Brevet FR2517483A1 — publié le 19830603

Fusible électrique. La présente invention concerne les fusibles, particu- lièrement mais pas exclusivement aux fusibles courants faibles, destinés à être utiliséspour la protection contre les courts- circuits et les surcharges de composants individuels d'un appareil électrique ou de l'appareil électrique lui-même. Un but de l'invention est de proposer un fusible per- fectionné d'un type dont la construction soit simple et la fabrication peu coûteuse. Suivant l'invention, le fusible comporte uniquement un organe allongé sensiblement rigide dans un matériau isolant électrique et, s'étendant sur toute la longueur et porté par cet organe, au moins une couche longitudinalement -continue d'un matériau conducteur électrique, ladite couche longitudi- nale ayant à chacune de ses extrémités une section telle qu'elle constitue une borne efficace pour le fusible, et ayant, à au moins un endroit entre ses bornes, une section qu'elle fonde ou change d'état d'une autre façon pour interrompre un circuit dans des conditions prédéterminées de surcharge ou de courts- circuits. L'organe allongé sensiblement rigide en un matériau isolant électrique peut être une barre pleine ou en forme de tube ou tout autre forme de section convenable L'organe allon- gé peut être construit dans un matériau isolant électrique or- ganique ou non organique pouvant soutenir une ou plusieurs couches d'un matériau conducteur électrique. Cette ou chacune de ces couches longitudinalement con- tinues d'un matériau conducteur électrique est de préférence une pellicule conductrice d'un métal, d'un alliage de métaux ou d'un semi- conducteur, cette pellicule pouvant être déposée sur une surface de l'organe allongé au moyen des techniques de dé- pôt des films minces ou des films épais, dépôt chimique, im- mersion, vaporisation ou plaquage électrolytique. Si l'organe allongé est de forme tubulaire, chaque couche longitudinalement continue d'un matériau conducteur électrique peut être portée sur la surface interne de l'alésa- ge dans l'organe de cette couche continue jusqu'à chaque extré- mité de l'organe et sur la surface extérieure à chaque extré- mité de l'organe pour former les bornes d'une section adéquate. Dans ce cas,-l'alésage dans l'organe allongé tubulaire peut être, au moins en partie, rempli de sable de silice ou autre isolant électrique à interruption d'arc, ce sable étant scellé dans l'alésage au moyen de bouchons d'extrémité en un matériau conducteur électrique ou isolant électrique. Comme indiqué précédemment, deux ou plusieurs couches séparées longitudinalement continues en un matériau conducteur électrique peuvent s'étendre sur toute la longueur du disposi- tif et faire partie intégrante des bornes du fusible et, de préférence dans ce cas, un ensemble de ces couches longitudi- nalement continues et espacées transversalement en un matériau conducteur électrique s'étend sur toute la longueur du fusible, et chacune de ces couches longitudinalement continues peut varier de section pour commander les caractéristiques électri- ques de fonctionnement du fusible On peut former ces couches de matériau conducteur électrique en masquant la surface de l'organe allongé avant l'application d'un matériau conducteur électrique ou une couche d'un matériau conducteur peut être découpée en forme après avoir été déposée sur une surface de l'organe allongé, par usinage, érosion ou découpe au laser. Pour utiliser l'effet de Metcalf, on peut recouvrir la surface de chacune de ces premières couches longitudinalement continues en matériau conducteur dans une zone localisée par une seconde couche en matériau conducteur, cette couche loca- lisée étant en un matériau à point de fusion plus bas que celui du matériau de la ou les premières couches La deuxième couche en matériau conducteur ayant de préférence la forme d'une bande continue circonférencielle ou périphérique qui recouvre les premières couches longitudinalement continues, à une posi- tion entre les bornes du fusible. Si chaque couche longitudinalement continue en matériau conducteur est portée sur l'extérieur de l'organe allongé, la partie de cette couche située entre les deux bornes peut être recouverte d'une couche d'unmatériau isolant que l'on peut déposer par les techniques de film mince ou de film épais, par immersion ou vaporisation Le matériau isolant de cette couche doit être constitué de telle sorte qu'il a) empêche des substances quelconques de s'échapper du fusible pendant l'interruption du circuit; b) s'accommode des vaporisations de métaux, des plasmas et des gaz ionisés libérés par la fusion de la ou de chaque cou- che continue longitudinale en matériau conducteur et l'amorçage de l'arc; c) présente une surface interne relativement froide sur laquelle les métaux vaporisés puissent se condenser, et d) se combine avec les métaux vaporisés et les produits de l'amorçage de l'arc pour former un matériau isolant pour éteindre l'arc et remplacer la piste conductrice de la ou de chaque couche longitudinalement continue en matériau conducteur par un matériau isolant électrique permanent; pour ce faire, le matériau isolant de la couche isolante sus-jacente peut com- porter des inclusions gazeuses ou des vides. De plus, le matériau du corps allongé peut contribuer à ou remplir les fonctions b), c) et d). Le matériau isolant de la couche isolante de recouvre- ment peut être de nature telle qu'il change de couleur ou d'as- pect extérieur, quand le fusible a fonctionné, pour fournir une indication du fonctionnement du fusible. Les matériaux isolants électriquespouvant convenir à la réalisation de l'organe allongé sensiblement rigide sont les céramiques telles que la porcelaine; le verre-; le papier, tissus ou les matériaux sensiblement rigides à base de toile-; les rési- nes thermoplastiques ou thermodurcissables; le mica ou autre minéraux naturels dérivés isolants électriques; et les combinai- sons de ces matériaux, par exemple les matières plastiques ren- forcées par des fibres ou les papiers et tissus imprégnés de résine La ou chaque couche conductrice longitudinale est-de préférence en argent, mais peut également être en aluminium, an- timoine, béryllium, bismuth, cadmium, chrome, cuivre, or, in- dium, fer, plomb, magnésium, nickel, étain, zinc, ou un alliage quelconque de deux ou plus de ces métaux. Si la ou chaque couche conductrice longitudinalement continue est en argent, la seconde couche en matériau conduc- teur recouvrant la surface de la-première ou de chaque couche conductrice longitudinalement continue en une zone localisée de la première couche, sera de préférence en étain mais peut être en bismuth, cadmium, indium, plomb, zinc, ou en un alliage quelconque de deux ou plus de ces métaux, du moment que le métal ou l'alliage employé possède un point de fusion plus bas que le métal ou l'alliage de la ou des première couches. L'invention est illustrée par la description, à titre d'exemple, de huit modes de réalisation du fusible perfectionné, avec références aux dessins annexés, parmi lesquels: les figures 1 et 2 sont des vues en perspective de deux modes de réalisation du fusible dans lesquelles l'organe allongé sensiblement rigide est de forme pleine; les figures 3 et 4 sont des vues en perspective, avec arraché partiel, de deux réalisations du fusible sur lesquelles l'organe allongé sensiblement rigide est de forme tubulaire, et les figures 5 à 8 sont des vues en perspective de - quatre réalisations du fusible sur lesquelles l'organe allongé sensiblement rigide est de forme pleine. Le fusible montré à la figure 1 consiste uniquement en une barre 1 sensiblement rigide en porcelaine de section circulaire dont la surface périphérique extérieure porte une couche 2 en argent longitudinalement continue A chaque extré- mité de cette barre 1, l'épaisseur de la couche 2 longitudinale est augmentée pour constituer une borne effective 3 au fusible. Le fusible montré à la figure 2 consiste uniquement en une barre 11 sensiblement rigide en porcelaine de section rectangu- laire dont la surface extérieure est recouverte par une couche 12 en argent longitudinalement continue, dont l'épaisseur aug- mente à chaque extrémité de la barre pour constituer une borne effective 13 au fusible. Le fusible montré à la figure 3 consiste uniquement en un organe 21 tubulaire sensiblement rigide en porcelaine de section circulaire portant sur la-surface intérieure de l'alé- sage dans l'organe tubulaire une couche 22 d'argent longitudi- naleuient continue qui se prolonge sur chaque face 24 d'extré- mité de l'organe tubulaire et sur la surface extérieure de l'organe tubulaire à chaque extrémité pour former les bornes 23 de section adéquate Le fusible montré à la figure 4 con- siste uniquement en un organe 31 tubulaire sensiblement rigi- de en porcelaine de section rectangulaire portant sur la sur- face intérieure de l'alésage dans l'organe tubulaire une cou- che 32 d'argent longitudinalement continue A chaque extrémité de l'organe tubulaire 31, la couche 32 longitudinalement con- tinue sur les facesd'extrémité 34 de l'organe tubulaire et sur la surface extérieure de celui-ci pour former les bornes 33 de section adéquate Dans chacun des fusibles montrés aux fi- gures 3 et 4, l'alésage de l'organe tubulaire peut être rempli au moins partiellement avec du sable de silice, ce sable étant scellé à l'intérieur de l'alésage au moyen de bouchons d'ex- trémité (non représenté) en un matériau conducteur ou isolant électrique engagés à force dans les extrémités de l'alésage de l'organe tubulaire. La couche longitudinale d'argent de chacun des fusibles montrés aux figures 1 à 4 possède, sur la partie de sa longueur comprise entre les bornes du fusible, une section telle qu'elle fond pour interrompre un circuit dans des conditions de sur- charge ou de court-circuit prédéterminées. Le fusible montré à la figure 5 consiste uniquement en une barre 41 sensiblement rigide en porcelaine de section cir- culaire portant sur sa surface extérieure un ensemble de cou- ches longitudinalement continues et espacées transversalement, en argent et faisant corps avec les couches continues périphé- riques en argent constituant les bornes effectives 43 du fusi- ble à chaque extrémité de la barre Chaque couche 42 longitu- dinalement continue comporte, en des endroits espacés sur sa longueur, des ouvertures 45 o la barre 41 est mise à nu et o la section de la couche est réduite pour commander les carac- téristiques de fonctionnement du fusible Le fusible montré à la figure 6 consiste uniquement en une barre 51 sensiblement rigide en porcelaine de section rectangulaire portant sur toute sa longueur une couche 52 longitudinalement continue en argent dont l'épaisseur, à chaque extrémité de la barre, est augmentée pour former une borne effective 53 du fusible La partie de la couche 52 longitudinalement continue sur chaque grande face de la barre 51 comporte un ensemble d'ouverture espacées délimitant des parties espacées longitudinalement de la couche o sa section est réduite pour commander les caractéristiques électriques de fonctionnement du fusible. Le fusible montré à la figure 7 consiste uniquement en une barre 61 sensiblement rigide en porcelaine de section cir- culaire portant sur toute sa longueur un ensemble de couches 62 en argent longitudinalement continues et espacées trans- versalement A chaque extrémité du fusible, les couches 62 intégrées aux couches continues périphériques d'argent consti- tuant une borne effective 63 du fusible En un endroit situé entre les bornes 63 du fusible, une bande 66 continue périphé- rique en étain recouvre les couches 66 longitudinalement con- tinues, le matériau de la bande continue périphérique ayant un point de fusion plus bas que celui du matériau des couches 62 longitudinalement continues Le fusible montré à la figure 8 consiste uniquement en une barre 71 sensiblement rigide en porcelaine de section rectangulaire portant sur toute sa sur- face extérieure une couche 72 longitudinalement continue en argent dont l'épaisseur augmente à chaque extrémité de la barre pour former une borne effective 73 du fusible En un endroit situé entre les bornes 73, une bande 76 continue périphérique en étain recouvre la couche 72 longitudinalement continue, le matériau de la bande 76 ayant un point de fusion plus bas que celui du matériau de la couche 72 longitudinalement continue. Chaque couche 62 longitudinale en argent du fusible montré à la figure 7 et la couche 72 longitudinale en argent du fusible montré à la figure 8 possèdent, au moins dans la zone recouverte par les bandes 66 ou 76, une section telle qu'elles fondent pour interrompre un circuit dans des conditions pré- déterminées de surcharge ou de court-circuit. Dans chaque fusible montré aux figures 1, 2 et 5 à 8, les couches conductrices situées entre les bornes du fusible peuvent être recouvertes par une couche d'un matériau isolant pouvant être déposé par les techniques de films minces ou de films épais, par immersion ou vaporisation. Chacun des fusibles montrés aux figures 1 à 8 peut avoir des bornes en métal ou alliage de métaux (non représentées) formées séparément et engagées sur les parties extrêmes inté- grées de la ou les couches longitudinalement continues en un matériau conducteur, et/ou on peut augmenter l'épaisseur des parties extrêmesintégrées de la ou les couches conductrices longitudi- nalement continues en recouvrant celles-ci d'une couche locale en un matériau conducteur qui est différent du matériau conduc- s teur de la ou des couches longitudinalement continues mais compatible avec ce matériau et éventuellement moinx coûteux. Par exemple, si les parties extrêmes d'une seule pièce sont en argent, leur épaisseur peut être accrue en les recouvrant d'une couche locale de cuivre. Les fusibles de la présente invention conviennent spé- cialement, mais pas exclusivement, à une utilisation comme fu- sibles HRC Ils sont de construction plus simple et donc moins coûteuse que les fusibles HRC conventionnels présentés et uti- lisés jusqu'à présent. REVENDICATIONS 1 Fusible caractérisé par le fait qu'il consiste uniquement en une organe ( 1, 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71) allon- gé sensiblement rigide en un matériau isolant électrique, et au moins une couche ( 2, 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72) longitudi- nalement continue en matériau conducteur, s'étendant sur toute la longueur et portée par cet organe, la ou chaque couche lon- gitudinale ayant à chacune de ses extrémités une section telle qu'elle constitue une borne ( 3, 13, 23, 33, 43, 53, 63, 73) effective du fusible, et, en au moins un endroit entre ses bornes, ayant une section telle qu'elle fond ou change d'état d'une autre façon pour interrompre un circuit dans des condi- tions prédéterminées de surcharge ou de court-circuit. 2 Fusible suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe ( 21, 32) allongé sensiblement rigide est de forme tubulaire et que la ou chaque couche ( 22, 32) longi- tudinalement continue, en matériau conducteur, est portée par la surface intérieure de l'alésage de l'organe, la ou chaque couche longitudinale se prolongeant à chacune de ses extrémi- tés sur la face extrême de l'organe et sur la surface extérieu- re de celui-ci pour former une borne ( 23, 33) effective du fusible. 3 Fusible suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'alésage dans l'organe ( 21, 32) allongé tubulaire est au moins en partie rempli de sable de silice ou autre is-o- lant électrique à interruption d'arc, ce sable étant scellé dans l'alésage au moyen de bouchons d'extrémité. 4 Fusible suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'un ensemble de couches ( 2, 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72) séparées, longitudinalement continues et espacées transversalement, en matériau conducteur s'étendent sur toute la longueur et son intégrées aux bornes ( 3, 13, 23, 33, 43, 53, 63, 73) du fusible, chacune de ces cou- ches longitudinalement continues ayant une section qui varie pour commander les caractéristiques électriques de fonctionne- ment du fusible. Fusible suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'une deuxième couche en matériau conducteur recouvre la surface de la ou de chaque première couche ( 2, 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72} longitudinale- ment continue en matériau conducteur dans une zone localisée de cette ou de chacune de ces premières couches longitudinalement continues, cette couche localisée étant en un matériau dont le point de fusion est plus bas que celui du matériau de la ou des premières couches. 6 Fusible suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que la deuxième couche en matériau conducteur se pré- îo sente sous la forme d'une bande ( 66, 76) continue périphérique recouvrant la première couche longitudinalement continue, ou d'une bande discontinue périphérique recouvrant les premières couches longitudinalement continues, en un endroit situé entre les bornes ( 63, 73) du fusible. 7 Fusible suivant une quelconque des revendications 1, 4, 5 ou 6, dans lequel la ou chaque couche ( 2, 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72) longitudinalement continue en matériau conduc- teur est portée par la surface extérieure de l'organe allongé, caractérisé par le fait que la partie de la ou de chaque couche longitudinalement continue en matériau conducteur qui s'étend entre les bornes ( 3, 13, 23, 33, 43, 53, 63, 73) est recouverte d'une couche d'un matériau isolant. 8 Fusible suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que le matériau isolant de la couche isolante de recou- vrement est d'une nature telle qu'il change de couleur ou d'aspect extérieur, quand le fusible a fonctionné, pour fournir une indication du fonctionnement du fusible. 9 Fusible suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'épaisseur de chacune des parties extrêmes intégrées de la ou les couches ( 2, 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72) longitudinalement continues en matériau con- ducteur est augmentée par une couche locale de recouvrement en matériau conducteur qui est différent du matériau conducteur recouvert de la ou des couches continues longitudinales mais qui est compatible avec ce matériau. Fusible suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que des bornes formées sé- parément en métal ou alliage de métaux sont engagées sur les parties extrêmes intégrées de la ou des couches longitudinale- 10. ment continues en matériau conducteur. 11 Fusible suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'organe ( 1, 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71) allongé sensiblement rigide est fabriqué dans un matériau inorganique isolant électrique. 12 Fusible suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la ou chaque couche ( 2, 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72) longitudinalement continue enmatériau conducteur est un film conducteur en métal, alliage de métaux ou semi-conducteur.