Brevet FR2625615A1 — publié le 19890707

INTERRUPTEUR A SUPRACONDUCTEUR ANISOTROPE. L'invention est relative à un interrupteur électrique ayant un élément supraconducteur maintenu à l'état supraconducteur lorsque l'interrupteur est fermé et commuté à 1 'état normal lors du déclenchement ou de l'ouverture de l'interrupteur. Les interrupteurs supraconducteurs connus présentent l'avantage d'être dépourvus de contact mécanique et de s'ouvrir sans arc, mais leur commande, notamment de déclenchement qui nécessite une transition du matériau de l'état supraconducteur à l'état normal, est compliquée. Cette commande est généralement obtenue en agissant sur un paramètre qui peut être la température, le champ magnétique ou le courant parcourant l'élément supraconducteur, mais il est toujours difficle de réaliser une transition rapide. En particulier si le parametre de déclenchement est le champ magnétique, il faut engendrer un champ ayant une intensité supérieure au champ critique du matériau supraconducteur, lequel peut atteindre plusieurs tes la.Un champ de cette intensité ne peut être établi rapidement sans mettre en oeuvre des moyens de commande disproportionnés. La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un interrupteur supraconducteur à commande simplifiée et rapide. L'interrupteur selon l'invention est caractérisé en ce que l'élément supraconducteur est en un matériau ayant une structure à caractère bidimensionnelle à propriétés électroniques anisotropes, que l'élément supraconducteur est placé dans un champ magnétique dont l'intensité est comprise entre les deux valeurs de champ magnétique critique de l'élément supraconducteur anisotrope, et que la commutation entre l'état normal et l'état supraconducteur est réalisée par un changement de la position relative du champ magnétique et de l'élément supraconducteur. En faisant usage selon l'invention d'un matériau supraconducteur anisotrope, il est possible de provoquer la transition de l'état supraconducteur à l'état normal, et inversement, par un simple changement-d' orientation du matériau par rapport au champ magnétique. Ce changement d'orientation peut d'ailleurs être obtenu par simple déplacement d'un aimant permament, par exemple un pivotement de 900. L'anisotropie peut entre autre résulter d'une structure en plan alterné, notamment d'un plan d'oxyde de cuivre, et il a été constaté que selon que le champ magnétique est parallèle ou perpendiculaire au plan d'oxyde de cuivre, la résistance du matériau supraconducteur est notablement différente. Le champ magnétique peut bien entendu être produit par une bobine dont la position est modifiée pour provoquer le déclenchement de l'interrupteur supraconducteur. L'aimant permanent est de préférence disposé à l'extérieur du récipient de refroidissement de l'élément supraconducteur, tandis que la bobine peut éventuellement être supraconductrice et plongée dans le récipient de refroidissement. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un interrupteur électrique selon l'invention; - les figures 2 et 3 illustrent les positions relatives de l'aimant permament et de l'élément supraconducteur, respectivement en position d'ouverture et de fermeture de l'interrupteur. Sur les figures, un élément supraconducteur 10 anisotrope est disposé dans un récipient 12 de refroidissement, par exemple rempli d'azote liquide 14 ou de tout autre gaz liquéfié approprié à la température critique du matériau supraconducteur. L'élément supraconducteur 10 est inséré dans un circuit électrique 16 et constitue un interrupteur ouvert en l'état normal du matériau supraconducteur, et fermé en l'état supraconducteur. Un aimant permanent 18 est disposé à proximité de l'élément supraconducteur 10 à l'extérieur du récipient 12, de manière que les lignes de force 20 traversent l'élément supraconducteur 10. La structure de l'élément supraconducteur 10, du type bimensionnel comporte des plans alternés, notamment des plans t2 d'oxyde de cuivre, l'aimant permanent 18 étant disposé de manière à orienter les lignes de force 20 perpendiculairement au plan d'oxyde de cuivre 22 dans la position d'ouverture de l'interrupteur.Cette position d'ouverture est illustrée à la figure 2, la commande de fermeture de l'interrupteur étant obtenue par simple pivotement de l'aimant permanent 18, de la position représentée à la figure 2 à la position perpendiculaire représentée à la figure 3. Dans cette dernière position, les lignes de force 20 traversent l'élément supraconducteur 10 parallèlement au plan d'oxyde de cuivre 22, correspondant à la position de conduction de l'interrupteur. Dans cette orientation du champ magnétique, le champ critique du matériau supraconducteur est supérieur au champ engendré par l'aimant permanent 18 et l'élément supraconducteur est dans la phase supraconductrice.Dans la position représentée sur la figure 2 d'un champ perpendiculaire, le champ critique est inférieur au champ engendré par l'aimant permanent 18, et l'élément supraconducteur 10 est dans l'état normal d'interruption du circuit 16. L'ouverture de l'interrupteur est commandée par un déplacement inverse de l'aimant permanent 18. Il est à noter qu'il est également possible de déplacer l'élément supraconducteur t0 par rapport à l'aimant permanent 18, de manière a changer l'orientation du champ magnétique traversant cet élément supraconducteur 10. Il est également possible d'engendrer le champ magnétique par une bobine parcourue par un courant d'excitation, cette bobine pouvant être une bobine ordinaire placée d'une manière analogue à celle de l'aimant permanent 18, à l'extérieur du récipient 12-, ou éventuellement être une bobine supraconductrice logée dans le récipient de refroidissement 12. L'invention est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit. REVENDICATIONS 1. Interrupteur électrique ayant un élément supraconducteur t10) maintenu à l'état supraconducteur lorsque l'interrupteur est fermé et commuté à l'état normal lors du déclenchement ou de l'ouverture de l'interrupteur, caractérisé en ce que l'élément. supraconducteur est en un matériau ayant une structure à caractère bidimensionnelle à propriétés électroniques anisotropes, que l'élément supraconducteur (10) est placé dans un champ magnétique (20) dont l'intensité est comprise entre les deux valeurs de champ magnétique critique de l'élément supraconducteur anisotrope, et que la commutation entre l'état normal et l'état supraconducteur est réalisée par un changement de la position relative du champ magnétique et de l'élément supraconducteur. 2. Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le champ magnétique est engendré par un aimant permanent (18) susceptible d'occuper deux positions orthogonales orientées suivant les deux axes d'anisotropie de l'élément supraconducteur et que le déclenchement ou la fermeture est commandé par le déplacement de l'aimant d'une position vers l'autre. 3. Interrupteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit matériau comporte des plans alternés notamment d'oxyde de cuivre 4. Interrupteur selon la revendication 1 ou 3 caractérisé en ce que le champ magnétique est engendré par une bobine. 5. Interrupteur selon la revendication 4 caractérisé en ce que le champ magnétique est engendré par une bobine supraconductrice. 6. Interrupteur selon la revendication 1,2,4 ou 5 caractérisé en ce que le déclenchement est provoqué par un basculement de l'élément supraconducteur.