déplacement de 1'armature vers la position active. Il en résulte qu'une grande quantité d'énergie (ampère-tours) au départ est nécessaire pour entrainer 1'armature.

D'autre part, pendant son mouvement lineaire, 1'armature tend à se déplacer latéralement, essayant de se placer dans une position dans laquelle le champs est minimum, d'ou il résulte que des frottements sont susceptibles d'etre generes sur les paliers pouvant engendrer des efforts importants sur lesdits paliers.

La présente invention résout ces problèmes et propose un dispositif de commande de conception simple, dans lequel l'énergie nécessaire au départ est diminuée et présentant un rendement important, ainsi qu'un disjoncteur équipé d'un tel dispositif.

A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif du genre précédemment mentionne, ce dispositif étant caractérisé en ce que 1'armature précitée est montée mobile en rotation entre deux butées ménagées dans le support, lesdites butées délimitant respectivement les deux positions précitées.

Selon une réalisation particulière de l'invention, 1'armature comprend une pièce de forme allongée présentant deux extrémités opposées de forme arquée, ladite pièce étant montée en rotation autour d'un axe s'étendant perpendiculairement à la direction longitudinale de 1'armature.

Selon une caractéristique particulière, le dispositif comporte deux enroulements aptes à générer respectivement lorsqu'excites, deux champs magnétiques de sens oppose, de manière à entrainer en rotation 1'armature respectivement dans un sens pour réaliser la manoeuvre d'ouverture des contacts, et dans un sens oppose pour réaliser une manoeuvre de fermeture des contacts.

Selon une autre caractéristique, les deux enroulements sont situes chacun entre les deux aimants, respectivement d'un cote et de 1'autre de 1'axe de manière a tre décalés mutuellement et angulairement d'un angle d'environ 180°.

L'invention a encore pour objet un disjoncteur comprenant les caractéristiques précédemment mentionees prises seules ou en combinaison.

Mais d'autres avantages et caractéristiques apparaitront mieux dans la description détaillée qui suit et se refere aux dessins annexes donnes uniquement a titre d'exemple et dans lesquels: La figure 1 est une vue en plan d'un dispositif de commande d'un disjoncteur, conforme a l'invention, dans une position de repos correspondant a un état ferme du disjoncteur, La figure 2 est une vue similaire a la figure 1, dans une position du dispositif correspondant a un état ouvert du disjoncteur, La figure 3 est une vue en coupe longitudinale, illustrant le dispositif selon l'invention mis en oeuvre pour commander plusieurs disjoncteurs, et La figure 4 est une vue en coupe transversale selon IV-IV du dispositif de la figure 3.

Sur les figures, on voit un dispositif de manoeuvre destine a assurer l'ouverture des contacts d'un appareil de coupure tel un disjoncteur moyenne tension place dans un circuit électrique, lors de I'apparition d'un défaut électrique tel une surtension dans ledit circuit.

Sur les figures 1 et 2, on voit que selon 1'invention le dispositif comprend une armature 9 de forme générale allongée présentant deux extrémités de forme arquée 9a, 9b, solidarisée à une tige d'actionnement 10 s'étendant perpendiculairement a la direction longitudinale de 1'armature 9. Cette armature 9 est montée libre en rotation dans un bloc support 13 entre deux positions délimitées par des butées 11,12 formées dans ledit support 13. Le bloc support 13 comporte donc à cet effet, deux surfaces de guidage en rotation 14,15 de 1'armature, de forme circulaire, disposées de manière opposee par rapport à 1'axe X de rotation de 1'armature 9, et s'étendant chacune entre les deux butées 11,12, lesdites surfaces étant aptes à coopérer avec les deux extrémités précitées 9a, 9b de 1'armature 9. Ces butées 11,12 sont décalées angulairement 1'une de 1'autre, par rapport à 1'axe X de rotation de 1'armature, d'un angle d'environ 50°. Les deux butées 11,12 sont de forme complémentaire aux parties 9c, 9d de 1'armature 9 destinées a tre amenées en contact avec lesdites butées. Chacune de ces butées 11,12 est constituée par deux parties lla, llb, 12a, 12b de mme orientation, disposées symétriquement 1'une par rapport à 1'autre, par rapport à 1'axe X de rotation de 1'armature 9. Dans ce bloc support 13 sont agences deux aimants permanents 16,17 disposes de manière opposée 1'un par rapport à 1'autre et par rapport audit axe X, chacun le long de 1'une des deux surfaces de guidage précitées 14,15, sensiblement au milieu de la circonférence de ces surfaces 14,15, lesdits aimants 16,17 étant alors décalés mutuellement et angulairement par rapport à 1'axe X d'un angle d'environ 180°. Le sens d'aimantation de ces aimants 16,17 est tel que représenté par les fleches sur les figures 1 et 2. Le dispositif comporte en outre deux bobines 18,19 constituées chacune par un seul enroulement, lesdites bobines 18,19 étant situées de part et d'autre de 1'armature 9 entre les surfaces de guidage 14,15 en étant décalées d'un angle d'environ 180'l'une par rapport à 1'autre autour de 1'axe X, chacune des bobines étant située entre les deux aimants 16,17. Ainsi, les aimants et bobines sont décalés successivement et alternativement autour de 1'axe d'un angle d'environ de 90°.

Sur les figures 3 et 4, on voit que la tige d'actionnement 10 est reliée mécaniquement directement à 1'arbre 20 du disjoncteur.

Le fonctionnement du dispositif de 1'invention va tre décrit brièvement dans ce qui suit en référence aux figures: En fonctionnement normal du circuit, le dispositif est dans la position disjoncteur ferme représentée sur la figure 1. Dans cette position, 1'armature 9 est en appui contre la première butée alla, lob et retenue dans cette position par les deux aimants permanents 16,17. Lors de 1'apparition d'un ordre d'ouverture, l'énergie fournie à la bobine correspondante 18 engendre 1'excitation de cette dernière jusqu'a ce que la force d'attraction des aimants

permanents 16,17 soit inférieure à la force associée au champs magnétique engendre par la bobine. Alors, 1'armature 9 est entraînée en rotation dans le sens horaire. Au début de ce mouvement, 1'entrefer de départ f est voisin de zéro. le seul entrefer influant e étant constant et d'une valeur faible. Il en résulte que l'énergie nécessaire au départ pour que 1'armature 9 se décolle de la butée 11 est faible. Le mouvement poursuivi de rotation de l'armature 9 provoque une rotation correspondante de la tige de déclenchement 10 entrainant 1'ouverture des contacts 21,22 du disjoncteur, et par suite 1'ouverture du circuit électrique. Lorsque 1'armature 9 arrive au contact de la seconde butée 12 (12a, 12b), le courant traversant la bobine d'ouverture 18 est interrompu. Dans cette position du dispositif, représentée sur la figure 2,1'armature 9 est maintenue contre la seconde butée 12 par les deux aimants permanents 16,17.

Afin de réaliser la fermeture du circuit, un courant est envoyé dans la bobine de fermeture 19. Lorsque le champ magnétique correspondant crée par la bobine 19 de fermeture est supérieur au champ cree par les aimants permanents 16,17,1'armature 9 se déplace en sens inverse, c'est a dire anti-horaire, jusqu'a ce que celle-ci atteigne la première butée 11, position dans laquelle elle est retenue de nouveau par les aimants permanents 16,17, représentée sur la figure 1.

On notera que, bien que dans la réalisation précédemment décrite, la commutation pour 1'ouverture est réalisée par 1'une seulement des deux bobines, la réalisation d'un dispositif dans lequel la commutation pour 1'ouverture serait réalisée par 1'excitation de deux bobines montées en série ou en parallèle peut tre avantageusement envisagée sans sortir du cadre de 1'invention.

On notera également que 1'ordre d'ouverture pourra tre envoyé par exemple par une action volontaire ayant pour but de séparer les contacts, oubien directement à la suite de 1'apparition d'un défaut électrique dans le circuit.

De l'agencement des aimants, c'est à dire du sens de leur aimantation, dépend la valeur des couples de fermeture et d'ouverture.

Ainsi, comme ceci est le cas dans la réalisation décrite précédemment, le sens d'aimantation pourra tre choisi de manière que le couple de fermeture soit important et le couple d'ouverture faible (le champ de la bobine d'ouverture se trouvant dans le sens des aimants).

On notera que ce dispositif pourra avantageusement tre utilise pour assurer entre autres la commande de disjoncteurs à vide.

On obtient grâce à l'invention un actionneur stable dans les deux positions limites sans alimentation des bobines, l'énergie électrique n'étant fournie aux bobines que pendant le déplacement de 1'armature.

La réalisation du bistable en rotation conduit à ce que tous les efforts soient équilibrés, d'ou un rendement plus important du dispositif sans que des efforts trop importants soient engendres sur les paliers.

Les autres avantages du dispositif lies à son architecture sont les suivants : -L'actionneur peut tre monte en rotation directement sur l'arbre du dispositif à manoeuvrer, ce qui permet d'éviter les renvois de palonnier.

-L'intégration du dispositif dans 1'architecture du disjoncteur est facilitée et la réalisation d'ensemble est simple.

-Les aimants et les deux butées incorporées dans le circuit, réalisent avec l'armature un entrefer minimum permettant d'obtenir des efforts de maintien importants, entre le rotor et le stator, sans source d'energie supplémentaire.

On notera que les parties externes E de 1'actionneur seront avantageusement réalisées de maniere à limiter les courants induits.

Bien entendu, 1'invention n'est pas limitee au mode de réalisation décrit et illustre qui n'a été donne qu'a titre d'exemple.

Au contraire, 1'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit.