Brevet FR2824182A1 — publié le 20021031

Disioncteur à arc tournant à aimant permanent La présente invention concerne un disjoncteur à arc tournant à aimant permanent. Le document FR 2 480 028 décrit un tel disjoncteur. Il comporte deux contacts séparables comportant chacun une surface annulaire de contact aboutées l'une contre l'autre en position de fermeture. Le contact fixe comporte, accolé au dos de la surface annulaire de contact et à l'intérieur de son prolongement tubulaire aboutissant à une plaque liée à une borne d'amenée de courant, un aimant cylindrique suivi d'une portion de carcasse magnétique cylindrique disposée entre l'aimant et la plaque liée à la borne. Une portion de carcasse magnétique annulaire entoure la portion cylindrique à l'extérieur du prolongement tubulaire du contact fixe. Cette disposition ne donne pas satisfaction et l'on observe une désaimantation de l'aimant permanent lors de courants élevés. La présente invention propose une solution qui pallie cet inconvénient. L'invention a ainsi pour objet un disjoncteur à arc tournant à aimant permanent comprenant, dans une enveloppe isolante d'axe contenant un gaz diélectrique, au moins une paire de contacts séparables comprenant un contact fixe et un contact mobile, le contact fixe étant relié électriquement et mécaniquement à un tube conducteur d'amenée du courant d'axe A, caractérisé en ce que l'aimant permanent, coaxial aux dits contacts et à I'axe A, est logé à l'intérieur dudit tube conducteur, au fond d'une chambre d'expansion thermique située au-delà des contacts fixe et mobile, du côté du contact fixe, le flux magnétique dudit aimant étant canalisé par un circult magnétique comportant un entrefer entre deux poles du circuit magnétique, I'un des pôles étant annulaire et coaxial à l'axe et situé autour du contact fixe et axialement au voisinage du contact fixe, ledit contact fixe étant relié audit tube conducteur d'amence de courant par des moyens conducteurs traversant ledit circuit magnétique. Selon une autre caractéristique, la distance axiale H séparant ledit contact fixe dudit aimant permanent est supérieure au demi rayon R de la surface cylindrique interne dudit tube conducteur. i Selon une réalisation particulière, le contact fixe est plat, ayant la forme d'un disque d'axe A. Selon une autre réalisation, le contact fixe est annulaire. Selon une réalisation, ledit aimant permanent est annulaire. Selon une autre réalisation, ledit aimant permanent est cylindrique. On va maintenant donner la description de quelques exemples de mise en _uvre de l'invention en se reportant au dessin annexé dans lequel: La fig. 1 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un disjoncteur selon l'invention ne montrant que la partie du disjoncteur nécessaire à la compréhension de l'invention. La fig. 2 est une section selon 11-ll de la fig. 1. La fig. 3 montre, selon une vue semblable à celle de la fig. 1, une variante de l'invention. Les fig. 4 et 5 sont d'autres variantes de l'invention dans lesquelles, comme dans les variantes précédentes, I'aimant permanent est annulaire. La fig. 6 est une autre variante de l'invention dans laquelle l'aimant permanent est cylindrique. En se reportant aux fig. 1 et 2, on voit ainsi une partie d'un disjoncteur, essentiellement la chambre de coupure, dans le cas d'une chambre de coupure à arc tournant à aimant permanent. On voit ainsi une enveloppe isolante 1 contenant un gaz diélectrique et à l'intérieur de laquelle se trouve une paire de contacts séparables, en l'occurrence des contacts d'arc, comprenant un contact fixe 2 et un contact mobile 3. Le contact fixe 2, annulaire, est relié à un tube conducteur d'amenée de courant 4 par des bras conducteurs 5 fixés au tube 4. On voit également, logés à l'intérieur de l'enveloppe 1, des contacts permanents: le contact permanent fixe 6, lié au tube d'amenée de courant 4, et un tube conducteur 7 porteur de contacts mobiles permanents, non représentés, coopérant, en position fermée du disjoncteur, avec le contact permanent fixe 6. La fig. 1 montre le disjoncteur en position ouverte. En position fermée, les contacts d'arc 2, 3 sont en contact bout à bout avec une certaine pression exercée par un ressort intercalé entre les pièces 3 et 7 permettant d'une part d'exercer une pression entre les contacts 2 et 3, et d'autre part de permettre une course supplémentaire aux contacts mobiles permanents liés au tube porteur 7 de façon à obtenir le contact sur le contact permanent fixe 6. Toutes dispositions connues peuvent être utilisées pour cela et d'une manière générale pour le déplacement des pièces mobiles, dispositions qui, ne faisant pas partie de l'invention, ne sont pas représentées. Une buse de soufflage 8 en matériau isolant est fixée au contact permanent fixe 6. De façon à créer un soufflage magnétique par rotation de l'arc, un aimant permanent 9 annulaire coaxial à l'axe est disposé à l'intérieur du tube conducteur 4, au fond d'une chambre d'expansion thermique 10. La chambre d'expansion thermique 10 est elle-même située, axialement, audelà du contact mobile 3 et du contact fixe 2, du côté du contact fixe 2. De façon à établir une nappe de flux magnétique 11 radiale perpendiculaire à l'axe au niveau de la séparation des contacts, pour entraner l'arc en rotation, un circuit magnétique à entrefer canalise ce flux. Il comprend une première partie centrale comportant une première portion 12 cylindrique située au centre de l'aimant annulaire 9 prolongée par une seconde portion 13 tronconique s'étendant axialement vers le contact fixe 2 et une seconde partie externe comportant une première portion cylindrique 14 entourant l'aimant 12 et se prolongeant axialement vers le contact fixe 2 suivie d'une seconde portion 15 sensiblement en forme de cloche comprenant un orifice central circulaire 16 situé axialement au niveau du contact fixe 2. La paroi annulaire 17 de l'orifice entoure le contact fixe et forme l'extrémité de l'un des pôles du circuit magnétique, I'autre étant constitué par l'extrémité 18 de la portion tronconique 13. Les bras conducteurs 5 reliant le contact fixe 2 au tube conducteur 4 traversent la partie externe 14, 15 du circuit magnétique au travers d'orifices tels que 19. Ces bras 5 sont équidistants les uns des autres et au nombre de trois dans l'exemple décrit. Avantageusement, la distance axiale H séparant la face de contact du contact fixe 2, de l'aimant permanent 9 est supérieure à la moitié du rayon R de la surface cylindrique interne du tube conducteur 4 d'amenée de ! courant. En position fermoe du disjoncteur, le contact mobile 3 est en appui en bout contre le contact fixe 2 et les contacts permanents mobiles liés au tube porteur 7 sont en contact contre et autour du contact permanent fixe 6. Dans cette position fermée, le courant passe par le tube 4, le contact permanent fixe 6 et par les contacts permanents mobiles au tube porteur 7. A l'ouverture, après la séparation des contacts permanents, le courant passe du tube 4 aux bras 5, au contact d'arc fixe 2 et au contact d'arc mobile 3. Dès la séparation des contacts d'arc 2, 3, I'arc qui se forme entre les contacts 2, 3 est mis en rotation par le flux magnétique 11 dans l'entrefer réalisant un soufflage magnétique de l'arc. Grâce à la disposition de l'invention o l'aimant 9 est disposé au fond d'un volume d'expansion thermique 10, loin des contacts 2, 3 et donc de l'arc, on ne risque pas de désaimanter l'aimant 9, n'étant pas dans une zone trop chaude. Il doit en effet se situer dans une zone inférieure à 300 C. Par ailleurs, I'aimant étant situé à l'intérieur du tube conducteur 4 et au fond, n'est pas influencé par le champ magnétique produit pas le courant passant dans le tabe 4 et les bras 5. Le circuit magnétique 12, 13, 14, 15 est en fer doux. La fig. 3 montre une variante de l'invention dans laquelle le contact fixe 20 est plat en forme de disque et o la seconde portion 130 de la première partie du circuit magnétique est conique. La fig. 4 montre une autre variante de l'invention dans laquelle la première partie centrale du circuit magnétique comprend une première portion 12 cylindrique prolongée par une seconde portion 13 tronconique, cette première partie centrale étant entièrement percée d'un trou axial 21. Dans cette variante, le contact mobile 30, cylindrique, pénètre dans l'orifice du contact circulaire fixe 2, le contact étant radial circulaire, le contact 30 pénétrant dans le trou 21, avec un jeu entre le contact 30 et les parois du trou 21. Ici, comme le contact mobile 30 va au-delà du contact fixe 2, il n'est pas nécessaire d'intercaler un ressort entre les pièces 30 et 7 qui peuvent être mécaniquement solidaires. Le fig. 5 montre encore une autre variante dans laquelle la seconde portion 131 de la partie centrale du circuit magnétique est cylindrique. En outre, dans cet example, le circuit magnétique est isolé du tube conducteur 14 par le moyen d'une rondelle isolante 22. Enfin, la fig. 6 montre une variants dans laquelle l'aimant permanent , toujours situé à l'intérieur du tube conducteur d'amenée de courant 4 et au fond de la chambre d'expansion thermique 10, est cylindrique d'axe A. Le circuit magnétique comprend une partie centrale cylindrique 132 et une partie externe en deux parties 140 et 15. 6 2824182 REVENDICATIONS 1. Disjoncteur à arc tournant à aimant permanent comprenant, dans une enveloppe isolante (1) d'axe contenant un gaz diélectrique, au moins une paire de contacts séparables comprenant un contact fixe (2, 20) et un contact mobile (3, 30), le contact fixe étant relié électriquement et mécaniquement à un tube conducteur d'amenée du courant (4) d'axe A, caractérisé en ce que l'aimant permanent (9, 90), coaxial aux dits contacts et à l'axe A, est logé à l'intérieur dudit tube conducteur (4), au fond d'une chambre d'expansion thermique (10) située au-delà des contacts fixe et mobile, du côté du contact fixe (2, 20), le flux magnétique dudit aimant (9, 90) étant canalisé par un circuit magnétique (12, 13, 14, 15, 130, 131, 140, 132) comportant un entrefer entre deux pôles (17, 18) du circuit magnétique, I'un des poles (17) étant annulaire et coaxial à l'axe A et situé autour du contact fixe (2, 20) et axialement au voisinage du contact fixe, ledit contact fixe étant relié audit tube conducteur d'amenée de cou rant par des moyens conducteu rs (5) traversant led it circuit magnétique. 2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance axiale H séparant la face de contact (200) du contact fixe (2, 20), dudit aimant permanent (9, 90) est supérieure au demi rayon R de la surface cylindrique interne dudit tube conducteur (4). 3. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit contact fixe (20) est plat, ayant la forme d'un disque d'axe A. 4. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit contact fixe (2) est annulaire d'axe A. 5. Disjoncteur selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le contact entre le contact fixe (2, 20) et le contact mobile (3) est un contact en bout. 6. Disjoncteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le contact entre le contact fixe (2) et le contact mobile (30) est un contact radial, le contact mobile (30) étant cylindrique et rentrant à l'intérieur de l'orifice circulaire dudit contact fixe annulaire (2). J 7 2824182 7. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit aimant (9) est annulaire. 8. Disjoncteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit circuit magnétique comprend une première partie centrale comportant une première portion cylindrique (12) située au centre de l'aimant annulaire (9) prolongée par une seconde portion (13, 130, 131) en dehors de l'aimant et s'étendant axialement vers le contact fixe (2, 20) et une seconde partie externe comprenant une première portion cylindrique (14) entourant ledit aimant (9) et se prolongeant axialement au-delà de I'aimant vers le contact fixe (2, 20) suivie d'une portion sensiblement en cloche (15) comprenant un orifice central (16) circulaire dont la paroi annulaire forme l'extrémité de l'un des pôles. 9. Disjoncteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite seconde portion (130) de la première partie du circuit magnétique est 1 5 conique. 10. Disjoncteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite seconde portion (13) de la première partie du circuit magnétique est tronconique. 11. Disjoncteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite seconde portion (131) de la première partie du circuit magnétique est cylindrique. 12. Disjoncteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que la première partie du circuit magnétique (12, 13) est axialement percée d'un trou (21). 13. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que