Brevet FR2332603A1 — publié le 19770617

L'invention, due à la collaboration de Monsieur Roger HUET, est relative à un contact électrique composite à pression directe, notamment pour un appareil électrique basse tension, dans lequel la zone de contact, en position de fermeture des contacts, est constituée par un matériau présentant une faible résistance électrique de contact et une bonne conductibilité électrique. Un contact du genre mentionné comporte généralement une pastille en argent ou composés argent, graphite ou argent, oxyde de cadmium qui présente une résistance électrique très faible, limitant ltéchauffement dû au passage du courant nominal permanent. Le coût de fabrication d'un tel contact est élevé, plus de cent fois celui d'un contact en cuivre et les risques de collage des contacts, inhérents à l'argent, ne sont pas exclus. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de permettre la réalisation d'un contact composite alliant les bonnes propriétés électriques de l'argent et le faible coût des contacts à base de cuivre. Le contact composite selon l'invention est caractérisé par le fait que ladite zone de contact appartient à une surface de contact bimétallique, dont la partie centrale, formant ladite zone de contact en un matériau à faible résistance électrique de contact assure la quasi-totalité du passage du courant en position de fermeture des contacts et dont la partie adjacente est en un matériau présentant une bonne résistance à l'action d'un arc électrique tiré entre les contacts séparés. L'âme du contact est en un matériau à base d'argent et il est bien entendu que par la suite le terme argent doit être compris comme s'étendant aux alliages ou composés dont le principal constituant est l'argent. Cette âme assure pratiquement la conduction du courant en position fermée des contacts et la résistance électrique du contact composite est comparable à celle d'un contact massif en argent. Lors de la séparation des contacts la racine de l'arc migre sur l'ensemble de la surface de contact et essentiellement sur la partie adjacente à Itame, constituée par un alliage ou composés de cuivre présentant une bonne inoxydabilité sous 1'effet de 1 t arc. Il a déjà été proposé d'utiliser des pastilles de contact en cuivre ou alliage de cuivre, dont le coût-est faible, mais ces matériaux s'oxydent très vite sous l'effet de l'arc électrique et dès les premières coupures leur surface dégradée n'assure plus un bon contact électrique, la résistance accrue de contact engendrant un échauffement excessif par effet Joule lors du passage du courant nominal, La présente invention est basée sur la constatation que les fonctions du contact électrique, en l'occurrence la bonne conductibilité des contacts fermés et la résistance à l'action de l'arc, peuvent en grande partie Autre dissociées et être assurées par des matériaux différents, chacun particulièrement approprié à sa fonction particulière. La pastille de contact en alliage oucomposés de cuivre à ame en argent ou alliage ou composés d'argent, dénommé par la suite pastille en cuivre à me en argent, est brasée sur un support ou bras de contact en cuivre de la manière usuelle. Selon un mode de mise en oeuvre préférentiel de 11 invention, l'âme en argent se prolonge dans le support auquel elle est soudée afin de ménager un passage direct du courant à faible résistance de la zone de contact au bras de contact. L'^ame en argent peut s'étendre seulement sur une partie ou sur la totalité de l'épaisseur de la pastille si les impératifs de coût sont essentiels. La fabrication du contact est particulièrement simple, car il suffit de percer la pastille et le cas échéant le bras de support par un trou de faible diamètre dans lequel est inséré par la suite un fil d'argent de diamètre correspondant. L'une ou les deux extrémités du fil sont soudées aux parties adjacentes en cuivre. Le diamètre du fil d'argent, qui correspond exactement au dia mètre du trou dans lequel il s'engage, est déterminé en fonction de l'intensité nominale du courant dont on doit assurer la coupure. L'âme en argent peut autre en forme de bande logée dans une saignée allongée pratiquée dans la surface de contact laquelle saignée peut également s'étendre sur toute l'épaisseur et toute la longueur ou largeur de la pastille, auquel cas l'amie en forme de feuillet d'argent est prise en sandwich, l'ensemble étant brasé sur le bras de support. La surface de contact est de préférence légèrement bombée, la calotte cylindrique du sphérique étant formée par l'âme en argent, qui vient ainsi en contact en position de fermeture des contacts pour assurer le passage du courant. La pastille de cuivre à âme en argent présente-une bonne conductivité thermicue favnrDje à une extinction rapide de ltarc, le choix de la masse optimale du contact n'étant pas limité par la question de coût Le faible échauffement du contact contribue à une bonne stabilité de la résistance électrique des contacts et diminue les risques de collage. L'âme en argent limite le rebondissement à la fermeture. Le contact bimétallique selon l'invention remplace avantageusement les contacts à pastilles en argent notamment dans les appareils électriques basse tension. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre de différents modes de mise en oeuvre de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés au dessin annexé, dans lequel : la figure 1 est une vue schématique en coupe médiane d'un contact selon l'invention; la figure 2 est une vue en plan du contact selon la figure 1; les figures 3 et 4 sont des vues analogues i celle de la figure 1, montrant deux variantes de réalisation de ltinvention; la figure 5 est une vue schématique en perspectivE! dtune autre variante selon l'invention. Sur les figures, un contact désigné par le repère gdné- ral 10 comporte un bras 12 de support de contact en forme de barre de cuivre pur, qui porte à son extrémité une pastille 14 de contact, dont la face 16 au contact du bras 12 est brasée sur ce der nierez La face opposée à la face 16 est légèrement convexe et constitue une surface de contact 18 coopérant avec un contact conjugué, non représenté, avantageusement du mAemê type que le contact 10. Sur les figures 1 et 2, la pastille 14 et le bras 12 sont percés par un trou circulaire 20 de faible diamètre par rapport aux dimensions de la pastille 14, le trou 20 s'étendant perpendiculairement aux faces 16, 18 de la pastille 14 et débouchant dans la zone centrale de la surface de contact 18 formant la calotte de cette surface 18. Le trou 20 peut etre pereé avant ou après brasage de la pastille 14 sur le bras 12. Dans le trou 20 est inséré à frottement dur un fil d'argent 22 dont les extrémités affleurent respectivement avec la surface de contact 18 et la face 24 du bras 12 opposée à celle 16 portant la pastille 14. Le fil 22 est soudé, par exemple par résistance ou tout autre procédé de soudure opérant, au bras 10 dans la zone 26 de la face 24. L'extrémité opposée du fil 22 peut également autre soudée à la pastille 14 de la manière décrite par la suite en référence à la figure 4, mais cette fixation additionnelle (non représentée) n'est pas indispensable. La pastille 14 est en alliages ou composés de cuivre préférentiellement non oxydables sous l'action de l'arc, par exemple des alliages cuivre, cobalt, beryllium et le fil 22 est en argent ou de préférence en alliages ou composés d'argent, par exemple argent, graphite ou argent, oxyde de cadmium. La section du fil 22 est déterminée en fonction de l'intensité nominale du courant parcourant le contact 10, de manière à éviter tout échauf ferment notable par effet Joule. Cette section n'est pas obligatoirement circulaire, notamment dans le cas où l'âme en argent n'est pas formée par un fil 22, mais par remplissage du trou 20, par exemple par moulage. Il est facile de voir que la surface de contact 18 est constituée par deux parties distinctes, une zone centrale de contact 28 formée par le-fil à base d'argent et une partie adjacente formée par la face 18 de. la pastille 14 à base de cuivre, cette dernière partie étant plusieurs fois plus grande que la zone centrale 28. En position de fermeture des contacts, la zone centrale 28 formant la calotte de -la surface de contact 18 assure le contact électrique et le passage du courant qui passe directement du bras 12 au fil 22 et à la zone de contact 28 sans pratiquement intéresser la pastille 14 à base de cuivre. Lors de la séparation des contacts l'arc tiré migre sur toute la surface de contact 18 et essentiellement sur les parties à base de cuivre qui sont agencées pour résister à l'action de l'arc. En se référant à la figure 3, on voit une variante de réalisation dans laquelle le fil 22 à base d'argent ne traverse pas le bras de support 12 mais s'étend seulement sur toute l'épais- seur de la pastille 14. La structure bimétallique de la surface de contact 18 est bien entendu conservée et de ce fait les caractéristiques essentielles du contact selon les figures 1 et 2. Ce type de contact présente l'avantage d'une quantité moindre d'argent utilisé, mais le contact électrique entre le bras 12 et le fil 22 est moins bon. Le contact illustré par la figure 4 requiert une quantité encore moindre d'argent, le fil 22 se limitant à une plaquette ou inlet 22 ne remplissant qu'un évidement 30 de faible profondeur pratiqué dans la surface de contact 18. L'inlet 22 est soudé en 32 à la pastille 14 et cette dernière est insérée dans le parcours du courant du bras 12 à l'inlet 22, ce oui augmente la résistance électrique du contact 10. La surface bimétallique 18 est toutefois conservée. La surface de contact 18 peut bien entendu etre plane sans sortir du cadre de la présente invention et/ou le fil 22 présenter une faible saillie de la surface de contact 18. Dtautres métaux, alliages ou composés présentant les propriétés précitées peuvent être mis en oeuvre. La figure 5 montre un contact à surface de contact 18 subdivisée en trois bandes 34, 36, 38 dont la bande centrale 36 formant l'âme en argent5 encadrée par les bandes 34, 38 en cuivre inoxydable, est constituée par la tranche d'un feuillet 40 en argent s'étendant sur toute l'épaisseur et toute la longueur de la pastille 14. Le feuillet 40 est pris en sandwich entre les déux parties espacées de la pastille 14 et l'ensemble est brasé en 16 sur le bras 12. Le feuillet 40 peut également s'étendre transversalement à la direction longitudinale du bras de support 12. La surface de contact 18, représentée plane sur la figure 5 peut bien entendu être bombée de la manière décrite ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Contact électrique composite à pression directe, notamment pour un appareil électrique basse tension, dans lequel la zone de contact en position de fermeture des contacts est constituée par un matériau présentant une faible résistance électrique de contact et une bonne conductibilité électrique, caractérisé par le fait que ladite zone de contact appartient à une surface de contact bimétallique, dont la partie centrale, formant ladite zone de contact en un matériau à faible résistance électrique de con- tact assure la quasi-totalité du passage du courant en position de fermeture des contacts et dont la partie adjacente est en un matériau présentant une bonne résistance à l'action d'un arc électrique tiré entre les contacts séparés. 2. Contact électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le matériau de ladite zone de contact est un alliage ou composés dont le constituant principal est de l1ar- gent. 3. Contact électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le matériau de ladite partie adjacente est un alliage ou composés dont le constituant principal est du cuivre. 4. Contact électrique selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'il comporte une plaquette en un matériau à bonne résistance à l'action de l'arc, brasée sur un bras de support, la surface de contact de ladite plaquette présentant une zone centrale de contact en un matériau à bonne conductibilité électrique. 5. Contact électrique selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ladite plaquette présente dans ladite zone centrale un évidement borgne rempli par ledit matériau à bonne conductibilité électrique. 6. Contact électrique selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ladite plaquette présente dans ladite zone centrale un perçage rempli par ledit matériau à bonne conductibilité électrique. 7. Contact électrique selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ladite plaquette présente dans ladite zone centrale un perçage se prolongeant à travers ledit bras de support et qu'un fil en matériau à bonne conductibilité traverse sans je ledit perçage, ltextréinité dudit fil affleurant à ladite surface de contact. 8. Contact électrique selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'extrémité dudit fil opposée à ladite surface de contact est soudée audit bras de support, la section du fil étant appropriée à la valeur du courant parcourant le contact. 9. Contact électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite surface de contact définit une surface convexe dont ladite zone de contact constitue la calotte. 10. Contact électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite surface de contact est subdivisée en trois bandes dont la bande centrale est constituée par la tranche d'un feuillet en ledit matériau à faible résistance électrique pris en sandwich entre deux parties en ledit matériau à bonne résistance à l'action de l'arc.