Brevet FR2324107A1 — publié le 19770408

Ltinvention, due à la collaboration de Monsieur Pierre MONTANIER, est relative à un assemblage d'éléments semi-conducteurs connectés électriquement en série dans un circuit dérivé de shuntage de contacts d'un interrupteur électrique. Le brevet français NO 2.076.429 a fait connaAltre un interrupteur électrique à semi-conducteurs de shuntage du courant, dans lequel le courant à couper est commuté un court instant avant le passage au zéro du courant dans un circuit dérivé de shuntage des contacts mécaniques. Dans le circuit dérivé sont insérés une colonne d'éléments semi-conducteurs, en 1 1occurrence de diodes et un thyristor dont le déblocage un court instant avant le passage au zéro du courant provoque ledit shuntage. La colonne de diodes en série est soumise à la tension de rétablissement et le nombre de diodes est fonction des tensions mises en jeu. La mise en oeuvre de diodes conventionnelles du commerce nécessite des connexions multiples et conduit à un encombrement notable. La présente invention part de la constatation que les diodes sont parcourues par le courant pendant une courte durée, la valeur du courant étant faible et décroissante. La faible charge des dodes limite leur échauffement et il est superflu d'associer à chaque diode un refroidisseur individuel. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des systèmes connus et de permettre la réalisation dtun assemblage d'éléments semi-conducteurs particulièrement simple et compact. L'assemblage d'éléments semi-conducteurs selon ltin- vent ion est caractérisé par le fait que lesdits éléments semi -c on- ducteurs, en particulier des diodes en forme de pastilles, dont les deux faces constituent chacune une plage de contact, sont empilés pour former une colonne de diodes superposées en série, la liaison mécanique et électrique mettre les pastilles successives étant assurée par des éléments intercalaires élastiques en maté riau conducteur, intercalés entre chaque paire de pastilles successives et qu'un dispositif de compression de ladite colonne maintient les éléments intercalaires en état déformé engendrant une pression de contact et une connexion électrique entre les éléments successifs. Chaque élément intercalaire présente avantageusement une butée de limitation de ltécrasement élastique et le serrage de la colonne est réalisé de manière à maintenir tous les éléments intercalaires en position de butée. Un bon serrage et de ce fait une bonne connexion électrique entre les éléments semi-conducteurs successifs peut être vérifié par simple examen de ltécrasement des éléments intercalaires. Dans le cas d'un bottier transparent de logement des éléments semi-conducteurs tout serrage insuffisant est détecté par simple examen. Les éléments intercalaires présentent avantageusement des languettes repliées formant des éléments élastiques ajourés permettant une-déformation élastique et une libre circulation de gaz de refroidissement par convection des semi-conducteurs. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexes, dans lesquels la figure 1 est une vue en élévation et partiellement en coupe axiale d'un empilage de diodes, selon l'invention; la figure 2 est une vue à échelle agrandie et en plan d'une diode de ltempilage, selon la figure 1; la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2; la figure 4 est une vue à échelle agrandie et en plan dtun élément intercalaire, selon la figure 1; la figure~5 est une vue en élévation de l'élément selon la figure 4; la figure 6 montre schématiquement, à échelle agrandie, un module de empilage selon la figure 1. Sur les figures, un bottier tubulaire cylindrique 10 est obturé à ses deux extrémités d'une manière étanche par des fonds 12, 14 traversés par des bornes de connexion 16, 18. Coaxialement au bottier 10 sont logés alignés trois empilages ou colonnes 20, 22, 24 électriquement connectés en série. Les empilages 20, 22, 24 sont identiques et seul l'un d'entre eux, 24, est décrit en détail par la suite. L'empilage 24 comprend une enceinte cylindrique 26, dont l'un des fonds fixes 28 est traversé à coulissement par une borne de connexion 30. Le fond opposé 32, traversé par une borne 34, est amovible pour permettre ltintroduction à l'intérieur de l'enceinte 26 de pastilles de diodes 36 et d'éléments intercalaires 38 intercalés entre chaque paire de diodes 36 successives. Les bornes 30, 34 sont en contact galvanique et en butée respectivement de la borne 18 du bottier 10 et à celle de l'empilage adjacent 22. La connexion peut bien entendu Autre réalisée de toute autre manière opérante.Les bornes 30, 34 sont montées à coulissement axial par rapport à l'enceinte 24 pour transmettre à ltempi- lage de diodes 36 et d'intercalaires 38 une force de compression de la manière décrite par la suite. En se référant plus particulièrement aux figures 2 à 6, on voit que chaque diode 36 en forme de pastille circulaire présente deux faces de contact 40, 42, la face 40 étant bordée d'un bourrelet isolant 44. Chaque élément intercalaire 38 en métal découpé comporte une base en forme de U 46 dont les ailes recourbées en équerre 48, 50 forment des butées et présentent une hauteur nan correspondant à l'intervalle de diodes successives en position de serrage de l'empilage. Les deux autres bords de la base 46 sont découpés en languettes 52, 54, 52', 54', repliées en épingle à cheveux, de manière à amener les extrémités libres 56 des languettes 52 à 52', 54, 54' dans un plan parallèle et espacé du plan de la base 46.En position détendue l'écartement "b" entre le plan de la base 46 et le plan des extrémités 56 est supérieur à la hauteur "a" des ailes de butée 48, 50 et les languettes 52, 52' > 54, 54' présentent une élasticité permettant un écrasement et une déformation élastique réduisant ltécartement tbn à la hauteur a Dans la position écrasée des éléments intercalaires 38, représentée en détail à la figure 6, le rapprochement des diodes 36 est limité par les ailes de butée 48, 50 et les languettes déformées 52, 52', 54, 54' exercent une pression de contact sur les faces adjacentes des diodes 36 Le matériau des éléments intercalaires 38 est choisi pour assurer une pression de contact et une bonne connexion électrique entre les diodes successives 36. Chaque intercalaire 38 détermine avec précision l'écartement entre les diodes adjacentes permettant un refroidissement par convection. L'une 18 des bornes 16, 18 du bottier 10 est agencée en vis de serrage permettant un rapprochement des bornes 16, 18 et une compression des empilages 20, 22, 24 intercalés entre les bornes 16, 18. La mise en oeuvre de l'invention ressort de la description ci-dessous: Chaque empilage 20, 22, 24 est réalisé par insertion à l'intérieur de l'enceinte 26 de diodes 36 alternées avec des élé- mentsintercalaires 38. Après mise en place des fonds 32 les empilages 20 à 24 sont raccordés entre eux, par exemple par des gou jons filetés et introduits dans le bottier 10 où les bornes d'extrémité des empilages sont au contact des bornes 16, 18 du bottier 10 après mise en place des fonds 12, 14. Le serrage ou compression des empilages 20 à 24 est réalisé par vissage de la vis 18, qui est poursuivi jusqu a écrasement de l'ensemble des éléments intercalaires 38, de manière à amener en butée ces éléments intercalaires. La pression de serrage de la vis 18 est transmise par les bornes 30, 34 et par les butées des éléments intercalaires à ltensemble des empilages. Après venue en butée de tous les éléments intercalaires la connexion électrique en série de l'ensemble des diodes 36 est parfaitement assurée. L'intérieur du bottier 10 peut être rempli d'un gaz inerte d'une manière bien connue en soi, les enceintes 24 présentant des orifices 58 de passage du gaz. L'agencement selon l'invention, adapté à la conformation des diodes 36, constitue un ensemble particulièrement compact. Le nombre de diodes incorporées dans chaque empilage et le nombre d'empilages logés dans un même bottier peut varier selon les conditions d'utilisation et le cas échéant le bottier 10 peut être supprimé. L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et représenté aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences. REVENDICATIONS 1. Assemblage d'éléments semi-conducteurs connectés électriquement en série dans un circuit dérivé de shuntage de contacts d'un interrupteur électrique, caractérisé par le fait que lesdits éléments semi-conducteurs, en particulier des diodes en forme de pastilles, dont les deux faces constituent chacune une plage de contact, sont empilés pour former une colonne de diodes superposées en série, la liaison mécanique et électrique entre les pastilles successives étant assurée par des éléments intercalaires élastiques en matériau conducteur, intercalés entre chaque paire de pastilles successives et qu'un dispositif de compression de ladite colonne maintient les éléments intercalaires en état déformé engendrant une pression de contact et une connexion électrique entre les éléments successifs. 2. Assemblage d'éléments semi-conducteurs selon la revendication l, caractérisé par le fait que chaque élément intercalaire présente une butée de limitation de la déformation élastique et que ledit dispositif de compression maintient tous les éléments intercalaires de la colonne en position déformée en butée. 3. Assemblage d'éléments semi-conducteurs selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que chaque élément intercalaire comporte une face de contact bordée latéralement de languettes repliées dont les extrémités s'étendent dans un plan espacé et parallèle de la face contact et forment une face de contact conjuguée, l'élasticité des languettes repliées assurant ladite élasticité de 11élément intercalaire. 4. Assemblage d'éléments semi-conducteurs selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la butée de limitation de l'élément intercalaire est formée par une languette repliée en équerre, de longueur correspondant à l'écartement minimal desdites faces de contact de l'élément intercalaire. 5. Assemblage d'éléments semi-conducteurs selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le-fait que l'empilage de semi-conducteurs et d'éléments intercalaires est logé dans un-boetier isolant portant des bornes de connexion. 6. Assemblage d'éléments semi-conducteurs selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les éléments intercalaires ménagent entre les pastilles successives des intervalles de séparation pour un refroidissement des pastilles par convection.