Brevet FR2515421A1 — publié le 19830429

La présente invention concerne les coupe-circuit et plus particulièrement un protecteur thermique ou fusible thermosensible qui coupe son circuit électrique non pas sous l'effet d'une surintensité du courant qui le parcourt mais lorsqu'il est échauffé au-dessus d'une température prédéterminée. De tels protecteurs ou fusibles thermosensibles sont utilisés dans les installations électriques pour protéger des appareils contre leur endommagement par la coupure du courant lorsque l'appareil est surchauffé. Les figures 1 et 3 représentent un fusible thermosensible de l'art antérieur a l'état intact et après rupture. Il comprend une enveloppe cylindrique ou étui 10 en métal fermé a une extrémité et ouvert a l'autre. L'extrémité fermée est reliée de manière fixe l un fil ou conducteur 11 extérieur a l'étui 10. Dans l'extrémité ouverte de l'étui est ajustée une pièce de traversée ou traversée 12 en maté- riau non conducteur supportant un conducteur 14 dépassant coaxialement- l'extérieur de l'étui 10.L'extrémité 15 du conducteur 14 située a l'intérieur de l'étui est arrondie pour établir un contact avec le fond d'une coupelle 17 en matériau conducteur. llabituellement, l'étui 10 est fermé hermétiquement par une résine synthétique 13 déposée sur la traversée 12. Une substance organique 16 fondant a une température déterminée remplit l'étui 10 de son fond jusqu'a un certain niveau et un disque séparateur 19 de plus petit diamètre que le diamètre inté rieur de l'étui 10 est placé sur la substance organique 16. Le bout arrondi 15 du conducteur 14 est entouré d'un ressort 18 comprimé entre la traversée 12 et le fond de la coupelle 17, comme représenté figure 1. Un autre ressort 20, qui est plus fort que le ressort 18, est comprimé entre le disque 19 et le fond de la coupelle 17, également comme représenté figure 1. La figure 2a montre plus nettement que la face externe du fond 17a de la coupelle est inclinée par rapport A l'axe de la coupelle pour produire l'inclinaison de celle-ci lorsqu'elle est pressée contre le bout arrondi 15 du conducteur 14 par le ressort 20. Le bord de l'extrémité ouverte de la coupelle 17 est de ce fait appliqué contre la paroi interne de l'étui 10 et est ainsi mis en contact électrique avec elle. Tant qu'il est intact, le fusible établit une liaison électrique entre les conducteurs 11 et 14 par l'etui 10 et la coupelle 17, comme représenté figure 1. Lorsque le fusible est échauffé jusqu une certaine température, la substance organique 16 fond brusquement, de sorte que le ressort 18 peut se détendre et que la coupelle 17 est écartée du bout arrondi 15 du fil 14, ce qui correspond A la coupure du circuit électrique, comme représenté figure 3. Le fusible thermosensible décrit ci-dessus fait l'objet du modele d'utilité japonais Jikkaisho 54-174875 soumis 9 l'inspection Publique, selon lequel la température de rupture du fusible peut etre ajustee avec une grande précision la température désirée parce que le point de fusion de la substance organique est tres stable. Ce fusible a néanmoins les inconvénients décrits ci-après. Comme le ressort 18 est disposé partiellement dans la coupelle 17, son diamètre extérieur doit être plus petit que le diamètre intérieur de la coupelle. Le diamètre intérieur du ressort 18 devient ainsi relativement petit, de sorte qu'il ne reste plus qu'une petite distance entre le bout arrondi 15 du conducteur 14 et le ressort 18. La tension de claquage entre le bout arrondi 15 et le ressort est de ce fait relativement basse. Pour obtenir une certaine rigidité diélectrique entre les conducteurs ll et 14 après la rupture du fusible, les dimensions du fusible ne peuvent donc pas être réduites a volonté. De plus, du point de vue-structurel, la coupelle 17 doit entre assez grande pour recevoir le ressort 18 et sa paroi latérale doit être suffisamment épaisse et résistante pour conserver sa forme sous la pression exercée sur elle par l'application contre la paroi interne de l'étui 10. Un autre inconvénient est que, dans la fabrication, la petite coupelle 17 freine la production, en particulier parce que l'insertion du ressort 18 dans la coupelle n'est pas facile. La coupelle 17 doit en plus être positionnée correctement dans l'étui avec son extrémité ouverte dirigee vers la traversée 12. Les figures 2b et 2c représentent d'autres types de coupelles 17 de l'art antérieur. En cas d'utilisation de la coupelle de figure 2b, le contact entre la coupelle et la paroi interne de l'étui 10 se fait souvent mal, ou pas du tout, du fait que le ressort 18 destiné i provoquer l'inclinaison est plus faible que le ressort 20. En cas d'emploi de la coupelle de la figure 2c, à la rupture du fusible, le bord de l'extrémité ouverte de la coupelle 17 pousse une partie intermédiaire du ressort 18 vers le bout arrondi 15, ce qui diminue la rigidité diélectrique. En fait, aucune des coupelles des figures 2b et 2c supprime les inconvénients décrits ci-dessus. D'autres fusibles thermosensibles sont décrits dans les demandes de modèle d'utilité japonais soumises a l'inspection Publique Jikkaisho 54-181276 et Jikkaisho 55-111138. L'invention vise donc apporter un protecteur thermique ou fusible thermosensible comme défini au début mais qui supprime les inconvénients décrits ci-dessus, qui puisse être réalise sous une très petite taille et avec une rigidité diélectrique élevée, dont la construction soit simple et qui puisse facilement être fabriqué écono- miquement. Le fusible thermosensible selon l'invention possède une enveloppe ou étui en matériau conducteur étectrique, ayant une forme allongee avec une extrémité ouverte et une extrémité fermée. Un premier conducteur est relié a l'extrémité fermée de l'étui. Une substance fusible qui est a l'état solide au-dessous d'une certaine température et à l'état liquide au-dessus d'une certaine température remplit l'étui b l'état solide de l'extrémité fermée jusqu'a un niveau intermédiaire de l'étui. Une traversée en matériau électriquement non conducteur est fixée dans l'extrémité ouverte de l'étui et un second conducteur supporté par la traversée pénètre par une extrémité dans l'étui, sur l'axe longitudinal de celui-ci, et dépasse par son autre extrémite l'extérieur de l'étui. Une pièce de contact faite ou recouverte de matériau électriquement conducteur est disposée mobile dans l'étui. La pièce de contact présente une première face extrême et une seconde face extrême situées aux extrémités opposées de la pièce de contact et dont l'une au moins forme un angle autre que 90 avec un axe de la pièce de contact passant par les centres des faces extrêmes. La première face extreme est située du coté de la substance fusible et la seconde est dirigée vers la traversée.Le fusible comprend en outre un premier ressort hélicoïdal disposé dans l'étui entre la substance fusible et la première face extrême de la pièce de contact pour pousser cette dernière contre l'extrémité intérieure du second conducteur, ainsi qu'un second ressort helicordal, plus faible que le premier ressort, qui est disposé dans lsetui entre la traversée et la seconde face extrême de la pièce de contact pour écarter celle-ci de l'extrémité intérieure du second conducteur. Les deux ressorts confèrent a la pièce de contact un couple de basculement par rapport à l'extrémité intérieure du second conducteur, ce qui provoque l'etablissement d'un circuit électrique entre les deux conducteurs par l'étui et la pièce de contact.Lorsque la substance fusible fond audessus de la température prédéterminée, elle permet au premier ressort de se détendre, donc de diminuer la pression avec laquelle il applique la pièce de contact contre l'extrémité intérieure du second conducteur, de sorte que le second ressort peut écarter la pièce de contact de cette extrémité du second conducteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels les figures 1 et 3 sont des coupes axiales d'un fusible thermosensible de l'art antérieur, figure 1 montrant le fusible intact et figure 3 le montrant après rupture ;; les figures 2a, 2b et 2c sont des coupes axiales a plus grande échelle de différents types de coupelles utilisées dans les fusibles thermosensibles de l'art antérieur (ces figures comme les figures 1 et 3 ont été décrites dans ce qui précède) la figure 4 est une coupe axiale d'un fusible thermosensible d'un exemple de realisation de l'invention la figure 5 est une vue de côté d'une partie d'une barre cylindrique d'ou sont coupées les pièces de contact utilisées dans les fusibles thermosensibles comme celui de la figure 4 ; la figure 6 est une representation à plus grande échelle d'une partie de la figure 4 ; et la figure 7 est une coupe axiale semblable a la figure 4, montrant en particulier la disposition des différents éléments après la rupture du fusible, lequel comprend en outre une pièce de contact légèrement différente. Comme on peut le voir sur la figure 4, un fusible thermosensible selon l'invention possède un étui 21 en matériau d'un coefficient de conductivité électrique élevé, notamment en laiton, qui est fabrique par un quelconque procédé d'emboutissage connu. L'étui 21 est cylindrique et possède une extrémité ouverte 22, tandis que l'autre est fermée par un fond 21a présentant un petit trou au centre. Une extrémité d'un fil de raccordement électrique ou conducteur 23 est serti ou rivé dans le fond 21a au droit du petit trou. A partir du fond 21a, le conducteur 23 s'eloigne de l'étui 21 sensiblement a angle droit par rapport au plan du fond 21a. L'extrémité 22 de l'étui est fermée par une traversée 24 en matériau isolant, en résine synthétique ou ceramique par exemple. Une partie axiale 24a de la traversée affecte la forme d'un disque, dont le diamètre est légèrement plus grand que le diamètre intérieur d (figure 6) de l'étui 21 lorsque la traversée se trouve a l'extérieur de l'étui. L'autre partie axiale 24b de la traversée forme un cône tronque qui se retrecit en s'éloignant de la partie discorde 24a et qui définit avec celle-ci un épaulement a la transition entre elles. La traversée 24 possède un trou traversant, situé sur son axe, pour la réception d'un fil de raccordement électrique ou conducteur 25, lequelle possède une extrémité intérieure arrondie formant une tête 26 situee au bout de la partie tronconique de la traversée 24. Le conducteur 25 s'etend vers l'extérieur b partir du centre de la face extrême de la partie discorde 24a. A l'insertion de la traversée 24 supportant le conducteur 25 dans l'étui 21, avec la partie tronconique 24b dirigée vers l'intérieur de l'étui, la partie discorde 24a s'emboîte avec serrage, sur toute son épaisseur k, dans la paroi interne de l'étui 21. Après la mise en place de la traversée 24 avec le conducteur 25, le bord de l'extrémité ouverte de l'étui est rabattu vers l'interieur, afin d'empêcher l'expulsion de la traversée 24, et une résine, une résine époxy 27 par exemple, est déposée sur la traversée et le bord de l'étui a l'extrémité 22 pour fermer l'étui 21 hermétiquement. L'étui 21 est rempli, d'une épaisseur h a partir du fond, avec une substance organique 29 qui fond au-dessus d'une certaine température. Un disque séparateur 35 dont le diamètre est plus petit que le diamètre intérieur d de l'étui est disposé sur celte substance organique solide et un ressort hélicoïdal de compression 34 s'appuie par une extrémité sur le disque 35. L'homme de l'art comprendra que le disque séparateur 35 est prévu pour empêcher le ressort 34 de s'enfoncer dans la substance organique 29. L'autre extrémité du ressort est en appui sur une pièce de contact 31 décrite ci-après. Comme le montre la figure 5, la pièce de contact 31 est coupée d'une barre cylindrique 32 de matériau conducteur électrique, par exemple d'une barre d'argent, de cuivre ou de laiton, dont le diamètre est plus petit que le diamètre intérieur d de l'étui 21, de sorte que les faces coupées 31a, 31b sont parallèles et forment un angle e inférieur a 90" avec l'axe de la barre 32. Comme on peut le voir sur la figure 4, la face coupée ou face extrême 31b de la pièce de contact 31 reste en contact avec l'extrémité du ressort comprimé 34, comme indiqué ci-dessus > tandis que l'autre face coupée 31a est maintenue en contact avec la tette 26. Un autre ressort hélicoïdal 33 dont le diamètre extérieur est légère- ment plus petit que le diamètre intérieur de l'étui 21 est comprimé entre la face coupée 31a et l'épaulement de la traversée 24. Une partie intermédiaire du ressort 33 entoure la partie tronconique 24a de la traversée. I1 est noter que, la position représentée figure 4, la poussée exercée vers le droite sur la pièce de contact 31 par le ressort 34 est plus forte que la poussée que le ressort 33 exerce vers la gauche sur cette même pièce. Par conséquent, a l'état normal, c'est-a-dire tant que la temperature du fusible thermosensible est inférieure a la température prédéterminée, la substance organique 29 reste l'état solide, de sorte que la pièce de contact 31 reste en contact avec la tête 26, exactement au point 26a, comme cela ressort le mieux de la figure 6. Comme la face extrême 31a de la pièce de contact 31 est orientée obliquement, la poussée du ressort 33 sur cette face est maximale au point 36 où la distance entre la face 31a et l'épaulement de la traversée 24 est la plus courte. De façon analogue, la poussée du ressort 34 est maximale au point 37 où la distance entre la face extrême oblique 31b et le disque séparateur 35 est la plus courte. Sur la pièce de contact 31 est ainsi exercé un couple de basculement autour du point 26a, dans le sens indiqué par la flèche 38. Les bords a angles aigus de la pièce de contact 31 sont de ce fait pressés contre la paroi interne de l'étui 21 > ce qui assure un bon contact électrique entre la pièce 31 et l'étui. Par contre, quand le fusible est échauffé au-dessus de la température prédéterminée, la substance organique 29 fond et permet ainsi aux ressorts 33 et 34 de se'détendre, comme représenté figure 7. Lors de cette détente, la poussée du ressort 33 sur la pièce de contact 31 au droit de la tête 26 devient plus forte que la poussée du ressort 34 agissant en sens contraire sur la pièce 31, laquelle occupe la position de la figure 6 au début de la fusion de la substance 29 et de la détente des ressorts. Le ressort 33 écarte de ce fait la pièce 31 de la tête 26, ce qui coupe la liaison électrique entre elles, c'est-adira la liaison entre la pièce 31 et le conducteur 25. Comme le ressort 33 possède le plus grand diamètre possible compatible avec sa disposition dans l'étui 21, la distance entre ce ressort et la tête 26 est relativement grande, ce qui accroît la tension de claquage entre eux comparativement aux fusibles thermosensibles conventionnels. Selon un mode de réalisation préféré, la pièce de contact 31 est dimensionnée et conformée de manière que l'angle a entre l'axe 40 de l'étui 21 et une ligne 39 reliant les bords a angles aigus de la piece de contact soit égal ou inférieur 450 pour que la pièce de contact 31 puisse être écartée en douceur de la tette 26, sans qu'elle risque de se bloquer dans l'étui 21 par ses bords vifs. Au lieu de former la pièce de contact 31 de la manière qui vient d'être décrite, il est possible aussi d'arrondir les bords a angles. aigus, par meulage par exemple, comme représenté figure 7, pour garantir le glissement convenable de la pièce 31 dans l'étui. Le diamètre P de la pièce de contact 31 doit être aussi grand que possible, dans les limites dictées par la mobilité de la pièce 31 dans l'étui 21, et son épaisseur t, mesurée entre les faces extrêmes 31a et 31b, doit être aussi petite que possible du point de vue de la diminution des dimensions du fusible. Selon un mode de réalisation préféré, la pièce de contact 31 et/ou la surface interne de l'étui 21 peut être revêtue d'un métal précieux, d'or ou d'argent par exemple, afin de réduire la résistance de contact entre la pièce 31 et l'étui 21 ou entre la pièce 31 et la tête 26. La piece de contact 31 etant obtenue par simple coupe ou tronçonnage d'une barre cylindrique, elle peut être produite en moins d'opérations et a moindre frais que les pièces de contact conventionnelles telles que les coupelles décrites au début. De plus, comme la pièce de contact possède un axe de symétrie, le fusible thermosensible selon l'invention peut être fabriqué par des opérations simples. Du fait que l'espace entre le ressort 33 et la tête 26 après la rupture du fusible est relativement grand, il est en outre possible de fabriquer un fusible compact compte tenu de sa tension de claquage nominale. I1 est encore a noter que, pour obtenir le contact entre la pièce 31 et la surface interne de l'étui 21 a l'état normal, c'est a-dire tant que le fusible est intact, il n'est pas necessaire que les deux faces extrêmes 31a et 31b soient orientees obliquement par rapport a l'axe de la barre 32. Par exemple, il est possible que seulement l'une des deux faces soit oblique et que l'autre soit perpendiculaire à l'axe de la barre 32. Il est possible-encore que les deux faces extrêmes 31a, 31b aient des obliquités différentes. La section droite de la pièce de contact peut aussi être autre que circulaire ; elle peut notamment être ovale ou polygonale, a condition que la pièce puisse convenablement être disposée et déplacée dans un étui. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et l'homme de l'art pourra y apporter diverses modifications, sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Fusible thermosensible de protection thermique d'appareils electriques, comprenant une enveloppe ou etui électriquement conducteur de forme allongée et ayant une extrémité ouverte et une extrémite fermée, un premier conducteur relié a ltetui, une substance fusible remplissant l'étui a l'état solide de son extrémité fermée jusqu' un niveau intermédiaire, la substance fusible étant solide au-dessous d'une température déterminée et liquide au-dessus d'elle, une traversee électriquement isolante fixée dans l'extrémité ouverte de l'etui, un second conducteur suppDrté par la traversée, pénétrant coaxialement dans l'étui par une partie extrême et s'éten dant par sa partie restante a l1extérieur de étui, de même qu'une pièce de contact, un premier ressort hélicoedal et un second ressort hélicoSdal plus faible disposés dans l'étui, le premier ressort entre la substance fusible et la pièce de contact et le second ressort entre la pièce de contact et la traversée, caractérisé en ce que la pièce de contact (31) est faite ou recouverte d'un materiau conducteur électrique et présente une première face extrême (31b) et une seconde face extrême (31a) situées sur des côtés opposés de la pièce de contact et dont l'une au moins forme un angle (e) différent de 900 avec l'axe de la pièce de contact passant par les centres des faces extrêmes, la pièce de contact étant disposée mobile dans l'étui (21),avec sa première face extrême (31b) tournée vers la substance fusible (29) et sa seconde face extrême (3 la) tourne vers la traversée (24), le premier ressort (34) poussant la pièce de contact (31) contre l'extrémité intS- rieure (26) du second conducteur (25), le second ressort (33) tendant à ecarter la pièce de contact de cette extremite, en ce que les deux ressorts (34, 33) produisent un couple qui fait basculer la pièce de contact sur ltextremité intérieure (26) du second conducteur et contre la paroi interne de l'étui, ce qui établit un contact électrique entre le premier (23) et le second conducteur (25) par l'étui (21) et la pièce de contact (31), et en ce que la fusion de la substance fusible (29)t provoque la détente du premier ressort (34), la diminution de la poussée de ce ressort sur la pièce de contact (31) et l'écartement de cette pièce de l'exLremi.e (26) du second conducteur pcr le second ressort (33). 2. Fusible selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux faces extrêmes (31b, 31a) de la pièce de contact forment un angle (e) différent de 90 avec l'axe de la pièce de contact. 3. Fusible selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux faces extrêmes (31b, 31a) sont parallèles. 4. Fusible selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que la substance fusible (29) est une substance organique. 5. Fusible selon l'une quelconque des revendications 1 9 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élément séparateur (35) entre la substance fusible (29) et le premier ressort hélicotdal (34). 6. Fusible selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le second ressort hélicoïdal (33) possède un diamètre extérieur aussi grand que possible dans les limites de la disposition libre de ce ressort dans l'étui (21). 7. Fusible selon l'une quelconque des revendications 1 a & caractérisé en ce que l'extrémité d'étui (22) et la traversée (24) fixée dans cette extrémité sont recouvertes d'une matière d'étanchéité pour la fermeture hermétique de l'étui (21). 8. Fusible selon l'une quelconque des revendications 1 a 7, caractérisé en ce que l'étui (21) est cylindrique. 9. Fusible selon la revendication 8, caractérisé en ce que la pièce de contact (31) est formée d'une barre cylindrique (32). 10. Fusible selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'angle (a) entre l'axe (40) de l'étui cylindrique (21) et une ligne (39) reliant les bords a angles aigus de la pièce de contact (31) est plus petit que 45". 11. Fusible selon l'une quelconque des revendications 1 10, caractérisé en ce que l'extrémité intérieure (26) du second conducteur (25) est arrondie. 12. Fusible selon l'une quelconque des revendications 1 a 11, caractérisé en ce que le bord ou les bords a angle aigu de la pièce de contact (31) est arrondi ou sont arrondis.