Brevet FR3101478A1 — publié le 20210402

L’invention concerne des mécanismes de déclenchement par lévitation de contact à utiliser avec des dispositifs de commutation incorporant des éléments pyrotechniques. Il est décrit un dispositif de commutation électrique ayant un boîtier contenant un composant interne. Les composants internes comprennent des contacts configurés pour opérer un changement d'état du dispositif de commutation d'un état fermé autorisant la circulation du courant à travers le dispositif de commutation à un état ouvert qui interrompt la circulation du courant à travers le dispositif de commutation. Il est inclus un élément pyrotechnique qui est configuré pour interagir avec les composants internes pour faire passer le dispositif de commutation de l'état fermé à l'état ouvert lorsque l'élément pyrotechnique est activé. L'élément pyrotechnique est configuré pour se déclencher en réponse à une lévitation entre les contacts à un signal de courant élevé circulant à travers le dispositif de commutation. Figure 1 MECANISMES DE DECLENCHEMENT PAR LEVITATION DE CONTACTS A UTILISER AVEC DES DISPOSITIFS DE COMMUTATION INCORPORANT DES ELEMENTS PYROTECHNIQUES Domaine technique auquel se rapporte l'invention La présente invention décrit des dispositifs relatifs aux mécanismes et configurations de déclenchement à utiliser avec des dispositifs de commutation électrique, tels que des dispositifs contacteurs et des dispositifs fusibles électriques. Arrière-plan technologique Les circuits électriques de connexion et de déconnexion sont aussi vieux que les circuits électriques eux-mêmes et sont souvent utilisés comme méthode de commutation de l'alimentation d'un dispositif électrique connecté entre des états "marche" et "arrêt". Un exemple de dispositif couramment utilisé pour connecter et déconnecter des circuits est un contacteur, qui est électriquement connecté à un ou plusieurs dispositifs ou sources d'alimentation. Un contacteur est configuré de façon à pouvoir ouvrir ou fermer un circuit pour commander l'alimentation électrique à destination ou en provenance d'un dispositif. Un type de contacteur conventionnel est un contacteur hermétiquement scellé. En plus de contacteurs, qui servent à connecter et déconnecter des circuits électriques lors d'un fonctionnement normal d'un dispositif, différents dispositifs additionnels peuvent être utilisés pour fournir une protection contre les surtensions. Ces dispositifs peuvent empêcher les courts-circuits, les surcharges et les dommages permanents à un système électrique ou un dispositif électrique connecté. Ces dispositifs incluent les dispositifs sectionneurs capables de couper rapidement le circuit d'une manière permanente de telle sorte que le circuit reste coupé jusqu'à ce que le dispositif sectionneur soit réparé, remplacé ou réinitialisé. Un dispositif sectionneur de ce type est un fusible. Un fusible conventionnel est un type de conducteur à faible résistance qui agit à la manière d'un dispositif sacrificiel. Des fusibles typiques sont constitués d'un fil ou d'une bande métallique qui fond quand une trop grande quantité de courant circule à travers lui ou elle, ouvrant ainsi le circuit qu'il connecte. Avec les progrès de la société, de plus en plus d'innovations sont apportées aux systèmes électriques et aux systèmes électroniques. On peut citer à titre d'exemples de telles innovations les récents progrès concernant les véhicules électriques, qui pourront un jour devenir les normes d'efficacité énergétique et remplacer les véhicules à énergie fossile traditionnels. Dans ce type de dispositifs électriques onéreux et couramment utilisés, une protection contre les surtensions est particulièrement préconisée pour éviter un dysfonctionnement du dispositif et éviter des dommages permanents aux dispositifs. En outre, une protection contre les surtensions permet d'éviter les risques pour la sécurité, tels que les feux électriques. Ces améliorations modernes apportées aux systèmes et dispositifs électriques requièrent des solutions modernes pour augmenter la praticité et l'efficacité des mécanismes de déclenchement de dispositifs fusibles. Objet de l’invention Nous allons décrire des caractéristiques et configurations de déclenchement passives pour l'activation d'éléments pyrotechniques destinés à agir en tant que mécanisme de fusible dans des dispositifs de commutation, tels que des contacteurs ou des dispositifs fusibles. Ces configurations de déclenchement passives peuvent être configurées pour se déclencher en réponse à un niveau seuil de courant circulant à travers le dispositif de commutation, correspondant à une surtension dangereuse. Les différentes formes de réalisation de la présente invention sont conçues pour activer le mécanisme de fusible pyrotechnique lors d'une lévitation de contacts et d'une génération d'arc correspondante. Une forme de réalisation d'un dispositif de commutation électrique selon la présente invention comprend un boîtier dans lequel est intégré un composant interne. Les composants internes comprennent des contacts configurés pour opérer un changement d'état du dispositif de commutation d'un état fermé autorisant la circulation du courant à travers le dispositif de commutation à un état ouvert qui interrompt la circulation du courant à travers le dispositif de commutation. Il est inclus un élément pyrotechnique qui est configuré pour interagir avec les composants internes pour faire passer le dispositif de commutation de l'état fermé à l'état ouvert lorsque l'élément pyrotechnique est activé. L'élément pyrotechnique est configuré pour se déclencher en réponse à une lévitation entre les contacts à un signal de courant élevé circulant à travers le dispositif de commutation. Des formes de réalisation selon la présente invention peuvent être agencées avec un initiateur pyrotechnique couplé directement aux bornes à haute tension du dispositif de commutation. Lorsqu'il se produit une lévitation à courant élevé entre les contacts fixes et mobiles, la résistance entre les contacts fixes et mobiles augmente rapidement. Il en résulte que le courant au niveau des bornes se dirige vers le chemin de moindre résistance, à savoir vers l'initiateur pyrotechnique. Ces caractéristiques et avantages de l'invention, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à l'homme du métier à la lecture de la description détaillée, considérée conjointement avec les dessins joints, dans lesquels des numéros identiques désignent des éléments correspondants d'une figure à l'autre. Description des figures L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisations préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : est une vue de face en coupe d'une forme de réalisation d'un contacteur pouvant incorporer des caractéristiques de la présente invention, représenté dans l'orientation "fermée" qui autorise la circulation d'électricité à travers le dispositif ; est une vue de face en coupe de la forme de réalisation du dispositif contacteur de la , représenté dans une orientation "ouverte" ou "sectionnée", qui empêche la circulation d'électricité à travers le dispositif ; est une vue de face en coupe de la forme de réalisation du dispositif contacteur de la , représenté dans une orientation différente, dans laquelle les éléments sectionneurs ont été "déclenchés" ; est une vue de face en coupe d'un dispositif fusible pouvant incorporer des caractéristiques de la présente invention, représenté dans l'état de repos "non-déclenché" ; est une vue de face en coupe d'un dispositif fusible pouvant incorporer des caractéristiques de la présente invention, représenté dans l'état activé "déclenché" ; est une vue en perspective de face et de dessus d'une configuration de déclenchement pyrotechnique incorporant des caractéristiques de la présente invention ; est une vue de dos et de dessus de la configuration de déclenchement pyrotechnique de la ; est une vue en perspective de face et de dessus d'une autre configuration de déclenchement pyrotechnique incorporant des caractéristiques de la présente invention ; est une vue de dos et de dessus de la configuration de déclenchement pyrotechnique de la ; est une vue en perspective de face et de dessus d'encore une autre configuration de déclenchement pyrotechnique incorporant des caractéristiques de la présente invention ; est une vue de face en coupe d'une partie de la configuration de déclenchement pyrotechnique de la ; est une vue schématique d'une forme de réalisation d'un circuit de commutation d'alimentation pyrotechnique selon la présente invention ; est une vue schématique d'une autre forme de réalisation d'un circuit de commutation d'alimentation pyrotechnique selon la présente invention ; présente des vues schématiques d'un dispositif de commutation selon la présente invention ; est une vue de dessus schématique des contacts fixes et mobiles pour le dispositif de commutation selon la présente invention ; est une vue de dessus de l'interface entre les contacts fixes et mobiles représentés sur la ; est une vue schématique d'une autre forme de réalisation d'un circuit de commutation pyrotechnique selon la présente invention ; est une vue schématique d'encore une autre forme de réalisation d'un circuit de commutation pyrotechnique selon la présente invention ; est une vue en perspective d'une autre forme de réalisation d'un dispositif de commutation selon la présente invention ; est une vue en perspective en coupe du dispositif de commutation présenté sur la ; est une autre vue en perspective en coupe du dispositif de commutation présenté sur la ; est une vue en coupe d'un composant initiateur multiple selon la présente invention ; et est une vue en perspective en coupe du composant présenté sur la . Dispositif de commutation électrique, comprenant : un boîtier ; des composants internes contenus dans ledit boîtier, lesdits composants internes comprenant des contacts configurés pour opérer un changement d'état dudit dispositif de commutation d'un état fermé autorisant la circulation du courant à travers ledit dispositif de commutation à un état ouvert qui interrompt la circulation du courant à travers ledit dispositif de commutation ; un élément pyrotechnique configuré pour interagir avec lesdits composants internes pour faire passer ledit dispositif de commutation dudit état fermé audit état ouvert lorsque l'élément pyrotechnique est activé, ledit élément pyrotechnique étant configuré pour se déclencher en réponse à une lévitation entre lesdits contacts à un signal de courant élevé circulant à travers ledit dispositif de commutation. Le dispositif de commutation selon la revendication 1, dans lequel lesdits contacts comprennent des contacts fixes et mobiles. Le dispositif de commutation selon la revendication 2, dans lequel lesdits contacts fixes et mobiles sont en contact dans ledit état fermé et sont séparés dans ledit état ouvert. Le dispositif de commutation selon la revendication 2, dans lequel ledit élément pyrotechnique est raccordé auxdits contacts fixes. Le dispositif de commutation selon la revendication 1, dans lequel ledit élément pyrotechnique est conçu pour interagir avec lesdits contacts pour passer dudit état fermé audit état ouvert. Le dispositif de commutation selon la revendication 2, dans lequel ledit élément pyrotechnique est conçu pour interagir avec ledit contact mobile pour passer dudit état fermé audit état ouvert. Le dispositif de commutation selon la revendication 2, dans lequel lesdits contacts sont conçus de telle sorte qu'une lévitation provoque la formation d'un arc entre les contacts fixes et mobiles, ce qui augmente la résistance entre lesdits contacts fixes et mobiles. Le dispositif de commutation selon la revendication 7, dans lequel ladite résistance augmentée amène le signal électrique au niveau desdits contacts fixes à activer ledit élément pyrotechnique. Le dispositif de commutation selon la revendication 1, dans lequel l'activation dudit élément pyrotechnique amène ledit dispositif de commutation à passer dudit état fermé audit état ouvert. Dispositif de commutation électrique comprenant : un boîtier ; des composants internes contenus dans ledit boîtier, lesdits composants internes comprenant des contacts configurés pour opérer un changement d'état dudit dispositif de commutation d'un état fermé autorisant la circulation du courant à travers ledit dispositif de commutation à un état ouvert qui interrompt la circulation du courant à travers ledit dispositif de commutation ; au moins un dispositif d'activation pyrotechnique configuré pour interagir avec lesdits composants internes pour faire passer ledit dispositif de commutation dudit état fermé audit état ouvert lorsque ledit dispositif pyrotechnique est activé ; des éléments de commutation interne et externe configurés pour activer ledit au moins un dispositif pyrotechnique, ledit élément de commutation interne comprenant une structure de commutateur déclencheur passif configurée pour activer l'un desdits au moins un dispositifs pyrotechniques en réponse à une lévitation entre lesdits contacts, lesdits éléments de commutation externes activant ledit un desdits au moins un éléments pyrotechniques à partir d'un signal généré à l'extérieur dudit boîtier. Dispositif de commutation selon la revendication 10, dans lequel ledit élément de commutation interne est interne audit boîtier. Dispositif de commutation selon la revendication 10, dans lequel ledit au moins un dispositif pyrotechnique comprend un premier et un deuxième dispositifs pyrotechniques. Dispositif de commutation selon la revendication 12, dans lequel ledit premier dispositif pyrotechnique est activé par ladite lévitation des contacts, et ledit deuxième dispositif pyrotechnique est activé par ledit signal généré en externe audit boîtier. Dispositif de commutation selon la revendication 12, dans lequel lesdits premier et deuxième dispositifs pyrotechniques agissent sur un seul plongeur. Dispositif de commutation selon la revendication 10, dans lequel lesdits contacts comprennent des contacts fixes et mobiles, lesdits contacts fixes et mobiles étant en contact dans ledit état fermé et étant séparés dans ledit état ouvert. Dispositif de commutation selon la revendication 15, dans lequel l'un desdits au moins un dispositifs pyrotechniques est raccordé auxdits contacts fixes. Dispositif de commutation selon la revendication 10, dans lequel au moins un dispositif pyrotechnique est/sont conçus pour interagir avec lesdits contacts pour passer dudit état fermé audit état ouvert. Dispositif de commutation selon la revendication 17, dans lequel ledit au moins un dispositif pyrotechnique est/sont conçus pour interagir avec ledit contact mobile pour passer dudit état fermé audit état ouvert. Dispositif de commutation électrique, comprenant : un boîtier ; des contacts fixes et mobiles internes audit boîtier, configurés pour opérer un changement d'état dudit dispositif de commutation d'un état fermé à un état ouvert ; un élément pyrotechnique raccordé audit contact fixe et configuré pour interagir avec ledit contact mobile pour faire passer ledit dispositif de commutation dudit état fermé audit état ouvert lorsque ledit élément pyrotechnique est activé, ledit élément pyrotechnique étant configuré pour se déclencher en réponse à une lévitation entre lesdits contacts fixes et mobiles.