Brevet FR2727565A1 — publié le 19960531

rINTER EUR ELECTRIQUE, NOTAMMENT SOUS VIDE. La présente invention concerne un interrupteur destiné à assurer la coupure dans un circuit électrique et comprenant principalement une cartouche allongée sous vide, ladite cartouche comportant une enveloppe cylindrique obturée par deux fonds et renfermant deux contacts d'arc, dont l'un, fixe, est solidaire de l'un des fonds précités tandis que l'autre, mobile, est monté à coulissement axial à l'intérieur de la cartouche entre une position de fermeture et une position de séparation des contacts entraînant la formation d'un courant d'arc, et des moyens destinés à produire un champ magnétique axial dans la zone de formation de l'arc. On connaît plusieurs moyens pour produire un champ magnétique axial dans la zone de formation de l'arc, ce champ magnétique permettant d'augmenter le pouvoir de coupure de la cartouche en engendrant une diffusion de l'arc et en évitant toute concentration d'énergie en un point particulier. Le brevet FR 2.677.487 de la demanderesse décrit un interrupteur électrique du genre mentionné, dans lequel le champ magnétique axial est engendré par le courant parcourant une bobine solidaire du fond de la cartouche et disposée coaxialement à cette cartouche au droit de l'intervalle de séparation des contacts d'arc. Dans le document FR 2.682.808 appartenant également à la demanderesse, la bobine en forme d'anneau est placée à l'extérieur de la cartouche dans un logement annulaire formé dans le fond de la cartouche. On connait également la demande de brevet EP 0597434, décrivant des interrupteurs sous vide dans lesquels les contacts d'arc sont constitués de manière à former une spire ou bien une ou plusieurs portions de spire, permettant de créer, lors de la coupure, le champ magnétique axial de diffusion de l'arc. Et l'on connaît enfin la possibilité de placer une spire ou un circuit magnétique derrière chaque contact. Toutes ces réalisations nécessitent donc soit l'utilisation d'éléments additionnels, tels une bobine ou un circuit magnétique, soit la réalisation de contacts de forme complexe, d'o il résulte un coût de fabrication important des interrupteurs dans lesquels ils sont destinés à être utilisés. 2 2727565 La présente invention résout ce problème et propose un interrupteur électrique, notamment sous vide de conception paticulièrement simple. A cet effet, la présente invention a pour objet un interrupteur électrique, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour imposer au courant d'arc une trajectoire inclinée par rapport au plan des surfaces de contact des contacts d'arc, le courant ainsi dirigé générant le champ magnétique axial précité. Suivant une réalisation particulière de l'invention, les moyens précités sont portés par les contacts d'arc. Suivant une caractéristique particulière, chaque contact d'arc comprend une tige conductrice comportant à l'une de ses extrémités une pièce de contact sur laquelle est fixée une électrode, la pièce de contact et l'électrode précitée étant reliées électriquement par au moins une portion conductrice solidaire de la pièce de contact ou de l'électrode, lesdites portions étant agencées de manière que les portions conductrices du contact d'arc fixe ne soient pas en regard de celles appartenant au contact d'arc mobile. Suivant une autre caractéristique particulière, les pièces de contact sont en forme de disque et les électrodes en forme de couronne ou bien de disque. Suivant une autre caractéristique, les portions conductrices sont des secteurs de couronne, les secteurs associés au contact d'arc fixe étant décalés angulairement par rapport à ceux associés au contact d'arc mobile. Avantageusement, les portions conductrices précitées sont venues de matière avec les pièces de contact et formées à la périphérie desdites pièces. Suivant une réalisation particulière, chaque contact d'arc comporte un secteur de couronne. Suivant une variante de réalisation, chaque contact d'arc comporte deux secteurs de couronne, diamétralement opposes. Selon une autre variante, chaque contact d'arc comporte trois secteurs de couronne équidistants. 3 2727565 Suivant une autre caractéristique, l'extrémité de chaque pièce de contact est en forme de couronne, ladite couronne étant constituée par les secteurs de couronne conducteurs précités et des secteurs de couronne non conducteurs. Avantageusement, les secteurs de couronne non conducteurs précités sont réalisés en un matériau isolant ou réfractaire. Mais d'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels: - la figure 1 illustre, dans une vue en coupe, un interrupteur à vide conforme à une réalisation particulière de l'invention; - les figures 2, 4 et 6 illustrent respectivement, dans des vues éclatées, l'un des contacts d'arc de l'interrupteur, suivant trois réalisations différentes de l'invention; - les figures 3, 5 et 7 illustrent respectivement, dans des vues en perspective, les deux contacts d'arc suivant les trois réalisations précitées de l'invention. Sur la figure 1, on voit un interrupteur I à ampoule sous vide C comprenant principalement une enveloppe isolante 1 de forme cylindrique fermée par deux fonds métalliques 2, 3 et renfermant deux contacts d'arc 4, 5 respectivement fixe et mobile s'étendant coaxialement à l'intérieur de ladite enveloppe 1. L'un 4 des contacts, dit fixe, est solidaire de l'un 2 des fonds précités 2, 3 de l'enveloppe 1, tandis que l'autre 5 des contacts, dit mobile, est monté coulissant à travers l'autre 3 des deux fonds 2, 3. Ce contact mobile 5 est mû en translation par un mécanisme de commande non représenté, entre une position de fermeture autorisant le passage du courant entre les contacts 4, 5 et une position de séparation (représentée sur la figure 1) dans laquelle un courant d'arc 'c' se produit entre les contacts 4, 5 préalablement à l'obtention de la coupure. Les deux contacts d'arc 4, 5 ont la même structure et sont constitués chacun par une tige conductrice 6, 7 comportant à l'une de ses extrémités une pièce de contact 8, 9 en forme de disque venue de forme avec ladite tige 6, 7. Sur l'extrémité libre 8a, 9a de cette pièce en forme de disque 8, 9 est fixée une électrode conductrice 10, 11 en forme de couronne dont le diamètre est légèrement supérieur à celui de la pièce en forme de disque 8, 9. 4 2727565 Suivant une réalisation particulière de l'invention, les moyens utilisés pour produire un champ magnétique axial dans la zone de formation de l'arc, comprennent des moyens M portés par les contacts d'arc 4, 5, pour imposer au courant d'arc une trajectoire inclinée par rapport au plan P des surfaces de contact 4a, 5a des contacts d'arc 4, 5. En se reportant aux figures, on voit qu'à cet effet, l'extrémité 8a, 9a de chaque pièce de contact 8, 9 est conformée en couronne 37, ladite couronne 37 étant formée à la périphérie des pièces de contact 8, 9 et comportant des secteurs de couronne conducteurs 12 à 23 et des secteurs de couronne non conducteurs ou peu conducteurs 25 à 36. Sur la figure 1, qui correspond au mode de réalisation illustré sur les figures 6 et 7, la couronne 37 de chaque pièce 8,9 est constituée par trois secteurs conducteurs 18 à 23 et trois secteurs non conducteurs 28, 29, 30 et 34, 35,36 Les figures 2 et 3 illustrent des pièces de contact 8, 9 dont l'extrémité en forme de couronne 37 est constituée par un seul secteur de couronne conducteur 12, 13 et un secteur de couronne isolant 25,31. Dans ce cas, comme ceci est visible sur la figure 3, les deux secteurs conducteurs 12, 13 respectifs des deux pièces de contact 8, 9 seront placés de manière à être diamétralement opposés. Sur les figures 4 et 5, les pièces de contact 8, 9 comportent chacune deux secteurs conducteurs 14, 15, 16, 17 et deux secteurs non conducteurs 26, 27 et 32,33. Les deux secteurs conducteurs 14 à 17 de chaque pièce 8, 9 sont agencés de manière à être diamétralement opposés et les deux pièces 8, 9 sont agencées l'une par rapport à l'autre de façon que les deux diamètres d, e, selon lesquels les secteurs sont placés sur les deux pièces 8, 9 soient perpendiculaires. Sur les figures 6 et 7, les secteurs conducteurs 18 à 23 et les secteurs non conducteurs 28, 29, 30 et 34, 35, 36 sont au nombre de trois et sont équidistants, les secteurs conducteurs 18 à 23 des deux pièces 8, 9 étant agencés de manière à être décalés angulairement. Le fonctionnement de l'interrupteur dans ses trois formes de réalisation va être décrit brièvement à travers ce qui suit en référence aux figures. En position fermée de l'interrupteur I, pour passer du contact fixe 4 au contact mobile 5, le courant traverse successivement la tige 6 du contact fixe 4, la pièce de contact 8, les secteurs conducteurs, l'électrode 10 du contact fixe 4, puis l'électrode 11 du contact mobile , les secteurs conducteurs du contact mobile 5, la pièce de contact 9 et la tige du contact mobile 7. En position de séparation des contacts d'arc 4, 5 préalablement à la coupure, le courant acheminé par la tige 6 du contact d'arc fixe 4 traverse la pièce de contact 8 du contact d'arc fixe 4 puis atteint les secteurs conducteurs. Suivant la réalisation illustrée sur les figures 2 et 3, le courant d'arc "c" passe du secteur de couronne 12 associé au contact fixe 4 au secteur de couronne 13 associé au contact mobile 5, en passant par les électrodes 10, 11 2727565 suivant une trajectoire inclinée telle que représentée en pointillés sur la figure 3. La composante horizontale de ce courant, c'est-à-dire parallèle aux surfaces de contact 4a, 5a des contacts d'arc 4, 5, génère alors un champ axial localisé, permettant l'obtention, par le maintien de plusieurs petits arcs, d'une diffusion de l'arc. Lorsque les secteurs sont au nombre de deux ou de trois par pièce de contact, comme illustré sur les figures 4 à 7, on obtient plusieurs courants d'arc de direction inclinée par rapport aux mêmes surfaces de contact, d'o il résulte la création d'un champ magnétique axial. On notera que la tige 6, 7, la pièce de contact 8, 9 ainsi que les secteurs conducteurs 12 à 23 de chaque contact d'arc 4, 5 formant avantageusement un ensemble monobloc, seront de préférence réalisés en cuivre. Les électrodes 10, 11 seront avantageusement réalisées en un matériau conducteur à base de chrome et de cuivre, tandis que les secteurs non conducteurs à 36 seront réalisés en un matériau isolant ou bien réfractaire. On a donc réalisé grâce à l'invention un interrupteur électrique, notamment sous vide, réalisant la coupure en champ axial, de conception particulièrement simple puisqu'il ne nécessite pas de moyens additionnels de production d'un champ axial et que la géométrie et donc la structure des contacts d'arc restent particulièrement simples. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. C'est ainsi par exemple que l'on pourrait envisager que les secteurs conducteurs soient réalisés sur les électrodes plutôt que sur les pièces de contact. De même, on pourrait supprimer les secteurs non conducteurs, surtout dans le cas ou chaque pièce de contact comporte au moins deux secteurs conducteurs. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS 1. Interrupteur électrique destiné à assurer la coupure dans un circuit électrique, du genre comprenant une cartouche allongée sous vide, ladite cartouche comportant une enveloppe cylindrique obturée par deux fonds et renfermant deux contacts d'arc dont l'un, fixe, est solidaire de l'un des fonds précités tandis que l'autre, mobile, est monté à coulissement axial à l'intérieur de la cartouche entre une position de fermeture et une position de séparation des contacts entraînant la formation d'un courant d'arc entre les contacts, et des moyens destinés à produire un champ magnétique axial dans la zone de formation de l'arc, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (M) pour imposer au courant d'arc (c) une trajectoire inclinée par rapport au plan (P) des surfaces de contact (4a, 5a) des contacts d'arc (4, 5), le courant ainsi dirigé générant le champ magnétique axial précité. 2. Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens précités (M) sont portés par les contacts d'arc (4, 5). 3. Interrupteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque contact d'arc (4, 5) comprend une tige conductrice (6, 7) comportant à l'une de ses extrémités une pièce de contact (8, 9) sur laquelle est fixée une électrode (10, 11), la pièce de contact (8, 9) et l'électrode précitée (10, 11) étant reliées électriquement par au moins une portion conductrice (12 à 23) solidaire de la pièce de contact (8, 9) ou de l'électrode (10, 11), lesdites portions (12 à 23) étant agencées de manière que les portions conductrices (12,14,15,18,19.20) du contact d'arc fixe (4) ne soient pas en regard de celles (13,16,17,21,22,23) appartenant au contact d'arc mobile (5). 4. Interrupteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les pièces de contact (8, 9) sont en forme de disque et les électrodes (10, 11) en forme de couronne ou de disque. 5. Interrupteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les portions conductrices (12 à 23) sont des secteurs de couronne, les secteurs (12,14,15,18,19,20) associés au contact d'arc fixe (4) étant décalés angulairement par rapport à ceux (13,16,17,21,22,23) associés au contact d'arc mobile (5). 6. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les portions conductrices précitées (12 à 23) sont venues de matière avec les pièces de contact (8, 9) et formées à la périphérie desdites pièces. 7 2727565 7. Interrupteur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que chaque contact d'arc (4,5) comporte un secteur de couronne (12, 13). 8. Interrupteur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que chaque contact d'arc (4,5) comporte deux secteurs de couronne (14, 15, 16, 17), diamétralement opposes. 9. Interrupteur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que chaque contact d'arc (4,5) comporte trois secteurs de couronne (18 à 23) équidistants. 10. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que l'extrémité de chaque pièce de contact (8, 9) est en forme de couronne, ladite couronne (37) étant constituée par les secteurs de couronne conducteurs précités (12 à 23) et des secteurs de couronne non conducteurs (25 à 36). 11. Interrupteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les secteurs de couronne non conducteurs précités (25 à 36) sont réalisés en un matériau isolant ou réfractaire.