Brevet FR2553932A1 — publié le 19850426

La présente invention concerne un nouveau fusible électrique perfectionné pour la protection de circuits et, plus particulièrement, un fusible à retard dont la caractéristique de courtcircuit est améliorée et la température de fonctionnement réduite. La particularité des fusibles à retard est de permettre à un courant d'appel ou de pointe en surcharge de passer dans le fusible sans couper le circuit ou faire sauter le fusible Cependant, de tels fusibles doivent sauter sous l'effet de surcharges de courant constantes relativement modérées. Les fusibles à retard sont utiles pour protéger les circuits de différents types de moteurs, d'appareils de radio ou de télévision et d'autres dispositifs électriques et électroniques qui sont sujets à de grandes pointes de courant quand on branche la source pour alimenter le dispositif Un instant après le branchement à la source 15 d'alimentation, ces dispositifs retrouvent généralement leur état de fonctionnement normal et l'intensité relativement constante du courant normal qui y passe est considérablement plus faible que lors de la pointe de courant Dans un tel dispositif, il n'est pas souhaitable que le fusible saute trop rapidement lors du branchement à la 20 source, mais, au contraire, qu'un retard soit prévu avant la fusion. On a essayé plusieurs fois de concevoir des fusibles à retard appropriés Par exemple, le brevet US-A-3 869 689 décrit un fusible comportant un fil isolé enroulé fermement autour d'un fil à résistance La fusion de l'isolant joue un r 8 le dans le fonctionnement de 25 ce fusible Du fait de la difficulté de contr 8 ler la fusion de l'isolant, on ne peut déterminer précisément le fonctionnement du fusible. Un autre fusible à retard est décrit dans le brevet US-A-4 237 440 Il comporte deux noyaux en matériau isolant avec une 30 configuration en 8 Le retard est obtenu en augmentant le diamètre et la longueur de l'unique fil Cependant, le processus pour enrouler un fil unique autour d'une paire de noyau est encombrant, difficile et relativement cher. Un fusible comportant un fil enroulé autour d'un autre est 35 décrit dans le brevet US-A-3 267 238 Les deux fils sont en matériaux différents et l'un des deux est enroulé autour de l'autre afin d'obtenir un contact continu entre les deux fils Le premier fil a 2 2553932 une forte résistance et un faible coefficient de conduction thermique, et le second a une faible résistance afin d'obtenir un effet de retard Cependant, l'utilisation de ces deux fils gainés dif férents augmente la complexité et le coût du fusible. Dans le brevet US-A-4 057 774, un fil fusible est recouvert d'un second fil et le fil en cordon obtenu est enroulé en spirale sur un élément en forme de tige très conducteur de la chaleur qui agit comme puits de chaleur pour produire un retard Un tel dispositif peut également être difficile à fabriquer, d'o un prix de revient 10 élevé. Un fusible à retard avec un fil unique enroulé autour d'un noyau en fibre de verre est décrit dans le brevet US-A-4 177 444 Un enroulement semblable d'un fil unique sur un noyau en fibre est décrit dans le brevet US-A-3 845 439 Un fil d'argent unique et très 15 fin enroulé sur un noyau est décrit dans le brevet US-A-3 858 142 et un fusible similaire est décrit dans le brevet US-A-4 189 696 Un fusible comportant un fil unique enroulé autour d'un noyau, mais avec des écartements des spires différents, est décrit dans le brevet US-A-4 034 329 Un fusible identique, mais de section cruciforme, en 20 combinaison avec un fusible témoin est décrit dans le brevet US-A-3 614 699 Des fusibles comportant un fil unique dénudé ou gainé enroulé sur un noyau sont encore décrits dans le brevet US-A-1 629 266 et le brevet GB-A-77 125 Le principe de fonctionnement de ces fusibles comportant un fil unique enroulé sur un noyau 25 est que le retard est obtenu en augmentant la longueur et le diamètre du fil, et, par conséquent, la masse Cependant, on affecte par là même la caractéristique de court-circuit. Un objet de la présente invention consiste à prévoir un nouveau fusible à retard perfectionné. Un autre objet de la présente invention consiste à prévoir un nouveau fusible perfectionné avec une caractéristique de courtcircuit améliorée. Un autre objet de la présente invention consiste à prévoir un nouveau fusible perfectionné avec des températures de fonctionnement 35 réduites. Un autre objet, encore, de la présente invention consiste à prévoir un nouveau fusible à retard perfectionné qui soit facile à 3 2553932 fabriquer et d'un coût raisonnable. En bref, la présente invention a pour objet un nouveau fusible à retard perfectionné comportant un boîtier tubulaire en matériau isolant Le boîtier comporte une première et une seconde extrémité 5 ouvertes Une première et une seconde virole sont montées sur les première et seconde extrémités, respectivement Un noyau cylindrique allongé en céramique avec un premier fil court courant sur toute sa longueur est disposé à l'intérieur du boîtier tubulaire, avec ses extrémités respectivement fixées aux viroles par un matériau électri10 quement conducteur tel que de la soudure Un second fil plus long est enroulé en spirale sur l'ensemble du noyau et du premier fil, avec ses extrémités montées dans la soudure de manière à être en parallèle avec le premier fil Le premier fil court réduit la résistance du fusible afin de réduire sa température de fonctionnement L'emploi du 15 fil court permet une réduction de la dimension du second fil enroulé en spirale, d'o une caractéristique de court-circuit du fusible améliorée. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-desus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la des20 cription suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig 1 est une vue en perspective, avec coupe partielle, d'un fusible fabriqué selon les principes de la présente invention, la Fig 2 est une vue en perspective de l'élément fusible ddu 25 fusible de la présente invention, la Fig 3 est une vue en coupe verticale selon la ligne 3-3 de la Fig 2, la Fig 4 est une vue, semblable à celle de la Fig 3, d'un autre exemple de réalisation de la présente invention, la Fig 5 est une vue agrandie en perspective d'un morceau de l'élément fusible de la Fig 3, et la Fig 6 est une vue identique à la Fig 5 d'un morceau de l'élément fusible de la Fig 4. La Fig 1 montre un fusible à retard généralement désigné par 35 la référence numérique 10 Le fusible 10 est du type de ceux que l'on place dans des circuits qui sont sujets à de grands courants d'appel ou à de grandes pointes de courant pendant de courtes durées, lors de 4 2553932 la connexion d'une source d'alimentation au dispositif ou au circuit à protéger De tels fusibles sont souvent utilisés dans des dispositifs tels que des moteurs, des appareils de radio ou de télévision, ou d'autres dispositifs électroniques Le fusible 10 est un fusible à 5 cartouche, mais on doit bien comprendre que les principes de la présente invention ne sont pas limités à ce type particulier de fusible et que d'autres fusibles à retard peuvent utiliser les caractéristiques de la présente invention. Le fusible 10 comprend un bottier tubulaire 12 avec une pre10 mière ouverture 14 et une seconde 16 Le boîtier 12 peut être fabriqué avec un matériau isolant quelconque, tel que du verre, et bien qu'il soit de forme cylindrique sur les dessins, on peut lui donner d'autres formes. La première extrémité 14 du bottier 12 est revêtue et fermée 15 par une première virole métallique 18 en matériau électriquement conducteur De même, la seconde extrémité 16 du boîtier 12 est revêtue et fermée avec une seconde virole 20, généralement fabriqué avec le même matériau que la virole 18. Un élément de fusible désigné d'une manière générale par la 20 référence numérique 22 est monté à l'intérieur du boîtier 12 entre les première et seconde viroles I 8 et 20 L'élément fusible 22 comporte un noyau cylindrique allongé 24 en matériau isolant de faible conductivité thermique, tel que de la céramique ou un matériau avec des caractéristiques thermiques similaires Le noyau 24 est 25 représenté avec une forme cylindrique Cependant, on peut lui donner d'autres formes sans sortir des limites de la présente invention Le noyau 24 peut être rigide ou souple le noyau 24 est fixé mécaniquement aux première et seconde viroles 18 et 20 avec un produit électriquement conducteur 26 qui peut être de la soudure ou un 30 produit similaire. L'élément fusible 22 comporte un premier fil court, droit et non isolé 28 disposé longitudinalement le long du noyau 24 Le fil 28 comporte une première extrémité 30 et une seconde 32 qui sont noyées chacune dans du produit conducteur 26 afin de constituer une con35 nexion électrique entre la première virole 18 et la seconde 20 par l'intermédiaire du fil 28. Un second fil 34, plus long, non isolé et d'un diamètre supérieur à celui du fil 28, est enroulé en spirale autour du noyau 2553932 24 et du fil court 28 L'enroulement en spirale du fil 34 fixe, en le serrant, le fil 28 sur le noyau 24 et établit, là o il le touche, des points de contact avec le fil 28 Le retard du fusible 10 est partiellement obtenu grâce au second fil 34 Celui-ci sert également de puits de chaleur aux points de contact avec le fil 28. Le second fil 34 comporte une première extrémité 36 et une seconde 38 qui sont également noyées dans le produit conducteur 26, constituant une connexion électrique entre les première et seconde viroles 18 et 20 par l'intermédiaire du fil 34 qui se trouve donc 10 électriquement en parallèle avec le premier fil 28 Le noyau 24 sert à maintenir la position relative du premier fil 28 et du second 34 à l'intérieur du boîtier tubulaire 12 pour éviter tout contact indésirable entre le bottier 12 et les fils 28 et 34 qui pourrait provenir d'une dilatation thermique et d'une courbure. Du fait de sa longueur relative et de sa résistance plus faible, le fil le plus court 28 supporte en général environ 50 % ou plus du courant passant dans le fusible 10 L'introduction d'un premier fil 28 réduit la résistance du fusible 10 par rapport aux fusibles à fil unique enroulé De plus, la température étant propor20 tionnelle au courant et à la résistance, la température de fonctionnement relative du fusible 10 est également réduite par rapport à celle des fusibles à fil enroulé existants. L'emploi du fil court 28 permet également une réduction de la dimension et donc de la masse du fil 34 puisque le fil court 28 porte 25 une grande partie de la charge de courant normale Etant donné que le court fil 28 permet de réduire la dimension du fil plus long 34, la caractéristique de court-circuit est améliorée, du fait que la masse totale des fils de fusible 28 et 34 est relativement moindre que pour les fusibles à fil enroulé équivalents existants et que, par consé30 quent, moins d'énergie de court-circuit est nécessaire pour faire sauter le fusible 10. Pour certains régimes de courant, il peut être avantageux de prévoir un second fil court 28 A (Figs 4 et 6) en plus du premier fil court 28 Le fil 28 A peut être placé en un point quelconque de la 35 circonférence du noyau par rapport au premier fil court 28 Le second fil court 28 A est également disposé longitudinalement le long du noyau 24 et il est relié mécaniquement et électriquement au produit conducteur 26 pour constituer un élément fusible 22 A avec les fils de fusible 28, 28 A et 34, tous électriquement en parallèle Des fils courts supplémentaires, placés longitudinalement le long du noyau 24, peuvent être ajoutés à l'élément fusible 22. Les formes de fusibles à retard décrits ci-dessus ne sont que 5 des exemples de réalisation préférés et on comprendra qu'on peut leur apporter des modifications sans sortir du champ et de l'esprit de l'invention décrite et revendiquée. $ 7 2553932 REVENDICATIONS 1) Fusible à retard ( 10) comportant un boîtier isolant ( 12) comportant une première ( 14) et une seconde extrémité ( 16), des première et seconde viroles ( 18, 20) électriquement conductrices fixées auxdites première et seconde extrémités dudit boîtier, res5 pectivement, et un élément de fusible à l'intérieur du boatier, caractérisé en ce que l'élément de fusible ( 22) comporte un noyau électriquement isolant ( 24) allongé et pratiquement droit, au moins un fil pratiquement droit ( 28) disposé longitudinalement le long de la surface externe dudit noyau, un second fil plus long ( 34) supporté 10 par ledit noyau et en contact avec ledit fil droit de manière à établir une pluralité de points de contact entre ledit fil droit et ledit fil plus long, ledit fil droit ( 28) et ledit fil plus long ( 34) étant connectés en série avec lesdites viroles conductrices ( 18, 20), ledit fil plus long ( 34) servant, pour ledit fil droit ( 28), de puits 15 de chaleur auxdits points de contact. 2) Fusible selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit fil droit ( 28) et ledit fil plus long ( 34) sont électriquement en parallèle. 3) Fusible selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que 20 ledit fil plus long ( 34) a une résistance plus grande que celle dudit fil court ( 28). 4) Fusible selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il y a deux fils droits ( 28 et 28 A) placés longitudinalement le long dudit noyau ( 24). 5) Fusible selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit noyau ( 24) est pratiquement rigide. 6) Fusible selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit noyau ( 24) est souple. 7) Fusible selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en 30 ce qu'il y a une pluralité de fils droits ( 28, 28 A,) disposés longitudinalement le long de la surface externe dudit noyau ( 24). 8) Fusible selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le second fil ( 34) est enroulé en spirale ou hélicoldalement sur ledit premier fil ( 28) et ledit noyau ( 24), contribue à fixer 35 ledit premier fil ( 28) sur ledit noyau ( 24) et établit une pluralité de contacts électriques entre ledit premier fil ( 28) et ledit second Til ( 34), les premier et second fils se trouvant électriquement en parallèle. 9) Fusible selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le second fil ( 34) a un diamètre plus grand que le premier ( 28). ) Fusible selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, ledit noyau ( 24), électriquement isolant, étant placé entre lesdites extrémités métalliques à l'intérieur dudit boîtier ( 12), un premier fil ( 28) s'étendant pratiquement sur toute la longuer dudit; O noyau, le second fil ( 34) s'étend pratiquement sur toute la longueur dudit premier fil et dudit noyau pour contribuer à fixer ledit premier fil audit noyau et pour établir une pluralité de contacts électriques entre les premier et second fils, ceux-ci étant connectés électriquement en série avec lesdites viroles et se trouvant donc 15 électriquement en parallèle.