Brevet FR2859575A1 — publié le 20050311

La présente invention concerne un connecteur électrique pour raccorder un conducteur électrique avec un composant électrique susceptible de s'échauffer en service, tel qu'un fusible. En particulier, l'invention concerne\ un connecteur conformé en radiateur thermique dont la structure particulière permet d'ajuster les échauffements dans ses différents points à des valeurs exigées par une norme. Ces valeurs maximums exigées sont différentes suivant le point déterminé du connecteur. Il s'agit d'une pièce de contact qui transporte du courant électrique entre un élément de raccordement de conducteur et le contact du couteau d'un fusible ou io autre composant susceptible de s'échauffer. Le fusible est un organe dont la température est élevée compte tenu de la présence de l'élément fusible qu'il contient et qui présente une zone très chaude en fonctionnement au courant nominal. Pour permettre un fonctionnement sans défaut pendant un grand nombre d'années sans entretien, l'utilisateur a défini que le contact entre les pièces ne devait pas dépasser une certaine limite de température. Cette limite est indiquée dans les normes d'appareillage électrique des matériels correspondants et a été dictée par l'expérience. Cette expérience montre que cette limite peut être différente suivant la nature des matériaux utilisés ainsi que suivant qu'ils sont revêtus d'un métal de protection ou non et suivant la nature dudit métal. Ces propriétés sont liées aux réactions physico-chimique de ces métaux, de leur propriété à se transformer en oxydes ou autres composés dont la conductivité électrique est différente de celle du métal à l'état neuf. Pour respecter ces limites, la conception des pièces conductrices de liaison est faite en tenant compte des températures atteintes en régime au courant nominal. Cette définition consiste à choisir la nature du matériau constitutif, de son revêtement de surface, de sa forme en section droite et en développé. Cette conception tient également compte du fait que ces pièces conductrices sont logées dans des espaces réduits et confinés (enveloppes isolantes de protection) et qu'elles sont disposées à proximité d'appareillages analogues. En ce qui concerne la valeur des échauffements atteints par les différentes parties du connecteur en particulier aux points de contact avec les câbles (connecteur de raccordement) et avec le couteau du fusible (mâchoire de liaison) les différents facteurs d'influence sont les suivants: la section droite et la longueur développée qui défini la résistance propre de la pièce et entraîne par passage de courant, un effet joule io qui dégage des calories et qui échauffe la pièce, la section droite et la longueur développée qui défini la conductivité thermique qui provoque l'écoulement des calories dans cette pièce des points chauds vers les points froids. (cela entraîne l'échauffement des points froids), la surface extérieure et la forme de cette surface qui est responsable des échanges thermiques par convection et radiation avec l'air et les pièces environnantes. Dans le cas étudié les limites autorisées sont inférieures au niveau du contact avec le câble conducteur et au niveau du contact avec le couteau de fusible. Une grande partie des calories responsables des échauffements sont issues du fusible par le couteau de contact. La forme de la pièce de liaison a donc été étudiée en fonction de ces trois éléments principaux. Elle doit conduire le courant du couteau de fusible au câble. Elle doit être telle que la température du contact couteau de fusible ne soit pas supérieure à sa limite acceptée, par exemple 65 C au-dessus de la température ambiante. 3o Elle doit éviter que trop de calories venant du fusible soit transmises vers le câble dont le contact doit rester inférieur à une limite normalisée, nettement inférieure à celle acceptée pour le contact fusible, par exemple 60 C au-dessus de la température ambiante. Les figures 1 et 2 représentent, à titre d'exemples, des réalisations actuelles de connecteurs du type visé par l'invention. s Ces connecteurs comportent une pièce plane 1, 2 en métal conducteur par exemple aluminium ou cuivre qui comprend un évidement 3 pour l'insertion d'un conducteur électrique, une.vis 4 traverse l'épaisseur du métal pour serrer le conducteur contre un bord denté 5 de l'évidement 3. Une gorge 6, 7 réalisée à une certaine distance de l'évidement 3 est destinée à l'insertion d'un contact d'un composant électrique, tel qu'un fusible. L'une des deux parois latérales de la gorge 6, 7 est constituée par une lame flexible 8 destinée à prendre appui latéralement contre le contact du composant électrique. Dans les deux exemples ci-dessus, la zone de contact du 'composant électrique, en particulier dans le cas d'un fusible, devient très chaude lorsque le 15 connecteur est en service. Dans les deux cas, on a essayé de réduire la distance entre l'évidement 3 d'insertion du conducteur et la gorge 6, 7 pour limiter l'échauffement par effet joule dû au passage du courant électrique. Cependant, cette distance réduite ne favorise pas l'évacuation des calories 20 dues à l'échauffement dans la zone des gorges 6 et 7. Dans les deux cas, des aménagements ont été prévus pour évacuer autant que possible les calories engendrées dans la zone des gorges 6, 7. Dans le cas de la figure 1, la partie inférieure de la pièce 1 comporte des ailettes 9, 10, 11 et entre l'évidement 3 d'insertion du conducteur et la gorge 6 est 25 prévue un autre évidement 12. Dans le cas de la figure 2, aucune ailette n'est prévue. Cependant, l'évidement 3 d'insertion du conducteur est séparé de la gorge 7 par une échancrure 13 relativement profonde. Le but de la présente invention est d'apporter des améliorations aux 3o connecteurs du type décrit ci-dessus, pour favoriser davantage l'évacuation des calories dues à l'échauffement tout en ayant un chemin de passage du courant électrique aussi court que possible. Suivant l'invention, le connecteur électrique pour raccorder un conducteur électrique avec un composant électrique susceptible de s'échauffer en service, tel qu'un fusible, comportant une pièce plane en métal conducteur. qui comprend un évidement pour l'insertion du conducteur électrique, une vis traversant l'épaisseur du métal pour serrer le conducteur contre un bord dudit évidement, une gorge réalisée à une certaine distance de l'évidement destinée à l'insertion d'un contact dudit composant électrique, l'une des deux parois latérales de la gorge étant constituée par une lame flexible destinée à prendre appui latéralement contre ledit contact est caractérisé en ce que le bord extérieur de ladite pièce plane adjacent à i0 la gorge est conformé en ailettes pour évacuer les calories engendrées dans la zone dudit contact, la lame flexible constituant l'une des deux parois latérales de la gorge étant située à l'opposé dudit bord conformé en ailettes et ladite lame flexible étant séparée par un espace évidé de la partie comportant l'évidement d'insertion du conducteur électrique. Grâce à cette disposition, on obtient une évacuation efficace des calories engendrées par l'échauffement dans la zone du contact du composant électrique. Selon une réalisation préférée de l'invention, ladite pièce plane a une forme qui s'inscrit sensiblement dans un rectangle, l'évidement d'insertion du conducteur étant adjacent à un bord extérieur de la pièce opposé à celui comportant les ailettes et à un autre bord extérieur sensiblement perpendiculaire aux deux bords précités dans lequel est engagée la vis de serrage. De préférence également, l'évidement d'insertion du conducteur est adjacent à un troisième bord situé en regard de la lame flexible, ce troisième bord comportant des ailettes et étant séparé de ladite lame flexible par ledit espace évidé de la pièce plane. Les dispositions ci-dessus favorisent encore davantage l'évacuation des calories. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. La figure 3, donnée à titre d'exemple non limitatif est une vue en plan, légèrement en perspective d'un connecteur à radiateur thermique selon l'invention. Dans la réalisation représentée sur la figure 3, le connecteur électrique pour raccorder un conducteur électrique avec un composant électrique susceptible de s'échauffer en service, tel qu'un fusible, comporte une pièce plane 14 en métal conducteur tel que l'aluminium qui comprend un évidement 15 pour l'insertion du s conducteur électrique. Une vis 16 traverse l'épaisseur du métal pour serrer le conducteur contre un bord 17 de l'évidement 15. Une gorge 18 réalisée à une certaine distance de l'évidement 15 est destinée à l'insertion d'un contact du composant électrique. L'une des deux parois latérales de la gorge 18 est constituée par une lame flexible 19 destinée à prendre appui latéralement contre io le contact précité. Selon l'invention, le bord extérieur de la pièce plane 14 adjacent à la gorge 18 est conformé en ailettes 20 pour évacuer les calories engendrées dans la zone dudit contact. La lame flexible 19 est située à l'opposé du bord conformé en ailettes 20 et cette lame flexible 19 est séparée par un espace évidé 21 de la partie comportant l'évidement 15 d'insertion du conducteur électrique. Par ailleurs, la pièce plane 14 a une forme qui s'inscrit sensiblement dans un rectangle. L'évidement 15 d'insertion du conducteur est adjacent à un bord extérieur 22 de la pièce 14 opposé à celui comportant les ailettes 20 et à un autre bord extérieur 23 sensiblement perpendiculaire aux deux bords précités dans lequel est engagée la vis de serrage 16. D'autre part, l'évidement 15 d'insertion du conducteur est adjacent à un troisième bord 24 situé en regard de la lame flexible 19, ce troisième bord comportant des ailettes 25 qui sont séparées de la lame flexible 19 par l'espace évidé 21 de la pièce plane 14. On voit également sur la figure 3, que l'évidement 15 d'insertion du conducteur est adjacent à un quatrième bord 17, situé à l'opposé du bord extérieur 23 portant la vis de serrage 16. Ce quatrième bord porte des dents 26 faisant saillie à l'intérieur de l'évidement 15 pour perforer l'isolant entourant le conducteur lors du serrage de la vis 16 sur ce conducteur. De plus, la partie de la pièce plane 14 comportant l'évidement 15 d'insertion du conducteur est reliée à la partie comportant la gorge 18 par une portion 26a de largeur réduite. Cette largeur est d'abord constante puis augmente progressivement vers la partie comportant ladite gorge 18. La figure 3 montre d'autre part que le fond de la gorge 18 et le bord latéral de celle-ci adjacent au bord extérieur conformé en ailettes 20 sont adjacents à une zone de métal 27 relativement large et massive. Par ailleurs, la portion 26a de largeur réduite s'étend entre l'évidement 15 et le bord extérieur de la pièce 14 opposé à celui portant la vis de serrage 16 et la portion 29 de largeur augmentant progressivement s'étend le long de ce bord extérieur 28. La zone de métal 27 relativement large s'étend entre le bord io extérieur 28 et la gorge 18. De plus, le bord 30 de la portion de largeur augmentant progressivement qui est dirigé obliquement vers l'évidement 15 est pourvu d'ailettes 31. La pièce plane 14 du connecteur selon l'invention peut être ôbtenue par découpage de tranches dans un profilé extrudé en aluminium. La structure de la pièce plane 14 du connecteur que l'on vient de décrire a été ainsi optimisée pour obtenir une évacuation maximale des calories dues à l'échauffement dans la zone de contact avec le composant (le fusible) grâce aux ailettes 20 qui sont disposées à l'opposé de la zone de raccordement avec le conducteur électrique. Les ailettes 25 et 31 disposées dans d'autres zones séparées les unes des autres par l'espace 21 contribuent également à l'évacuation des calories. Par ailleurs, le chemin de passage de courant électrique compris entre la zone de contact avec le conducteur et la zone de contact avec le fusible, du fait de son tracé à angle droit est relativement long, ce qui contribue également à la réduction du transfert de calories entre ces deux zones, tout en limitant l'échauffement par effet Joule, grâce notamment aux ailettes 31. REVENDICATIONS 1. Connecteur électrique pour raccorder un conducteur électrique avec un composant électrique susceptible de s'échauffer en service, tel qu'un fusible, comportant une pièce plane (14) en métal conducteur qui comprend un évidement (15) pour l'insertion du conducteur électrique, une vis (16) traversant l'épaisseur du métal pour serrer le conducteur contre un bord (17) dudit évidement, une gorge (18) réalisée à une certaine distance de l'évidement (15) destinée à l'insertion d'un contact dudit composant électrique, l'une des deux parois latérales de la gorge (18) étant constituée par une lame flexible (19) destinée à prendre appui latéralement contre ledit contact, caractérisé en ce que le bord extérieur de ladite io pièce plane (14) adjacent à la gorge (18) est conformé en ailettes (20) pour évacuer les calories engendrées dans la zone dudit contact, la lame flexible (19) constituant l'une des deux parois latérales de la gorge (18) étant située à l'opposé dudit bord conformé en ailettes (20) et ladite lame flexible (19) étant séparée par un espace évidé (21) de la partie comportant l'évidement (15) d'insertion du conducteur électrique. 2. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce plane (14) a une forme qui s'inscrit sensiblement dans un- rectangle, l'évidement (15) d'insertion du conducteur étant adjacent à un bord extérieur (22) de la pièce (14) opposé à celui comportant les ailettes (20) et à un autre bord extérieur (23) sensiblement perpendiculaire aux deux bords précités dans lequel est engagée la vis de serrage (16). 3. Connecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'évidement (15) d'insertion du conducteur est adjacent à un troisième bord (24) situé en regard de la lame flexible (19), ce troisième bord (24) comportant des ailettes (25) et étant séparé de ladite lame flexible (19) par ledit espace évidé (21) de la pièce plane (14). 4. Connecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'évidement (15) d'insertion du conducteur est adjacent à un quatrième bord (17) situé à l'opposé du bord extérieur (23) portant la vis de serrage (16), ce quatrième bord portant des dents (26) faisant saillie à l'intérieur de l'évidement (15) pour perforer l'isolant entourant le conducteur lors du serrage de la vis (16) sur ce conducteur. 5. Connecteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la partie de la pièce plane (14) comportant l'évidement (15) d'insertion du conducteur est reliée à la partie comportant la gorge (18) par une portion de lo largeur réduite (26a), cette largeur augmentant progressivement vers la partie comportant ladite gorge (18). 6. Connecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le fond de la gorge (18) et le bord latéral de celle-ci adjacent au bord extérieur conformé en ailettes (20) sont adjacents à une zone (27) de métal relativement large et massive. 7. Connecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite portion de largeur réduite (26a) s'étend entre l'évidement (15) et le bord extérieur de la pièce (14) opposé à celui portant la vis de serrage (16), la portion (29) de largeur augmentant progressivement s'étend le long dudit bord extérieur (28) de la pièce (14) opposé et ladite zone (27) de métal relativement large s'étend entre ledit bord extérieur (28) et la gorge (18). 8. Connecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le bord (30) de ladite portion de largeur augmentant progressivement dirigé obliquement vers l'évidement (15) est pourvu d'ailettes (31). 9. Connecteur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est obtenu par découpage de tranches de métal dans un profilé extrudé.