Actionneur sensible à une surintensité électrique et à déclenchement rapitde, et application

Description

[0001] L'invention concerne, de façon générale, le domaine de la protection électrique.

[0002] Plus précisément, l'invention concerne, selon un premier aspect, un actionneur sensible à une surintensité électrique et comprenant deux plots électriques espacés l'un de l'autre, une pièce mobile et conductrice, et un transducteur électromécanique, le transducteur déplaçant la pièce mobile, en fonction d'un courant électrique appliqué à ce transducteur et à l'encontre d'au moins une force de rappel appliquée à la pièce mobile, entre une position de repos dans laquelle la pièce mobile est physiquement en contact avec chacun des deux plots et une position de déclenchement dans laquelle cette pièce mobile est distante de chacun des plots électriques, le transducteur étant doté de deux bornes de branchement et comprenant des première et seconde boucles disposées de part et d'autre de la pièce mobile et électriquement reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire de cette pièce mobile, chaque boucle produisant, dans une zone d'influence et sous l'effet du courant électrique circulant entre lesdites bornes, un champ magnétique présentant une direction principale, et la pièce mobile étant disposée électriquement entre lesdites bornes et s'étendant dans la zone d'influence de chaque boucle, transversalement à la direction principale du champ magnétique produit par cette boucle.

[0003] Un dispositif de ce type est par exemple connu de l'homme du métier par le document de brevet DE 196 29 867.

[0004] Les actionneurs actuels peuvent être de plusieurs types, et sont généralement constitués soit d'électroaimants soit de pots électrodynamiques.

[0005] Les actionneurs à électroaimants présentent l'inconvénient d'avoir des constantes de temps de l'ordre de la milliseconde et sont donc relativement lents, en particulier lorsqu'ils sont du type à réluctance variable, les actionneurs à pots électrodynamiques ayant quant à eux l'inconvénient de n'offrir que des courses très faibles.

[0006] Quel que soit leur type, les actionneurs connus présentent une structure relativement complexe.

[0007] Dans ce contexte, l'invention a pour but de proposer un actionneur exempt de l'un au moins des défauts constatés sur les actionneurs existants.

[0008] A cette fin, l'actionneur de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que les première et deuxième boucles forment ensemble une bobine d'induction produisant, dans une zone d'influence unique, un champ magnétique unique exerçant sur la pièce mobile une force de Laplace unique agissant à l'encontre d'une force de rappel unique.

[0009] Contrairement à la structure décrite dans le document de brevet précité DE 196 29 867, la pièce mobile, dans l'actionneur de l'invention, est disposée de manière à n'être soumise qu'à une force de Laplace, par exemple compensée en régime normal par une force de rappel exercée par un ressort, et non à deux forces de Laplace agissant dans des sens opposés sur ses extrémités et compensées par un couple élastique de rappel.

[0010] Par ailleurs, contrairement à la structure décrite dans la demande de brevet FR 2 897 469 déposée sous le numéro FR 2006/01234, la pièce mobile, dans l'actionneur de l'invention, est disposée de manière à être soumise à une force de Laplace répulsive.

[0011] Les première et seconde boucles, qui sont par exemple identiques, peuvent ne comprendre qu'une seule spire chacune.

[0012] Chacune de ces première et seconde boucles est par exemple constituée par un flan métallique découpé et plié, la pièce mobile pouvant en outre prendre la forme d'une barrette.

[0013] L'actionneur de l'invention est très rapide et idéalement applicable à la réalisation d'un déclencheur rapide pour un organe de sécurité actif.

[0014] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

• la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un actionneur conforme à l'invention;
• la figure 2 est une vue en perspective partielle de cet actionneur;
• la figure 3 est une vue latérale partielle de cet actionneur;
• la figure 4 est une vue de dessous partielle de cet actionneur; et
• la figure 5 est une vue en bout de ce même actionneur.

[0015] Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un actionneur (ou actuateur) sensible à une surintensité électrique, du type comprenant deux plots électriques 11 et 12 espacés l'un de l'autre, une pièce conductrice mobile 2, et un transducteur électromécanique 3.

[0016] La pièce conductrice 2 est mobile entre une position de repos dans laquelle elle est physiquement en contact avec chacun des plots 11 et 12, et une position de déclenchement dans laquelle cette pièce mobile 2 est distante de chacun des plots.

[0017] Le transducteur 3 a pour fonction de déplacer la pièce mobile 2, en fonction d'un courant électrique qui est appliqué sur ses bornes 31 et 32, à l'encontre d'une force de rappel appliquée à la pièce mobile 2, cette force de rappel pouvant être constituée par la force de gravité et / ou par une force élastique exercée par un ressort (non représenté).

[0018] Selon l'invention, le transducteur 3 est formé par une bobine d'induction électromagnétique, propre à produire, sous l'effet du courant électrique circulant entre ses bornes 31 et 32, un champ magnétique présentant une direction principale H dans une zone d'influence Z.

[0019] Par ailleurs, la pièce mobile 2 est disposée électriquement entre les bornes 31 et 32 de la bobine 3 et s'étend dans la zone d'influence Z de cette bobine, transversalement à la direction principale H du champ magnétique.

[0020] Grâce à cet agencement, la pièce mobile 2 est à la fois plongée dans le champ magnétique produit par la bobine 3 et traversée par le même courant que cette bobine, de sorte qu'elle est soumise aux forces de Laplace.

[0021] Comme la pièce mobile 2, qui peut par exemple prendre la forme d'une simple barrette métallique, présente une très faible inertie, l'actionneur ainsi constitué présente une constante de temps extrêmement faible.

[0022] Il est important de souligner qu'en cas de surintensité, et bien que la pièce mobile 2 cesse alors d'être en contact physique avec les plots 11 et 12, le courant traversant la bobine 3 n'est pas interrompu.

[0023] En effet, ce courant continue de circuler à travers la pièce mobile 2 en raison de l'arc électrique qui se produit entre cette pièce et chacun des plots 11 et 12, la continuité du courant étant donc assurée sans avoir à recourir à des balais.

[0024] La bobine d'induction 3 est constituée de deux boucles identiques 3A et 3B, disposées de part et d'autre de la pièce mobile 2, électriquement reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire de cette pièce mobile 2, et formées de préférence, chacune par une seule spire.

[0025] En cas de surintensité, le courant circulant à travers la bobine 3 est entretenu par les deux boucles 3A et 3B qui présentent une inductance de faible valeur.

[0026] Les boucles 3A et 3B sont avantageusement alimentées en courant par un condensateur chargé relié à la bobine 3 par l'intermédiaire d'un relais statique permettant une décharge rapide de l'énergie électrique stockée dans le condensateur.

[0027] Le courant produit oscille entre ce condensateur et l'inductance que forment les boucles 3A et 3B en une onde sinusoïdale faiblement amortie.

[0028] L'actionneur de l'invention n'est pas sensible au sens du courant dans la mesure où les forces en jeu sont proportionnelles au carré de l'intensité du courant.

[0029] Par ailleurs, les pics de courant peuvent être importants, par exemple de l'ordre de 1000A, ce qui provoque des forces de Laplace importantes sur la pièce mobile 2, à laquelle est imprimé un mouvement extrêmement rapide.

[0030] Comme le montrent les figures, qui illustrent le mode de réalisation industriel de l'invention, chacune des boucles 3A et 3B est avantageusement constituée par un flan métallique découpé et plié.

[0031] L'actionneur de l'invention trouve une application privilégiée dans la réalisation d'un déclencheur rapide pour un organe de sécurité actif, notamment pour un disjoncteur pourvu d'une alimentation électrique et susceptible d'utiliser l'énergie mise en oeuvre dans cet actionneur pour ouvrir le circuit électrique principal de ce disjoncteur en cas d'urgence, typiquement en cas de court-circuit.

Revendications

1. Actionneur sensible à une surintensité électrique et comprenant deux plots électriques (11, 12) espacés l'un de l'autre, une pièce mobile et conductrice (2), et un transducteur électromécanique (3), le transducteur (3) déplaçant la pièce mobile (2), en fonction d'un courant électrique appliqué à ce transducteur (3) et à l'encontre d'au moins une force de rappel appliquée à la pièce mobile (2), entre une position de repos dans laquelle la pièce mobile (2) est physiquement en contact avec chacun des deux plots (11, 12) et une position de déclenchement dans laquelle cette pièce mobile (2) est distante de chacun des plots électriques (11, 12), le transducteur (3) étant doté de deux bornes de branchement (31, 32) et comprenant des première et seconde boucles (3A, 3B) disposées de part et d'autre de la pièce mobile (2) et électriquement reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire de cette pièce mobile (2), chaque boucle produisant, dans une zone d'influence (Z) et sous l'effet du courant électrique circulant entre lesdites bornes (31, 32), un champ magnétique présentant une direction principale (H), et la pièce mobile (2) étant disposée électriquement entre lesdites bornes (31, 32) et s'étendant dans la zone d'influence (z) de chaque boucle, transversalement à la direction principale (H) du champ magnétique produit par cette boucle, caractérisé en ce que les première et deuxième boucles (3A, 3B) forment ensemble une bobine d'induction (3) produisant, dans une zone d'influence (Z) unique, un champ magnétique unique exerçant sur la pièce mobile une force de Laplace unique agissant à l'encontre d'une force de rappel unique.

2. Actionneur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les première et seconde boucles (3A, 3B) sont identiques.

3. Actionneur suivant la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce que chacune des première et seconde boucles (3A, 3B) comprend une seule spire.

4. Actionneur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacune des première et seconde boucles (3A, 3B) est constituée par un flan métallique découpé et plié.

5. Actionneur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce mobile (2) prend la forme d'une barrette.

6. Application de l'actionneur suivant l'une quelconque des revendications précédentes à la réalisation d'un déclencheur rapide pour un organe de sécurité actif.

Claims

1. Actuator sensitive to an electrical overcurrent and comprising two electrical studs (11, 12) spaced apart from each other, a movable and conducting part (2), and an electromechanical transducer (3), the transducer (3) moving the movable part (2) as a function of an electrical current applied to this transducer (3), in opposition to at least one return force applied to the movable part (2), between a rest position in which the movable part (2) is physically in contact with each of the studs (11, 12) and a tripped position in which this movable part (2) is distant from each of the electrical studs (11, 12), the transducer (3) being provided with two connection terminals (31, 32) and comprising first and second loops (3A, 3B) arranged one on either side of the movable part (2) and connected electrically to each other through this movable part (2), each loop producing, within a zone of influence (Z) and under the effect of the electrical current flowing between said terminals (31, 32), a magnetic field having a principal direction (H), and the movable part (2) being arranged electrically between said terminals (31, 32) and lying within the zone of influence (Z) of each loop, transversely relative to the principal direction (H) of the magnetic field produced by this loop, said actuator being characterized in that the first and second loops (3A, 3B) form together an induction coil (3) which produces, in a single zone of influence (Z), a single magnetic field that exerts on the movable part a single Laplace force acting against a single return force.

2. Actuator according to Claim 1, characterized in that the first and second loops (3A, 3B) are identical.

3. Actuator according to Claim 1 or 2, characterized in that each of the first and second loops (3A, 3B) comprises a single turn.

4. Actuator according to any one of the preceding claims, characterized in that each of the first and second loops (3A, 3B) is constructed from a metal blank which is cut and bent.

5. Actuator according to any one of the preceding claims, characterized in that the movable part (2) is in the form of a bar.

6. Application of the actuator according to any one of the preceding claims to the making of a fast trip device for an active safety member.

Ansprüche

1. Schalter, der auf eine elektrische Überspannung anspricht und umfasst zwei elektrische Kontaktstellen (11, 12), die in Abstand zueinander liegen, ein bewegliches und leitfähiges Teil (2) und einen elektromechanischen Wandler (3), wobei der Wandler (3) das bewegliche Teil (2) in Abhängigkeit von einem an diesen Wandler (3) angelegten elektrischen Strom und gegen wenigstens eine auf das bewegliche Teil (2) aufgebrachte Rückstellkraft zwischen einer Ruheposition, in welcher das bewegliche Teil (2) physisch in Kontakt mit jedem der zwei Kontaktstellen (11, 12) ist, und einer Auslöseposition, in welcher dieses bewegliche Teil (2) entfernt von jedem der elektrischen Kontaktstellen (11, 12) ist, verschiebt, wobei der Wandler (3) mit zwei Abzweigklemmen (31, 32) versehen ist und eine erste und eine zweite Schleife (3A, 3B) aufweist, die beiderseits des beweglichen Teils (2) angeordnet sind und miteinander mithilfe dieses beweglichen Teils (2) elektrisch verbunden sind, wobei jede Schleife in einer Einflusszone (Z) und unter der Wirkung des zwischen den Klemmen (31, 32) zirkulierenden elektrischen Stroms ein Magnetfeld erzeugen, das eine Hauptrichtung (H) aufweist, und das bewegliche Teil (2) elektrisch zwischen den Klemmen (31, 32) angeordnet ist und sich in die Einflusszone (Z) jeder Schleife erstreckt, quer zur Hauptrichtung (H) des Magnetfeldes, das durch diese Schleife erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Schleife (3A, 3B) zusammen eine Induktionsspule (3) bilden, welche in einer einzigen Einflusszone (Z) ein einziges Magnetfeld erzeugen, das auf das bewegliche Teil eine einzige Laplace-Kraft ausübt, die gegen eine einzige Rückstellkraft wirkt.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Schleife (3A, 3B) identisch sind.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der ersten und zweiten Schleife (3A, 3B) ein einzige Windung aufweist.

4. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der ersten und zweiten Schleife (3A, 3B) durch eine abgeschnittene und gebogene Metallscheibe gebildet wird.

5. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Teil (2) die Form eines Steges annimmt.

6. Verwendung des Schalters nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verwirklichung einer schnellen Auslösung für ein aktives Sicherheitselement.

Dessins