Brevet FR2623935A1 — publié le 19890602

SYSTEME DE CONTACTS ISOLE PAR UNE CHAMBRE DE COUPURE E1 UTILISATION POUR UN RELAIS ELECTRO-MAGNETIQITE A HAUTE COMPACITE La presente invention concerne l'isolement par une chambre de coupure de systèmes de contacts en particulier des systèmes pouvant équiper un relais électromagnétique pour aboutir à une réalisation qui présente une haute compacité. Bien que l'invention ne soit pas limitée a de tels relais, elle sera exposée dans ce contexte pour mieux mettre en evidence le problème et la solution apportée pour isoler le système de contacts. L'invention est destinée notamment à des relais miniaturisés et à pouvoir de coupure de moyenne et forte valeurs, pouvant se situer, par exemple, dans une plage allant de 5 à 50 ampères environ. Un relais peut être décomposé en deux parties, une partie motrice appelée moteur et une partie fixe. Cette dernière est constituée par une embase qui est traversée par des tiges formant du côté extérieur le - broches de connexlon. A l'intérieur du relais certaines de ces tiges sont soudées aux contacts fixes et les autres sont connectées électriquement au moteur. Le moteur comporte une ou plusieurs bobines, une palette et des lames avec à leurs extrémités les contacts mobiles. Les liaisons électriques du moteur à la partie fixe comportent d'une part, I'alimentation des bobines et d'autre part, la liaison électrique aux lames dite liaison point commun. L'alimentation des bobines produit le basculement de la palette et consécutivement des lames dont les contacts mobiles viennent porter sur des contacts fixes, ou inversement. L'ensemble comportant un point commun, une lame avec ses contacts mobiles, et les contacts fixes correspondants, se définit comme constituant un inverseur. Ie relais comporte un ou plusieurs inverseurs, dans ce dernier cas ils sont généralement répartis les uns à côté des autres dans le sens latéral du relais, le mouvement de la palette entraînant l'ensemble des lames. Pour isoler les inverseurs entre eux des projections dues aux arcs A chaque commutation, une pièce isolante est insérée de chaque côté en extrémité des lames du système de contact. Cette pièce est appelée chambre de coupure ou chambre d'extinction d'arc. Le but de l'invention est d'accroître l'isolement entre les différents inverseurs ainsi que par rapport à la partie motrice, au boîtier et aux montants métalliques fsisant partie du relais, en augmentant les dimensions des chambres sans gêner les mouvements et les fonctionnements des pièces mobiles constituées par la palette et les lames. Pour obtenir un relais électromagnétique de haute compacité il est nécessaire de tasser les éléments au maximum, en particulier dans le sens de la hauteur, c'est-à-dire de rapprocher au maximum la partie motrice de la partie fixe. Ce tassement reste limité en particulier par les débattements des pièces mobiles et par la présence d'une paroi de la chambre de coupure entre les contacts mobiles et la palette. Le choix dimensionnel de la chambre de coupure reste un compromis pour obtenir une grande chambre il faut agir sur la partie motrice ou sur le système de contact, ou bien la chambre possède une taille réduite pour ne pas gêner le système de contact. Certaines réalisations de relais utilisent un point commun sous forme d'un conducteur déformable, par exemple, un ruban métallique souple plié en accordéon ou courbé en S selon la longueur nécessaire. Une réalisation de ce genre est décrite dans le brevet français publié sous le nO 2 491 254. Cette technique nécessite un espace non négligeable entre les lames et l'emba se pour permettre de loger le point commun déformable.En effet, pour que la résistance de la chaîne des contacts relative à un inverseur présente une résistance sensiblement constante, U faut préserver des sections de conducteurs importantes notamment au niveau du point commun lequel doit donc présenter une longueur plus importante pour avoir une élasticité suffisante Pour améliorer la compacité, cette structure peut être aménagée avec des lames de contact pliées ainsi que la palette, ce qui laisse un espace maximum au centre tout en maintenant le déplacement du contact dans l'axe de rotation du système de contact.Cette solution entraîne un frottement de contact faible qui a plusieurs avantages : une usure mécanique faible du point de contact permettant une durée de vie prolongée des matériaux de surface (dépôt électrolytique) en fonctionnement bas niveau, pas de cassure des points de transfert des matériaux pendant le fonctionnement du contact en fort courant de façon à ne pas polluer le relais. Par contre, le choix de ce système de contact plié entraîne un inconvénient majeur, la chambre de coupure ne peut plus aisément épouser le système de contact en extrémité et le recouvrir sur une surface suffisante pour assurer l'isolement nécessaire entre les contacts et les parties environnantes accessibles par les projection des arcs. Pour gagner de la place en hauteur et permettre de poser une chambre de coupure plus grande il faudrait réduire la taille de la partie motrice et donc son efficacité, pour une dimension identique du relais. Un objet de la présente invention est de concilier les avantages du choix de système de contact précité avec une grande chambre de coupure en préservant la taille de la partie motrice. Suivant l'invention il est réalisé un système de contacts isolé par une chambre de coupure, caractérisé en ce que la chambre de coupure comporte au moins un assemblage en deux parties qui peuvent être montées successivement dans les zones de contact et - qui présentent de plus grandes dimensions permettant d'accroître l'isolement par rapport aux éléments conducteurs électriques environnants. Les particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit donnée à titre d'exemple à l'aide des figures annexées qui représentent - Fig. 1, un schéma partiel d'un système de contacts équipé d'une chambre de coupure monobloc selon des techniques connues - Fig.2, un schéma partiel d'un système de contacts équipé d'une chambre de coupure en deux parties. conformément à l'invention - Flg.3A à 3D, des schémas d'une chambre de coupure conforme A l'invention, respectivement en vue latérale, en vue de face, en vue latérale avec coupe, en vue de face avec coupe - Fig.4, un schéma d'un système de contacts correspondant à un relais électromagnétique A haute compacité équipé de chambres de contacts conformes A ]'invention, les chambres étant représentées en coupe - Fla.5, le relais selon la figure 4 montrant les chambres non coupées et leur assemblage avec les montants latéraux solidaires de l'embase. La figure 1 représente une chambre de coupure 1 selon des techniques connues. Le schéma se rapporte à une partie d'un relais par exemple. On distingue un contact mobile 2 porté par une lame 3 et un contact fixe 4 porté par un élément support 5 qui le raccorde à 1A tige 6 qui correspond à la broche de sortie 7 à travers l'embase 8. L'élément 9 est une contre lame. On distingue à droite en coupe, le boîtier 10 et à la partie supérieure en coupe également, des pièces qui correspondent à une extrémité 11 de la palette et à une butée 12. Pour isoler le système de contact en son extrémité par rapport aux éléments conducteurs 10, 11, 12 et 8 environnants, le montage comporte une chambre de coupure 20 en matériau isolant réalisé en un seul bloc et dont l'insertion dans l'ensemble exige des limitations dimensionnelles étant donné le peu de place disponible et la course angulaire de la lame 3 lorsqu'elle vient se placer en position haute indiquée par la ligne R (coupure de la liaison entre les contacts 2 et 4). Un montage du même genre est reproduit sur le schéma de détall figure 2 dans lequel se trouve - placée conformément à l'invention une chambre de coupure de plus grandes dimensions formée de deux éléments 21 et 22 superposés verticalement entre 1'embase 8. A la partie inférieure et l'ensemble moteur à la partie supérieure. La structure en deux pièces permet de faciliter le montage et d'agrandir la chambre, notamment, comme on peut le voir la pièce 21 se prolonge considérablement au-dessus de la lame 3 dans sa partie supérieure terminale 210. La partie 21 peut être introduite en premier lieu très aisément entre la partie motrice et la partie terminale des contacts des différents inverseurs qui équipent le relals ; la partie complémentaire 22 peut ensuite etre glissée et assemblée à la partie 21 par des usinages en forme de rainures qui sont détaillés, en particulier, sur la figure en coupe 3D aux endroits référencés 23,24,25 et sur la coupe longitudinale 3C à l'endroit référencé 26. Les pièces sont usinés de manière complémentaire en sorte de venir s'emboîter l'une dans l'autre. On remarque que l'usinage est fait en sorte que la pièce 22 peut être glissée latéralement dans la pièce 21 en la faisant coulisser dans ce sens. Le montage des pièces 21 et 22 superposées étant considéré s'effectuer verticalement. les - usinages 23J24J25 et 26 sont dans un plan horizontal pour permettre l'emboîtage par déplacement latéral. La pièce inférieure 22 vient s'appuyer sur l'embase 8 lors du montage de cette dernière. Le blocage vertical des deux pièces entre eUes est de plus assuré par un système de montage visible de manière plus détaillé sur la figure 5 ou l'oh aperçoit l'un des montants latéraux 30 du relais à l'intérieur du boîtier 10.. Celui-ci comporte des encoches latérales 31 et 32 pour recevoir une forme en relief correspondante des chambres de coupure respectives 21A-22A, située à droite et celle référencée 21B 22B située A gauche. Ces parties en relief (voir aussi Piges 3A et 3B) sont référencées 27A pour la partie correspondant A la pièce 21 et 27B pour la partie correspondant A la pièce 22. La forme rectangulaire présentée permet d'immobiliser verticalement les deux pièces 21 et 22 entre elles. En outre, les pièces 21 et 22 des chambres comportent latéralement des surfaces d'appui, 28A et 28B respectivement, qui viennent s'sppuyer en butée sur le montant 30. Sur les figures 3A A 3D on a représenté une chambre de coupure destinée à deux inverseurs et cette chambre comporte une cloison verticale centrale formée des éléments 29A et 29B respectivement pour les deux parties 21 et 22. Les figures 4 et 5 montrent un exemple d'utilisation du système de contacts sur un relais électromagnétique A haute compacité. Le volume du relais peut être la moitié d'un cube de côté 2,5cm environ. Le moteur A la partie supérieure comporte les éléments suivants, un circuit magnétique 35, une bobine 37, des liaisons électriques 33 d'excitation des bobines reliées A une broche de embase 8, la palette il, une lame mobile 3 pour l'inverseur visible avec en extrémité le contact mobile 2 et le contact fixe 4, une contre lame 9 et la liaison point commun 10 reliée A une broche 6 de l'embase 8. On retrouve une même disposition de contacts à l'autre extrémité de la lame 3.L'un des ensembles de contacts de l'inverseur est fermé et l'autre ouvert et vice versa , selon que la bobine est excitée ou non. Pour assurer un gain de place b lame 3 ainsi que la contre lame adjacente 9 ont une forme pliée et la liaison point 10 commun est elle-même repliée formant dans le cas représenté une boucle en S. La forme particulière donnée aux chambres de coupure assure une grande isolation et permet leur montage aisément du fait de leur conception en plusieurs pièces chacune. La solution conforme à l'invention présente les avantagés rappelés ci-après - allongement maximum de la chambre de coupure entre les différents contacts entraînant un plus grand isolement - obtention d'un volume plus grand dans les chambres de coupure donc des isolements plus eleves sans nuire à la taille des autres parties du relais - possibilité de choisir un système do contacts de façon plus rationnelle grâce A l'arrêt des limitations mécaniques dues à la chambre de coupure. Un système de contacts conforme à l'invention n'est pas limité A une chambre de coupure formée de deux pièces ; dans des cas plus délicats le nombre de pièces pourra être plus élevé et conçu en fonction de la structure particulière à protéger et de la place disponiblc. Ces pièces en matériau isolant peuvent être aisément produites par moulage. L'invention peut être appliquée en dehors des relais A des dispositifs interrupteurs ou contacteurs par exempi. REVENDICATIONS 1. Système de contacts isolé par une chambre de coupure, caractérisé en ce que la chambre de coupure (1) est constituée au moins par deux pièces (21,22) permettant leur montage successif et leur assemblage superposé pour former une chambre de plus grandes dimensions assurant un plus grand isolement par rapport aux corps conducteurs électriques environnants. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux pièces (21,22) présentent des usinages (23,24,25,26) pour être assemblées en emboîtant la deuxième pièce (22) au cours de son montage dans la première pièce (21) déjà en place. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les usinages (23,24,25,26) sont effectués suivant un sens horizontal permettant l'assemblage par un déplacement latéral correspondant lors du montage, ledit montage étant considéré superposé selon le sens vertical. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites pièces (21,22) sont des pièces moulées en matériau isolant. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites pièces (21,22) comportent des parties latérales en relief (27A,27B) pour venir s'encastrer dans des logements correspondants (31,32) d'une pièce annexe (30) et assurant le blocage des deux pièces assemblées, ainsi que des surfaces d'appui (28A,28B) venant en butée sur cette pièce annexe pour positionner correctement l'assemblage. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes et comportant au moins un inverseur, caractérisé en ce que une chambre de coupure (21 , 22) permet d'isoler les contacts (2,4) en une extrémité dudit inverseur, le système comportant deux chambres de coupure (21A,22A - 21B,22B) pour les deux extrémités, les pièces de chaque chambre comportant des cloisons verticales (29B, 29B) pour assurer l'isolement entre les lnverseurs- lorsque le système se compose de plusieurs Inverseurs juxtaposés. 7. Relais électromagnétique utilisant au moins un - système de contacts équipé d'une chambre de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites pièces sont superposée s verticalement entre la partie motrice constituant la partie supérieure du relais et la partie fixe ou inférieure comprenant l'embase sur laquelle la pièce inférieure de l'assemblage prend appui. 8. Relais selon la revendication 7, caractérisé en ce que qu'il comporte au moins un inverseur avec une lame pliée (3) et une liaison point commun (10) sous forme d'un ruban également plié, ledit système de contacts (2,3,4) comportant en chaque extrémité de l'inverseur dans la zone des contacts de celui-ci ledit assemblage de deux pièces superposées (21,22) formant une chambre de coupure de grandes dimensions.