Brevet FR2860350A1 — publié le 20050401

La présente invention concerne un dispositif de connexion électrique flexible pour courants de 20 Ampères à quelques dizaines de milliers d'Ampères (dits "courants forts"), en moyenne ou en haute tension (c'està-dire de 1 à 800 kV environ) entre deux prises de courant mobiles l'une par rapport à l'autre, et un appareil électrique, en particulier de moyenne ou haute tension, tel qu'un disjoncteur, un interrupteur, un contacteur, un sectionneur, par exemple ceux de type ampoule à vide, comportant un tel dispositif de connexion. II est connu, notamment par le document FR 2 815 168, un dispositif de connexion électrique souple utilisé dans un pôle de disjoncteur du type à 10 ampoule à vide. L'ampoule à vide comporte une enveloppe isolante fermée par un premier et un second flasques. Un contact fixe est fixé au premier flasque. Un contact mobile est monté sur une tige métallique traversant de manière étanche le second flasque. La tige métallique est reliée mécaniquement à un moyen d'entraînement en translation pour assurer une position de connexion et une position de déconnexion du contact mobile avec le contact fixe. La tige métallique est reliée électriquement à une plaque fixe rigide formant prise de courant par l'intermédiaire de deux pièces de connexion électriques flexibles. Ces deux pièces de connexion sont chacune constituées d'une plaque arrondie en forme de C fixée par ses extrémités d'une part à la prise de courant fixe et d'autre part à une bride de contact solidaire de la tige métallique. Cependant, ces pièces de connexion disposées de part et d'autre de la tige métallique, accroissent l'encombrement circonférentiel du pôle de disjoncteur. De plus, du fait de la nécessaire flexibilité des pièces de connexion en C, une diminution de cet encombrement ne peut se faire qu'aux dépens d'une diminution de la distance séparant le contact mobile du contact fixe en position hors connexion. Or, une distance minimale de 10 millimètres est nécessaire pour réaliser une coupure sous une tension de 12 kV dans un environnement sous vide. Le but de la présente invention est de fournir une connexion flexible de faible encombrement. A cet effet, la présente invention propose un dispositif de connexion électrique flexible entre un premier élément conducteur et un second élément conducteur mobiles l'un par rapport à l'autre, caractérisé en ce qu'il comprend une boucle ouverte en clinquants empilés parallèlement à l'axe de la boucle, comportant deux extrémités adaptées pour être fixées respectivement sur les deux éléments conducteurs, ladite boucle étant apte à se déformer élastiquement par un déplacement relatif de ses extrémités selon une direction parallèle à un axe central de la boucle. Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif de connexion comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la boucle s'étend sur moins d'un tour complet, notamment sur sensiblement trois-quarts de tour; - la boucle est plate avant montage; - la section de la boucle a une forme rectangulaire aplatie. L'invention a également pour objet un appareil électrique comportant un premier et un second éléments conducteurs mobiles l'un par rapport à l'autre, des moyens d'entraînement d'un ou de chaque élément conducteur et un dispositif de connexion électrique flexible relié aux deux éléments conducteurs, caractérisé en ce que le dispositif de connexion est conforme à l'une quelconque des revendications précédentes et en ce que chaque élément conducteur est fixé à une extrémité respective de la boucle. Suivant des modes particuliers de réalisation, l'appareil électrique comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - le premier élément conducteur forme un guide pour le second élément conducteur; - le guide comporte un flasque muni d'un orifice non circulaire de forme 25 complémentaire à la section du second élément conducteur; - l'orifice est muni d'une bague isolante; - le premier élément conducteur est cylindrique et comporte notamment un appendice latéral formant une borne électrique; le dispositif de connexion est fixé à l'intérieur du guide cylindrique; il comporte une ampoule à vide fermée par un flasque supérieur et un flasque inférieur, un contact électrique fixe fixé au flasque supérieur et un contact électrique mobile, le contact électrique mobile étant solidaire du second élément conducteur et mobile entre une position de connexion et une position de déconnexion avec le contact électrique fixe; - lorsque la boucle est plate avant montage, le premier contact fixe et le contact mobile sont à mi-distance de leur position d'éloignement maximal l'un par rapport à l'autre; - les deux éléments conducteurs sont co-axiaux et l'un au moins de ces 5 deux éléments conducteurs comporte une protubérance radiale sur laquelle est fixée une extrémité du dispositif de connexion. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins, sur lesquels: - la figure 1 est une vue partiellement en coupe radiale d'un pôle de disjoncteur du type à ampoule à vide comprenant un dispositif de connexion selon l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective schématique d'une partie du pôle de disjoncteur tel que représenté sur la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective schématique d'une partie du pôle de disjoncteur tel que représenté sur les figures 1 et 2, - la figure 4 est une vue de dessus d'un dispositif de connexion selon l'invention, - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 4, - la figure 6 est une vue en perspective schématique d'un dispositif de connexion selon l'invention dans une variante d'utilisation, et - la figure 7 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de connexion selon l'invention dans une seconde variante d'utilisation. La figure 1 représente un pôle de disjoncteur 2 du type à ampoule à vide. Ce pôle de disjoncteur 2 comprend un contact électrique fixe 4, une prise de courant ou élément conducteur fixe 6 et des moyens mécaniques pour assurer la connexion et la déconnexion entre le contact électrique 4 et la prise de courant fixe 6. Le pôle de disjoncteur 2 comprend une enveloppe tubulaire 8 d'axe central X-X supposé vertical pour les besoins de la description. Cette enveloppe tubulaire 8 comprend sur sa périphérie un orifice 10 de passage de la prise de courant fixe 6, délimité par un collet 12. L'enveloppe 8 est formée dans une résine isolante moulée telle que par exemple de l'époxy. L'extrémité supérieure de l'enveloppe 8 a été surmoulée sur une ampoule à vide 14. Cette ampoule à vide 14 comporte une chambre à vide 16, par exemple en céramique, fermée par deux flasques. Le contact électrique 4 est fixé au flasque supérieur 18 de la chambre à vide. Un contact électrique mobile 20 est monté sur une tige métallique d'entraînement 22. Cette tige 22 traverse le flasque inférieur 19 de la chambre 16. Un soufflet d'étanchéité métallique 21 est disposé sur le flasque inférieur et entoure la tige d'entraînement 22 pour maintenir le vide dans la chambre à vide. La tige d'entraînement 22 est apte à être entraînée en translation 10 suivant l'axe X-X pour mettre le contact électrique mobile 20 au contact du contact électrique fixe 4, par des moyens d'entraînement 23 disposés au- dessous du pôle de disjoncteur 2. Pour cela, la tige d'entraînement 22 est fixée solidairement à une bielle isolante 24 par un goujon de fixation 26. Ce goujon 26 comprend une tête six- pans 28 et deux tiges filetées s'étendant de part et d'autre de cette tête. La tige inférieure 30 coopère avec un trou taraudé d'un insert 32 fixé dans la bielle isolante 24. La tige supérieure 34 comporte une partie lisse adjacente à la tête 28 et une partie filetée vissée dans un trou taraudé de la tige d'entraînement 22. La tige d'entraînement 22 est reliée électriquement à la prise de courant 6 du pôle de disjoncteur par l'intermédiaire d'une entretoise de connexion 36 et d'un dispositif de connexion flexible 38. L'entretoise de connexion 36, interposée entre la tête 28 et la tige 22, comprend un orifice central traversé de part en part par la tige supérieure 34 du goujon 26. Avantageusement, une rondelle est montée entre l'entretoise 36 et la tête 28. L'ensemble contact 20 tige 22 entretoise 36 et goujon 26 constitue une prise de courant ou élément conducteur mobile 37. Comme visible sur la figure 2, l'entretoise 36 comprend une protubérance 40 s'étendant radialement vers l'extérieur. Cette protubérance 40 comporte à son extrémité un moyen de fixation au dispositif de connexion 38. Ce moyen de fixation peut par exemple être constitué par un boulon 41 à écrou 43 traversant deux trous réalisés dans la protubérance 40 et dans le dispositif de connexion 38. Les figures 4 et 5 représentent le dispositif de connexion électrique 38. Ce dispositif de connexion comprend une boucle 42 ouverte avec un orifice central d'axe B-B. Cette boucle est formée par un empilement de clinquants identiques empilés selon l'axe X-X, de faible épaisseur, par exemple de 3 centièmes de millimètres. Elle présente une section rectangulaire aplatie d'une épaisseur totale, par exemple de 5 à 6 millimètres. Chaque extrémité de la boucle 42 comporte un moyen de fixation à une prise de courant. En particulier, une première extrémité 44 de la boucle comporte un trou lisse 47 de fixation à la protubérance 40 de l'entretoise 36. La seconde extrémité 46 de la boucle comporte un trou lisse 49 de fixation à la prise de courant fixe 6 du pôle de disjoncteur. Au repos, cette boucle est plane et s'inscrit dans un plan principal perpendiculaire à l'axe B-B. Sous la contrainte de forces mécaniques appliquées à ses extrémités 44, 46 parallèlement à l'axe B-B, cette boucle est apte à se déformer élastiqueinent de manière à ce que ses extrémités 44, 46 se déplacent selon un mouvement relatif sensiblement parallèle à l'axe central B-B. Ainsi, de par sa déformation élastique, cette boucle autorise un allongement du dispositif de connexion selon un plan perpendiculaire à son plan principal. La longueur de la boucle 42 est définie en fonction de la course de déplacement de chacune de ses extrémités. Ainsi, pour une boucle aplatie de 5 à 6 millimètres d'épaisseur, telle que celle représentée sur la figure 4, une longueur de trois quarts de tour permet d'assurer un déplacement d'au moins 5 millimètres de chacune de ses extrémités par rapport au plan principal de la boucle sans engendrer de contrainte mécanique de torsion élevée à ses extrémités. Cependant, le dispositif de connexion 38 selon l'invention peut également être formé d'une boucle 42 plus courte ou plus longue, et notamment d'une boucle formant un demi-tour ou d'une boucle formant un tour complet. D'une manière générale, les forces sont mieux réparties sur une boucle plus longue. En variante, le dispositif de connexion 38 peut également avoir une forme non plane au repos, par exemple une forme hélicoïdale qui s'étend sur plus d'une spire. Comme visible sur la figure 2, la prise de courant fixe 6 du pôle de disjoncteur est formée par un guide cylindrique 48 creux d'axe central XX, fixé par surmoulage à l'intérieur de l'enveloppe tubulaire 8 du pôle de disjoncteur. Ce guide comporte un appendice radial 50, des moyens de fixation du dispositif de connexion 38, et un dispositif anti-rotation de la tige d'entraînement 22. L'appendice 50 traverse l'orifice 10 de l'enveloppe tubulaire 8 pour former une borne électrique externe. Le dispositif de connexion 38 est disposé entièrement à l'intérieur de la partie inférieure du guide 48. Les moyens de fixation de la prise de courant fixe 6 au dispositif de connexion 38 sont formés par une saillie 52 taraudée formée sur une partie de la surface interne du guide cylindrique 48 et dans laquelle se visse une vis de fixation 53 qui traverse le trou 49 du dispositif de connexion 38. Le dispositif anti-rotation de la tige 22 comporte un flasque horizontal 54 muni d'un orifice 56 pour le passage de la tige 22. L'orifice 56 a une forme non circulaire et complémentaire de la section de la tige d'entraînement 22 pour la guider en translation le long de l'axe X-X. Ce dispositif d'anti-rotation de la tige d'entraînement permet de protéger le soufflet métallique 21 contre les efforts de torsion engendrés par le dispositif de connexion lorsqu'il est contraint mécaniquement. Une bague isolante 58 garnit l'orifice d'anti-rotation 56 pour éviter l'apparition de courants dérivés lors du déplacement de la tige d'entraînement 22 par rapport au flasque 54. Les figures 2 et 3 représentent de manière détaillée un exemple de réalisation du dispositif anti-rotation, dans lequel deux méplats 60 ont été formés sur la tige d'entraînement 22 et dans lequel l'orifice 56 comporte deux méplats correspondants. Avantageusement, les méplats 60 forment un point d'appui pour reprendre le couple de serrage nécessaire pour visser le contact mobile 20 au bout de la tige 22, sans contraindre en torsion le soufflet d'étanchéité. En fonctionnement, les moyens d'entraînement 23 sont aptes à déplacer la bielle isolante 24 et l'élément conducteur 37 selon un mouvement de translation suivant l'axe X-X pour rapprocher ou éloigner le contact électrique mobile 20 de la prise de courant fixe 6. Lors de ce déplacement, le dispositif de connexion 38 est apte à se déformer selon une direction parallèle à l'axe central X-X pour maintenir la liaison électrique entre la prise de courant fixe 6 du pôle de disjoncteur et le contact mobile 20 lors des connexions et déconnexions successives. Le dispositif de connexion est fixé à la prise de courant 6 de telle sorte que lorsque la boucle 42 est plane avant montage, la prise de courant fixe 6 et le contact mobile 20 sont à mi-distance de leur position d'éloignement maximal l'une par rapport à l'autre. Ainsi, la boucle 42 est déformée sur une même course dans un sens ou dans l'autre suivant l'état du disjoncteur, avec une contrainte identique pour les deux positions d'éloignement maximal. Lorsque le contact mobile 20 de l'ampoule à vide est dans une position de déconnexion avec le contact fixe 4, tel que représenté sur la figure 1, le dispositif de connexion 38 est déformé élastiquement de sorte que sa première extrémité 44 fixée à l'entretoise 38 est positionnée en dessous de sa seconde extrémité 46 fixée à la prise de courant 6 fixe. Lorsque le contact mobile 20 est connecté au contact fixe 4, la première extrémité 44 est disposée au-dessus de la seconde extrémité 46. Le dispositif de connexion 38 est peu encombrant car il est fixé à l'intérieur de la prise de courant fixe 6. En outre, il est constitué d'une unique pièce, qui est suffisante pour réaliser une connexion électrique flexible d'un pôle de disjoncteur. De plus, la forme circulaire de ce dispositif de connexion autorise une déformation de forte amplitude, c'est-à-dire une course de 4 à 30 millimètres, et ne génère pas de contrainte mécanique importante sur la tige d'entraînement 22 et le soufflet d'étanchéité 21. La figure 6 représente une variante d'utilisation du dispositif de connexion 38 selon l'invention. La première 6 et la seconde 37 prises de courant sont chacune formées par des éléments cylindriques 62, 64 d'axe central respectif Y-Y, Z-Z. Les axes Y-Y et Z-Z sont parallèles mais non confondus et distants l'un de l'autre. La première prise de courant 6 s'étend au-dessous du plan principal du dispositif de connexion. La seconde prise de courant 37 s'étend au dessus de ce plan. L'extrémité inférieure de la première prise de courant 6 comporte un moyen de fixation à la première extrémité 44 de la boucle 42. L'extrémité supérieure de la seconde prise de courant 37 comporte un moyen de fixation à la seconde extrémité 46 de la boucle 42. La figure 7 représente une seconde variante d'utilisation du dispositif de connexion selon l'invention. Selon cette variante, la première 6 et la seconde 37 prises de courant sont formées par des éléments cylindriques 66, 68 d'axes confondus, qui s'étendent au dessous et au dessus du plan moyen de la boucle de connexion 42. Chaque élément cylindrique 66, 68 comporte une protubérance respective 69, 71 s'étendant radialement vers l'extérieur. La première extrémité 44 de la boucle 42 est apte à être fixée sur la surface inférieure de la protubérance 69. La seconde extrémité 46 de la boucle 42 est apte à être fixée sur la surface supérieure de la protubérance 71. Dans ces deux exemples d'utilisation du dispositif de connexion, la première 6 et/ou la seconde 37 prises de courant peuvent être entraînées en translation selon une direction parallèle à leur axe central X-X, Y-Y, Z-Z. Le dispositif de connexion selon l'invention peut être utilisé dans tout appareillage électrique tels que des disjoncteurs, des interrupteurs, des contacteurs des sectionneurs, des tronçons des jeux de barres, etc. REVENDICATIONS 1. Dispositif de connexion électrique flexible, pour courant fort en moyenne ou en haute tension, entre un premier élément conducteur (6) et un second élément conducteur (37) mobiles l'un par rapport à l'autre, caractérisé en ce qu'il comprend une boucle ouverte en clinquants empilés parallèlement à l'axe de la boucle (42), ladite boucle comportant deux extrémités (44, 46) adaptées pour être fixées respectivement sur les deux éléments conducteurs, ladite boucle étant apte à se déformer élastiquement par un déplacement relatif de ses extrémités selon une direction parallèle à un axe central (B-B) de la boucle (42). 2. Dispositif de connexion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la boucle (42) s'étend sur moins d'un tour complet, notamment sur sensiblement trois-quarts de tour. 3. Dispositif de connexion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la boucle (42) est plate avant montage. 4.. Dispositif de connexion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section de la boucle a une forme plate rectangulaire. 5. Appareil électrique comportant un premier (6) et un second (37) éléments conducteurs mobiles l'un par rapport à l'autre, des moyens (23) d'entraînement d'un ou de chaque élément conducteur et un dispositif de connexion (38) électrique flexible relié aux deux éléments conducteurs, caractérisé en ce que le dispositif de connexion est conforme à l'une quelconque des revendications précédentes et en ce que chaque élément conducteur (6, 37) est fixé à une extrémité (44, 46) respective de la boucle. 6. Appareil électrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier élément conducteur (6) forme un guide (48) pour le second élément conducteur (37). 7. Appareil électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le guide (48) comporte un flasque (54) muni d'un orifice (56) non circulaire de forme 30 complémentaire à la section du second élément conducteur (37). 8 Appareil électrique selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'orifice (56) est muni d'une bague isolante (58). 9. Appareil électrique selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le premier élément conducteur (6) est cylindrique et comporte notamment un appendice latéral (50) formant une borne électrique. 10. Appareil électrique selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le dispositif de connexion (38) est fixé à l'intérieur du guide cylindrique (48). 11. Appareil électrique selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte une ampoule à vide (14) fermée par un flasque supérieur (18) et un flasque inférieur (19), un contact électrique fixe (4) fixé au flasque supérieur et un contact électrique mobile (20), le contact électrique mobile (20) étant solidaire du second élément conducteur (37) et mobile entre une position de connexion et une position de déconnexion avec le contact électrique fixe (4). 12. Appareil électrique selon la revendication 11, caractérisé en ce que lorsque la boucle (42) est plate avant montage, le premier contact fixe (4) et le contact mobile (20) sont à mi-distance de leur position d'éloignement maximal l'un par rapport à l'autre. 13. Appareil électrique selon l'une quelconque des revendications 5 à 12, caractérisé en ce que les deux éléments conducteurs (6, 37) sont coaxiaux et en ce que l'un au moins de ces deux éléments conducteurs comporte une protubérance radiale (40, 69, 71) sur laquelle est fixée une extrémité (44, 46) du dispositif de connexion (38).