(19)
(11) EP 1 244 123 A1

(12) DEMANDE DE BREVET EUROPEEN

(43) Date de publication:
25.09.2002  Bulletin  2002/39

(21) Numéro de dépôt: 02076341.3

(22) Date de dépôt:  12.03.2002
(51) Int. Cl.7H01H 1/58
(84) Etats contractants désignés:
AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR
Etats d'extension désignés:
AL LT LV MK RO SI

(30) Priorité: 23.03.2001 FR 0104307

(71) Demandeur: Schneider Electric Industries SAS
92500 Rueil-Malmaison (FR)

(72) Inventeurs:
  • Lauraire, Michel
    94100 Saint Maur des Fosses (FR)
  • Vigouroux, Didier
    95280 Jouy-le-Moutier (FR)
  • Poulain, Christophe
    75014 Paris (FR)

   


(54) Dispositif assurant le passage d'un courant éléctrique entre des bras conducteurs articulés


(57) L'invention concerne un dispositif assurant le passage d'un fort courant électrique entre au moins deux bras conducteurs (10,20), articulés l'un par rapport à l'autre selon un axe de pivotement (X). Le dispositif comprend un pivot cylindrique (31) traversant les bras conducteurs dans une direction (X) et muni d'une première extrémité (34) fixée au premier bras (10) et d'une seconde extrémité comportant un rebord (33). Un organe élastique (32) est positionné entre le rebord (33) et la face externe (22) du second bras (20). Une pression prédéterminée est appliquée à l'organe élastique avant de fixer la première extrémité (34) du pivot (31), de façon à obtenir une pression de contact constante.


Description


[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.


Revendications

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.
 




Dessins







Rapport de recherche