Brevet FR2494901A1 — publié le 19820528

La présente invention a pour objet un fusible comportant un fil métallique susceptible d'être détruit par fusion en cas de surintensité. Les fusibles sont des dispositifs de protection contre les surintensités utilisés depuis fort longtemps déjà. Ils ont toujours été réalisés selon le même prin- cipe, à savoir un fil d'argent fixé ou tendu entre deux bornes à l'intérieur d'une enveloppe en céramique ou d'un tube de verre. Lorsque l'installation ou l'appareil à protéger est capable de supporter un court instant une surintensité, de tels fusibles constituent une protec- tion sûre. Avec l'utilisation de plus en plus répandue de circuits électroniques, dont les composantes sont incapables de supporter des surintensités élevées, même de très courtes durées, il s'est avéré que de tels fusibles ne sont pas toujours capables d'assurer une protection suffisante des circuits. C'est le cas par exemple des circuits de téléinformatique reliés à des lignes de transmission exposées aux surtensions d'origi- ne atmosphérique. Les meilleurs fusibles connus à ce jour pour protéger de telles installations sont des fusibles à fil d'argent sous tube de verre, le fil étant éventuellement tendu par un ressort de manière à assurer une rupture immédiate de l'arc qui se forme au moment de la rupture du fil. Or même avec les meilleurs fusibles connus à ce jour, on constate, malgré la fusion du fusible, la destruction de composantes de circuit. Ceci s'explique par la vaporisation de l'argent fondu qui forme un plasma conducteur à l'intérieur du tube, ce plasma maintenant l'arc électrique, c'est-à-dire un courant important à travers le fusible. Généralement cet effet peut se constater par le noircissement du tube de verre. La présente invention a pour but d'assurer, par des moyens aussi simples que possible, l'extinction par soufflage de cet arc. Le principe de l'invention repose sur l'application de la loi de LAPLACE. Dans sa réalisa- tion la plus simple, le fusible selon l'invention est constitué par un support allongé en ferrite aimanté dans le sens de son épaisseur et sur lequel est disposé le fil métallique-fusible entre deux bornes. Selon la loi de LAPLACE, lorsque le fil est parcouru par un courant, dans un sens ou dans l'autre, il est soumis à une force perpendiculaire au fil et parallèle au plan du support en ferrite et cette force est proportionnelle au produit du courant et du champ magnétique. Il est à noter que cette force agit sur toute charge électrique en mouve- ment, c'est-à-dire également sur l'arc électrique sus- ceptible de se former au point de rupture du fil. Cette force a non seulement pour effet de souffler magnétique- ment l'arc électrique, mais d'accélérer la rupture du fil en son point d'affaiblissement par fusion et d'accé- lérer l'écartement des brins au point de rupture, c'est à-dire de réduire le temps pendant lequel un arc est susceptible de se former. Selon une exécution pratique, le fusible est cons- titué de deux bandes de ferrite souples, constituées de poudre de ferrite liée par un élastomère, fixées à faible distance l'une de l'autre au moyen de deux bar- rettes isolantes, le fil-fusible étant loge entre les deux bandes de ferrite. La partie des barrettes isolan- tes située entre les bandes de ferrite est de préférence munie de dents, à la manière d'un peigne, de manière à former des créneaux constituant des chambres de refroi- dissement et d'extinction dans lesquelles l'arc est fragmenté et soufflé magnétiquement. Il est en outre possible de faire communiquer ces chambres avec l'exté- rieur par des trous qui les prolongent à travers les barrettes isolantes. Si l'on désire éviter des projec- tions métalliques vers l'extérieur à travers ces trous, ceux-ci peuvent être recouverts par une bande adhésive. -3- Les bornes peuvent être réalisées de différentes manières, par exemple par des bagues ou par des bouchons aimantés pinçant les extrémités du fil. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution de l'invention. La figure 1 est une vue en perspective d'une pre- mière forme d'exécution, la plus simple, de l'invention. La figure 2 est une vue partielle en perspective d'une deuxième forme d'exécution, à deux bandes aiman- tées. La figure 3 représente un exemple de réalisation des bornes. La figure 4 représente une autre forme de réalisa- tion des bornes. La figure 5 est une vue en plan d'une troisième forme d'exécution, l'une des bandes de ferrite enlevée. La figure 6 est une vue en perspective de cette troisième forme d'exécution. La figure 7 illustre un mode d'exécution des bornes dans la troisième forme d'exécution. La figure 8 représente une variante, avec armature, de la troisième forme d'exécution. La figure 1 illustre simultanément le principe de l'invention et la forme d'exécution la plus simple de celle-ci. Sur une plaquette de ferrite 1 aimantée dans le sens de son épaisseur de manière à présenter des pôles N sur sa face inférieure et S sur sa face supé- rieure, est fixé un fil d'argent 2 au moyen de deux bagues métalliques 3 et 4 qui constituent les bornes du fusible. Le fil 2 présente, par exemple, un diamètre de 0,1 mm et une longueur de 30 mm. Selon la loi de LAPLACE lorsque ce fil est parcouru par un courant I, il est soumis à une force F sous l'effet du champ magnétique H. Selon la forme d'exécution représentée à la figure 2, le fusible est constitué de deux bandes souples 5 et -4- 6 constituées de poudre de ferrite liée par un élastomè- re, que l'on trouve sur le marché sous le nom de PLASTOFERRITE. Ces bandes sont aimantées dans le sens de leur épaisseur et s'attirent mutuellement. Elles sont fixées et maintenues écartées l'une de l'autre au moyen de deux barrettes isolantes 7 et 8 profilées en T. La bande 5 est fixée aux barrettes 7 et 8 par collage, tandis que la bande 6 est simplement retenue magnétique- ment par la bande 5. Les jambes des profils en T assu- 1O rent l'écartement des deux bandes aimantées, écartement définissant un logement dans lequel est disposé le fil d'argent 9. A ses extrémités, le fil 9 est fixé et relié galvaniquement à deux bornes qui peuvent être exécutées par exemple comme représentées à la figure 3 dans la- quelle chaque borne est constituée par une bride métal- lique 10 dont les extrémités 1Oa et lOb sont repliées autour de chacune des barrettes isolantes 7 et 8, l'ex- trémité du fil 9 étant repliée sous la bride. L'extrémi té du fil 9 pourrait également être soudé sur la bride. La bande aimantée supérieure 6 n'étant fixée par aucun moyen mécanique, elle est amovible, ce qui permet une recharge aisée du fusible. Dans le mode d'exécution représenté à la figure 4, les extrémités du fil 9 sont fixées par pincement entre deux pièces métalliques aimantées il et 12 constituant simultanément des bouchons fermant les extrémités du fusible et des bornes de contact. Considérant la figure 2, il sera également possible de pincer le fil 9 entre deux plaquettes métalliques collées respectivement sur la face supérieure de la bande 5. et sur la face- infé- rieure de la bande 6. Afin de ne pas affaiblir le champ magnétique on utilisera des métaux non ferromagnétiques, de préférence diamagnétiques. Les bandes de ferrite peuvent présenter par exemple une longueur de 50 mm sur une largeur de 10 mm et une épaisseur de 1,8 mm avec un entrefer de 1,5 mm. Il est possible d'augmenter l'efficacité de l'effet de soufflage magnétique de l'arc électrique en utilisant des barrettes isolantes telles que représentées aux figures 5 et 6. Ces barrettes isolantes 13 et 14 sont munies de dents 15 et 16 s'engageant entre les bandes de ferrite 6 et 7, ces dents formant deux peignes dont les dents sont situées l'une en face de l'autre, les cré- neaux 17 et 18 formés entre les dents constituant des chambres de refroidissement et d'extinction de l'arc. Le fil-fusible 9 est en outre maintenu mécaniquement entre ces dents, ce qui lui permet de supporter plus facile- ment des chocs mécaniques sans risque de rupture. Il a en effet été constaté que les fils de fusible selon l'art antérieur se sont cassés par simple contrainte mécanique en leur point d'attache. -Il est en outre possible de faire communiquer les chambres d'extinction avec l'extérieur par des trous 19 qui les prolongent et qui favorisent encore le soufflage de l'arc et l'expul- sion des particules métalliques. Au besoin, ces trous peuvent être obturés au moyen de bandes adhésives 20 et 21 représentées en traits mixtes. A ses extrémités, le fil 9 est pincé entre deux dents plus larges 22 et 23 des barrettes isolantes. Les extrémités du fil peuvent être reliées à des bornes par pincement ou soudure. La figure 7 illustre un exemple de connexion selon lequel le fil est replié dans une fente 24 de l'une des barret- tes et sous une bague métallique 25. Il est possible d'augmenter considérablement le champ magnétique, c'est-adire l'effet soufflant dans l'entrefer au moyen d'une armature ferromagnétique. Une telle exécution est représentée à la figure 8, en tant que variante de la forme d'exécution selon les figures 5 et 6, dans laquelle l'armature est constituée par une tôle en fer doux repliée en U. Avec cette armature il a été possible de mesurer un champ magnétique de 1200 à -6- 1300 Gauss contre un champ de 500 à 650 Gauss sans armature. Les forces agissant dans ce cas sur le fil sont relativement très élevées. En résumé, le fusible selon l'invention présente un très haut pouvoir de coupure et assure une protection quasi absolue de composants délicats, il est facile à fabriquer, il peut être rechargeable et même nettoyable. -7- REVEND ICATIONS 1. Fusible comportant un fil métallique susceptible d'être détruit par fusion en cas de surintensité, carac- térisé en ce qu'il comprend au moins un support allongé constitué au moins partiellement de ferrite, aimanté dans le sens de son épaisseur et sur lequel est disposé le fil métallique entre deux bornes. 2. Fusible selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué de deux bandes de ferrite assem- blées et maintenues écartées par deux barrettes en matière isolante. 3. Fusible selon la revendication 2, caractérisé en ce que les bandes de ferrite sont constituées par des bandes souples. 4. Fusible selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'une des bandes de ferrite est fixée par collage aux barrettes isolantes, tandis que l'autre est mainte- nue magnétiquement par attraction-par la bande collée. 5. Fusible selon l'une quelconque des revendica- tions 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la partie des barrettes isolantes située entre les bandes de ferrite est munie de dents définissant des créneaux constituant des chambres d'extinction de l'arc électrique. 6. Fusible selon la revendication 5, caractérisé en ce que le fil est pincé entre les deux rangées de dents des deux barrettes isolantes. 7. Fusible selon la revendication 5, caractérisé en ce que le fond des créneaux communique avec l'extérieur par un trou situé dans le prolongement du créneau. 8. Fusible selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 7, caractérisé en ce que les faces extérieures des bandes de ferrite sont reliées par une armature ferromagnétique.