[0001] La présente invention se rapporte un dispositif assurant le passage d'un courant
électrique entre plusieurs bras conducteurs articulés. Ce dispositif est particulièrement
adapté au passage de courants permanents forts en basse tension et est capable de
supporter également des courants exceptionnels de court-circuit. L'invention se rapporte
également à un appareil électrique comportant au moins un tel dispositif.
[0002] Les dispositifs articulés assurant le passage d'un courant électrique sont notamment
utilisés dans des appareils électriques de type interrupteurs, disjoncteurs ou contacteur-disjoncteurs
pour remplacer avantageusement une tresse de contact placée entre un conducteur fixe
et un conducteur mobile articulé raccordé électriquement avec le conducteur fixe.
Une tresse pose en effet des problèmes d'encombrement, d'échauffement, de coût de
fabrication et d'efforts mécaniques en particulier lors du passage d'un courant fort.
Par ailleurs, un dispositif à lames flexibles n'est pas non plus adapté pour le passage
de courants permanents forts. Un dispositif articulé permet au contraire de faire
passer correctement un courant fort à condition d'avoir une zone de contact suffisamment
bien définie et maîtrisée pour garantir une résistance de contact faible et pour éviter
tout risque de soudure dans l'articulation.
[0003] Le document EP0358286 décrit déjà un dispositif d'articulation pour le passage de
courant électrique fort. Ce dispositif comprend une zone d'articulation entourant
l'axe de pivotement d'un levier de contact mobile. Un conducteur fixe présente deux
extrémités conductrices qui enserrent comme des tenailles la zone d'articulation du
levier de contact mobile, sur au moins trois points de contact. Le ou les différents
plans de contact ainsi créés sont donc sensiblement parallèles à l'axe de pivotement.
Cependant, cette solution d'une part fait appel à un nombre de pièces important et
d'autre part ne permet pas d'obtenir un dosage précis et constant de la pression de
contact, permettant de tenir compte des tolérances de fabrication des différentes
pièces. Par ailleurs, augmenter le serrage autour de la zone de contact risque de
provoquer des coincements lors du pivotement du contact mobile, à moins de prévoir
un jeu plus important, ce qui ne permet alors plus d'assurer le maintien d'un contact
satisfaisant.
[0004] Les documents US2256815 et US2546366 décrivent également des dispositifs pour le
passage de courant électrique entre plusieurs conducteurs articulés autour d'un axe.
Dans ces dispositifs, certains conducteurs présentent des bossages au niveau de l'articulation,
permettant ainsi de faciliter leur rotation contre d'autres conducteurs en formant
un plan de contact perpendiculaire à l'axe de l'articulation. Néanmoins, ces dispositifs
ne prévoient rien pour assurer un effort de pression de contact efficace, stable et
homogène dans l'articulation, même en cas d'usure des zones de contacts.
[0005] La présente invention a donc pour but de concevoir un dispositif assurant le passage
d'un fort courant électrique entre deux ou plus bras conducteurs articulés. Ce dispositif
doit être simple, nécessiter peu de pièces et doit permettre de régler facilement
à un seuil déterminé la pression de serrage du contact lors de la fabrication de chaque
dispositif, de façon à obtenir une forte pression de contact prédéfinie, stable et
homogène sur de vraies sections de passage sans pour autant gêner le mouvement de
l'articulation des bras conducteurs. Cette pression de contact devra être aisément
reproductible lors des fabrications en grande série de ce dispositif.
[0006] Pour cela, l'invention décrit un dispositif destiné à assurer le passage d'un courant
électrique dans un ensemble de bras conducteurs comportant au moins un premier bras
conducteur extrême et un second bras conducteur extrême opposé, l'ensemble des bras
conducteurs étant articulés les uns par rapport aux autres selon un axe de pivotement.
Le dispositif comprend un pivot cylindrique traversant l'ensemble des bras conducteurs
selon une direction parallèle à l'axe de pivotement et comportant deux extrémités,
une première extrémité du pivot étant fixée au premier bras conducteur extrême et
une seconde extrémité comportant un rebord de maintien, et le dispositif comprend
un organe élastique situé entre le rebord de maintien et une face externe du second
bras conducteur extrême opposé.
[0007] Pour obtenir une pression de contact constante, la première extrémité du pivot est
fixée après application d'un effort de pression prédéfini entre le bras conducteur
extrême et le rebord de maintien du pivot, par une opération de soudage, collage ou
sertissage.
[0008] Selon une caractéristique, une face interne d'un second bras conducteur de l'ensemble
de bras conducteurs comporte plusieurs zones de contacts qui sont en contact avec
une surface plane d'une face interne d'un premier bras conducteur, adjacent au second
bras conducteur, en formant un plan de contact perpendiculaire à l'axe de pivotement.
[0009] Les zones de contacts sont avantageusement constituées de trois bossages convexes,
de taille identique, présentant une forme arrondie ou hémisphérique et uniformément
répartis sur la face interne du second bras.
[0010] D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée
qui suit en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté
par les dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente un dispositif selon l'invention assurant le passage d'un courant
électrique entre deux bras conducteurs,
- les figures 2, 3 et 4 montrent des variantes du même dispositif mais possédant plus
que deux bras conducteurs,
- la figure 5 détaille une vue de dessus d'un bras conducteur conforme à la figure 1.
[0011] En référence à un mode de réalisation schématisé en figure 1, un dispositif 5 de
passage d'un courant électrique comporte un ensemble de bras conducteurs composés
d'un premier bras 10 et d'un second bras 20. Ces bras sont des conducteurs électriques
et sont réalisés par exemple à base de cuivre. Ils sont articulés l'un par rapport
à l'autre selon un axe de pivotement X. Le but de l'invention est d'obtenir le meilleur
contact électrique au niveau de l'articulation entre les bras conducteurs sans trop
pénaliser le mouvement d'articulation. Ce dispositif peut être utilisé dans un appareil
électrique du type interrupteur, disjoncteur ou contacteur-disjoncteur pour remplacer
avantageusement une tresse de contact placée entre un conducteur fixe et un conducteur
mobile raccordé électriquement au conducteur fixe. Indifféremment, c'est l'un quelconque
des bras conducteurs 10,20 qui est fixe par rapport à l'appareil électrique et l'autre
qui est mobile selon l'axe de pivotement X.
[0012] Les bras conducteurs 10, respectivement 20, comportent, dans une zone proche de l'articulation,
une face interne 11, respectivement 21, et une face externe 12, respectivement 22,
sensiblement parallèles entre elles. Un des deux bras conducteurs, par exemple le
premier bras 10 dans l'exemple de la figure 1, présente une surface plane sur sa face
interne 11. Cette surface plane est préférentiellement circulaire pour couvrir une
rotation autour de l'axe de pivotement X. L'autre bras conducteur, le second bras
20 dans l'exemple de la figure 1, comporte plusieurs zones de contacts 30 sur sa face
interne 21. Ces zones de contacts 30 viennent en contact avec la surface plane de
la face interne 11 du premier bras 10 en formant ainsi un plan de contact qui est
sensiblement perpendiculaire à l'axe de pivotement X. D'une façon préférée, il existe
trois zones de contacts de taille identique de façon à définir précisément le plan
de contact.
[0013] Les zones de contacts peuvent être constituées de trois bossages 30 convexes, proéminents
et uniformément répartis sur la face interne 21. Ces bossages 30 sont réalisés par
exemple par des repoussés sur le bras conducteur 20 et sont préférentiellement de
forme arrondie ou hémisphérique, bien qu'on puisse également envisager une forme triangulaire
ou une forme de méplat. La figure 5 détaille une vue de dessus d'un second bras conducteur
20 dans lequel les trois bossages 30 sont positionnés sur la face interne 21, en faisant
un angle d'environ 120° entre eux, autour de l'axe de pivotement X. La surface des
bossages 30 peut être recouverte d'un dépôt d'argent pour améliorer le contact électrique
voire d'un dépôt d'argent graphite pour limiter les risques de soudure. Durant les
mouvements, les bossages facilitent également l'évacuation d'éventuels débris ou poussières
entre les bras conducteurs, susceptibles de gêner le passage du courant et de provoquer
un éventuel coincement de l'articulation.
[0014] Le mécanisme décrit dans le présent dispositif selon l'invention permet d'envisager
de nombreuses variantes pour une articulation comportant plus que deux bras conducteurs,
comme celles représentées aux figures 2, 3 et 4 dans lesquelles le dispositif assurant
le passage d'un courant électrique possède par exemple trois bras conducteurs dans
les exemples des figures 2 et 4 et cinq bras conducteurs dans l'exemple de la figure
3. Les zones de contact des figures 2, 3 et 4 sont similaires à celles décrites pour
la figure 1.
[0015] La figure 2 montre un ensemble de bras conducteurs composé d'un bras conducteur supérieur
100, d'un bras conducteur médian 200 et d'un bras conducteur inférieur 110. Le bras
supérieur 100 et le bras inférieur 110 constituent les bras extrêmes et possèdent
chacun une face externe 102 (respectivement 112) tournée vers l'extérieur du dispositif
et une face interne 101 (respectivement 111) tournée vers l'intérieur du dispositif.
Les faces externes et internes sont sensiblement parallèles entre elles. Le bras médian
200 possède une face supérieure 202 tournée vers le bras supérieur 100 et sensiblement
parallèle à la face interne 101, ainsi qu'une face inférieure 201 tournée vers le
bras inférieur 110 et sensiblement parallèle à la face interne 111. La face supérieure
202 du bras médian 200 comporte une surface plane qui est en contact avec plusieurs
zones de contact présentes sur la face interne 101 du bras supérieur 100, de manière
analogue à ce qui a été décrit précédemment en référence à la figure 1. La face inférieure
201 du bras médian 200 comporte plusieurs zones de contact qui sont en contact avec
une surface plane présente sur la face interne 111 du bras inférieur 110. Les bras
supérieur 100 et inférieur 110 sont donc placés de part et d'autre du bras médian
200 de manière à obtenir une articulation entre les conducteurs 100 et 200 d'une part
et entre les conducteurs 110 et 200 d'autre part.
[0016] Dans la variante de la figure 4, un bras conducteur médian 140 possède plusieurs
zones de contact sur sa face inférieure ainsi que sur sa face supérieure. Les zones
de contact de la face supérieure du bras médian 140 sont en contact avec la surface
plane d'une face interne d'un bras supérieur 220, alors que les zones de contact de
la face inférieure du bras médian 140 sont en contact avec la surface plane d'une
face interne d'un bras inférieur 230. On peut envisager que le bras supérieur 220
et le bras inférieur 230 soient ensuite reliés ensemble pour former un bras unique
240. Dans ce cas, les bras conducteurs 220 et 230 doivent être suffisamment élastiques
pour garantir la pression de contact. Par ailleurs, si les deux séries de zones de
contact du bras médian 140 sont chacune constituées de trois bossages obtenus par
repoussé et répartis à 120°, il est possible de décaler de 60° les deux séries de
bossages (voir figure 4) l'une par rapport à l'autre, pour permettre une réalisation
plus aisée.
[0017] Ainsi, le dispositif décrit dans la figure 4 présente l'avantage de doubler les zones
de contact par rapport au dispositif de la figure 1 puisque le bras conducteur médian
140 est en contact avec le bras unique 240 au moyen de deux séries de zones de contact
au lieu d'une seule série, ce qui permet d'augmenter les surfaces de contact de l'articulation
et donc l'intensité du courant admissible dans l'articulation.
[0018] Le dispositif schématisé dans la figure 3 comporte un bras conducteur supérieur 120,
un bras conducteur inférieur 130 et deux bras conducteurs intermédiaires 125,135 entourant
un bras conducteur médian 210. Le bras médian 210 possède deux surfaces planes sur
ses deux faces supérieure et inférieure. Le bras intermédiaire 125 possède une face
inférieure comportant plusieurs zones de contact qui sont en contact avec la surface
plane de la face supérieure du bras médian 210. Le bras supérieur 120 possède une
face interne comportant plusieurs zones de contact qui sont en contact avec une surface
plane sur la face supérieure du bras intermédiaire 125. De même, le bras intermédiaire
135 possède une face supérieure comportant plusieurs zones de contact qui sont en
contact avec la surface plane de la face inférieure du bras médian 210. Le bras inférieur
130 possède une face interne comportant plusieurs zones de contact qui sont en contact
avec une surface plane sur la face inférieure du bras intermédiaire 135.
[0019] Le fait de pouvoir aisément multiplier les bras conducteurs au niveau de l'articulation
permet ainsi d'utiliser le dispositif de la présente invention dans des appareils
électriques d'un calibre nécessitant une plus forte intensité électrique.
[0020] Le dispositif selon l'invention comporte également, pour maintenir les bras conducteurs
entre eux, un pivot cylindrique 31 qui est introduit dans un trou circulaire central
présent dans chaque bras conducteur. Le pivot 31 traverse les différents bras conducteurs
du dispositif selon une direction parallèle à l'axe de pivotement X. En figure 5,
est représentée une vue de dessus d'un second bras conducteur 20 conforme à la figure
1 dans lequel le bras conducteur 20 présente un trou central circulaire 23 pour l'introduction
du pivot 31, entouré par trois bossages 30 uniformément répartis et faisant un angle
d'environ 120° entre eux.
[0021] Le pivot cylindrique 31 comporte deux extrémités opposées. Une première extrémité
34 est fixée à un bras conducteur extrême. On entend par bras conducteur extrême un
bras situé à une extrémité de l'ensemble de bras conducteurs, c'est-à-dire par exemple
soit le premier bras conducteur 10 dans la figure 1, soit le bras conducteur supérieur
100,120,220 dans les figures 2, 3 et 4. La seconde extrémité du pivot 31 comporte
un rebord de maintien 33. Le dispositif comprend également un organe élastique 32
qui est positionné entre le rebord de maintien 33 et la face externe 22,112 d'un bras
conducteur extrême opposé. On entend par bras conducteur extrême opposé un bras situé
à l'extrémité opposée de l'ensemble de bras conducteurs, c'est-à-dire par exemple
soit le second bras conducteur 20 dans la figure 1, soit le bras conducteur inférieur
110,130,230 dans les figures 2, 3 et 4.
[0022] L'organe élastique est constitué d'un ressort ou préférentiellement d'une rondelle
élastique 32 (telle qu'une rondelle de type "Belleville"), par exemple de forme conique,
avantageuse pour des raisons de faible encombrement. La taille de cette rondelle élastique
32 est adaptée pour qu'une fois montée, elle puisse rester coincée entre le rebord
de maintien 33 du pivot 31 et la face externe du bras conducteur extrême opposé 20,110,130,230.
[0023] Grâce à la rondelle élastique 32, il est possible, lors de l'assemblage du dispositif
décrit, d'exercer facilement un effort de pression d'une valeur prédéfinie, entre
le rebord de maintien 33 du pivot 31 et le bras conducteur extrême 10,100,120,220.
Ceci permet d'obtenir une pression de contact constante au niveau des différentes
zones de contact 30 du dispositif. Une fois cette valeur d'effort de pression obtenue,
et par exemple mesurée par tout moyen de mesure déjà connu, on fixe alors la première
extrémité 34 du pivot 31 sur la face externe 12,102 du bras conducteur extrême 10,100,120,220
par exemple au moyen d'une opération de soudage, de collage ou de sertissage, rendant
ainsi solidaires les différents bras conducteurs, le pivot et la rondelle élastique.
De façon entièrement équivalente, on pourrait utiliser le pivot 31 en inversant ses
deux extrémités par rapport aux bras conducteurs du dispositif.
[0024] La mesure à une valeur prédéterminée de l'effort de pression exercé avant la fixation
de la première extrémité 34 du pivot 31 permet d'obtenir automatiquement, durant les
processus de fabrication de tels dispositifs, une pression homogène et stable sur
les zones de contact, quelles que soient les imperfections et les tolérances des différentes
pièces constituant le dispositif. Ceci est primordial pour obtenir de façon reproductible
dans le temps un pivotement des bras articulés sans frottements excessifs ainsi qu'une
qualité de contact optimale entre les bras articulés, capable de supporter des courants
forts permanents et de résister aux efforts électrodynamiques lors d'un court-circuit.
[0025] Le pivot cylindrique 31 est par exemple fabriqué en acier ou en dural sans caractéristique
particulière de conduction électrique. En effet, dans le dispositif décrit ci-dessus,
la majeure partie du courant circulant dans les articulations se propage à travers
les zones de contact 30 et non à travers le pivot 31.
[0026] Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer
d'autres variantes et perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de
moyens équivalents.
1. Dispositif destiné à assurer le passage d'un courant électrique dans un ensemble de
bras conducteurs d'un appareil électrique comportant au moins un premier bras conducteur
extrême (10,100,120,220) et un second bras conducteur extrême (20,110,130,230) opposé,
l'ensemble des bras conducteurs étant articulés les uns par rapport aux autres selon
un axe de pivotement (X), caractérisé par le fait que le dispositif comprend un pivot cylindrique (31) traversant l'ensemble des bras conducteurs
selon une direction parallèle à l'axe de pivotement (X) et comportant une première
extrémité (34) fixée au premier bras conducteur extrême (10,100,120,220) et une seconde
extrémité munie d'un rebord de maintien (33), et par le fait que le dispositif comprend un organe élastique (32) situé entre le rebord de maintien
(33) et une face externe (22,112) du second bras conducteur extrême (20,110,130,230)
opposé.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la première extrémité (34) du pivot (31) est fixée après application d'un effort
de pression d'une valeur prédéfinie entre le premier bras conducteur extrême (10,100,120,220)
et le rebord de maintien (33) du pivot (31).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la première extrémité (34) du pivot (31) est fixée sur la face externe du premier
bras conducteur extrême (10,100,120,220) par une opération de soudage, collage ou
sertissage.
4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe élastique est constitué par une rondelle élastique (32).
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une face interne (21) d'un second bras conducteur (20) de l'ensemble de bras conducteurs
comporte plusieurs zones de contacts (30) qui sont en contact avec une surface plane
d'une face interne (11) d'un premier bras conducteur (10), adjacent au second bras
conducteur (20), en formant un plan de contact perpendiculaire à l'axe de pivotement
(X).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les zones de contacts sont constituées de trois bossages (30) convexes uniformément
répartis sur la face interne (21) du second bras conducteur (20).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les bossages (30) sont de taille identique et présentent une forme arrondie.
8. Appareil électrique interrupteur comportant au moins un dispositif selon l'une des
revendications précédentes.