CH716464B1

CH716464B1 - Switch to close a circuit.

Info

Publication number: CH716464B1
Application number: CH01620/20A
Authority: CH
Inventors: Snell Martin; Richard Houghton Sam
Original assignee: Secheron Hasler Uk Ltd
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2019-06-03
Publication date: 2022-07-29
Also published as: GB201810180D0; GB2578011B; GB201917116D0; WO2019243773A1; GB2578011A

Abstract

L'interrupteur (1) pour fermer un circuit selon l'invention comprend : un premier bras d'interrupteur électriquement conducteur (3) comprenant un premier connecteur électrique (4) ; un deuxième bras d'interrupteur électriquement conducteur (8) comprenant un deuxième connecteur électrique (10) et un réceptacle de réception (12), le réceptacle de réception comprenant une paroi latérale (13) électriquement conductrice qui s'étend autour d'un axe de déplacement (14) pour définir un volume de réception, le bord de la paroi latérale à proximité du premier bras d'interrupteur définissant une embouchure de réception (15) ; au moins une tige de formation d'arc (16) électriquement conductrice adaptée pour être rapprochée et éloignée de l'embouchure de réception le long de l'axe de déplacement ; au moins un aimant de réceptacle de réception (20) agencé pour produire un champ magnétique qui s'étend le long de l'axe de déplacement à l'intérieur d'une partie du volume de réception ; le premier bras d'interrupteur étant adapté pour être déplacé vers le deuxième bras d'interrupteur pour faire passer l'interrupteur d'une configuration ouverte dans laquelle les premier et deuxième connecteurs électriques sont espacés l'un de l'autre à une configuration fermée dans laquelle les premier et deuxième connecteurs électriques sont en contact électrique l'un avec l'autre ; le premier bras d'interrupteur étant agencé de telle sorte que lorsqu'il est déplacé vers le deuxième bras d'interrupteur pour faire passer l'interrupteur de la configuration ouverte à la configuration fermée, il bute contre la tige de formation d'arc, poussant la tige de formation d'arc le long de l'axe de déplacement vers l'embouchure de réception.The switch (1) for closing a circuit according to the invention comprises: a first electrically conductive switch arm (3) comprising a first electrical connector (4); a second electrically conductive switch arm (8) including a second electrical connector (10) and a receiving receptacle (12), the receiving receptacle including an electrically conductive side wall (13) extending about an axis displacement (14) to define a receiving volume, the edge of the side wall proximate the first switch arm defining a receiving mouth (15); at least one electrically conductive arcing rod (16) adapted to be moved toward and away from the receiving mouthpiece along the axis of travel; at least one receiving receptacle magnet (20) arranged to produce a magnetic field which extends along the axis of movement within a portion of the receiving volume; the first switch arm being adapted to be moved toward the second switch arm to change the switch from an open configuration in which the first and second electrical connectors are spaced apart to a closed configuration wherein the first and second electrical connectors are in electrical contact with each other; the first switch arm being arranged such that when it is moved towards the second switch arm to change the switch from the open configuration to the closed configuration, it abuts against the arc-forming rod, pushing the arcing rod along the axis of travel toward the receiving mouthpiece.

Description

[0001] La présente invention concerne un interrupteur pour fermer un circuit. Plus particulièrement, mais non exclusivement, la présente invention concerne un interrupteur pour fermer un circuit comprenant des premier et deuxième bras d'interrupteur, le premier bras d'interrupteur comprenant un premier connecteur électrique et le deuxième bras d'interrupteur comprenant un deuxième connecteur électrique et un réceptacle de réception, l'interrupteur comprenant en outre une tige de formation d'arc, l'interrupteur étant adapté pour que, lorsque le premier bras d'interrupteur est déplacé vers le deuxième bras d'interrupteur pour faire passer l'interrupteur d'une configuration ouverte dans laquelle les premier et deuxième connecteurs électriques sont espacés à une configuration fermée dans laquelle les premier et deuxième connecteurs électriques sont en contact électrique l'un avec l'autre, le premier bras vienne en butée contre la tige de formation d'arc en la poussant vers l'embouchure de réception du réceptacle de réception. The present invention relates to a switch for closing a circuit. More particularly, but not exclusively, the present invention relates to a switch for closing a circuit comprising first and second switch arms, the first switch arm comprising a first electrical connector and the second switch arm comprising a second electrical connector and a receiving receptacle, the switch further comprising an arcing rod, the switch being adapted so that when the first switch arm is moved toward the second switch arm to cause the switch to pass from an open configuration in which the first and second electrical connectors are spaced apart to a closed configuration in which the first and second electrical connectors are in electrical contact with each other, the first arm abuts the forming rod bow by pushing it towards the receiving mouth of the receiving receptacle.

[0002] Il est connu d'utiliser des disjoncteurs dans les circuits à haute tension. Lorsque le disjoncteur s'ouvre initialement, un circuit du disjoncteur est à une haute tension, tandis que l'autre est à une basse tension. Les deux bornes sont proches l'une de l'autre. Cette différence de tension provoque la formation d'un arc entre les bornes qui se poursuit jusqu'à ce qu'elles soient suffisamment séparées l'une de l'autre. Ceci endommage les bornes, limitant ainsi la durée de vie opérationnelle du disjoncteur. Il est connu de concevoir des disjoncteurs pour minimiser les effets de cette formation d'arc. Souvent, les bornes sont disposées dans une enceinte contenant un gaz tel que SF6pour minimiser la formation d'arc. Les bornes sont également conçues pour se séparer à grande vitesse afin de minimiser la durée de la formation l'arc. En outre, il est connu d'utiliser un aimant pour générer un champ magnétique qui fait tourner l'arc. Ceci empêche l'arc de rester au même endroit sur les bornes. Ces modifications peuvent rendre le disjoncteur coûteux à fabriquer et peu fiable. De plus, malgré ces modifications, les bornes sont toujours endommagées par la formation d'arc. De tels disjoncteurs souffrent de problèmes identiques lors de la réalisation d'un circuit. It is known to use circuit breakers in high voltage circuits. When the circuit breaker initially opens, one circuit of the circuit breaker is at high voltage, while the other is at low voltage. The two terminals are close to each other. This voltage difference causes an arc to form between the terminals which continues until they are sufficiently separated from each other. This damages the terminals, thereby limiting the operational life of the circuit breaker. It is known to design circuit breakers to minimize the effects of this arc formation. Often the terminals are placed in an enclosure containing a gas such as SF6 to minimize arcing. The terminals are also designed to separate at high speed to minimize arcing time. Furthermore, it is known to use a magnet to generate a magnetic field which causes the arc to rotate. This prevents the arc from remaining in one place on the terminals. These modifications can make the circuit breaker expensive to manufacture and unreliable. Moreover, despite these modifications, the terminals are still damaged by arcing. Such circuit breakers suffer from identical problems when making a circuit.

[0003] La présente invention cherche à surmonter les problèmes de l'état de la technique. The present invention seeks to overcome the problems of the state of the art.

[0004] En conséquence, la présente invention propose un interrupteur pour fermer un circuit comprenant : un premier bras d'interrupteur électriquement conducteur, le premier bras d'interrupteur comprenant un premier connecteur électrique ; un deuxième bras d'interrupteur électriquement conducteur, le deuxième bras d'interrupteur comprenant un deuxième connecteur électrique et un réceptacle de réception, le réceptacle de réception comprenant une paroi latérale électriquement conductrice qui s'étend autour d'un axe de déplacement pour définir un volume de réception, le bord de la paroi latérale à proximité du premier bras d'interrupteur définissant une embouchure de réception ; au moins une tige de formation d'arc électriquement conductrice adaptée pour être rapprochée et éloignée de l'embouchure de réception le long de l'axe de déplacement ; au moins un aimant de réceptacle de réception agencé pour produire un champ magnétique qui s'étend le long de l'axe de déplacement à l'intérieur d'une partie du volume de réception ;le premier bras d'interrupteur étant adapté pour être déplacé vers le deuxième bras d'interrupteur pour faire passer l'interrupteur d'une configuration ouverte dans laquelle les premier et deuxième connecteurs électriques sont espacés l'un de l'autre à une configuration fermée dans laquelle les premier et deuxième connecteurs électriques sont en contact électrique l'un avec l'autre ; le premier bras d'interrupteur étant agencé de telle sorte que lorsqu'il est déplacé vers le deuxième bras d'interrupteur pour faire passer l'interrupteur de la configuration ouverte à la configuration fermée, il bute contre la tige de formation d'arc, poussant la tige de formation d'arc le long de l'axe de déplacement vers l'embouchure de réception. Consequently, the present invention provides a switch for closing a circuit comprising: a first electrically conductive switch arm, the first switch arm including a first electrical connector; a second electrically conductive switch arm, the second switch arm including a second electrical connector and a receiving receptacle, the receiving receptacle including an electrically conductive side wall that extends about an axis of movement to define a receiving volume, the edge of the side wall near the first switch arm defining a receiving mouth; at least one electrically conductive arcing rod adapted to be moved towards and away from the receiving mouthpiece along the axis of movement; at least one receiving receptacle magnet arranged to produce a magnetic field which extends along the axis of movement within a part of the receiving volume; the first switch arm being adapted to be moved to the second switch arm to change the switch from an open configuration in which the first and second electrical connectors are spaced apart to a closed configuration in which the first and second electrical connectors are in contact electric with each other; the first switch arm being arranged such that when it is moved towards the second switch arm to change the switch from the open configuration to the closed configuration, it abuts against the arc-forming rod, pushing the arcing rod along the axis of travel toward the receiving mouthpiece.

[0005] L'interrupteur selon l'invention est capable de fermer un circuit avec pratiquement aucun dommage dû à la formation d'un arc au niveau des premier et deuxième connecteurs électriques. Lorsque le premier bras d'interrupteur est déplacé vers le deuxième bras d'interrupteur pour faire passer l'interrupteur d'une configuration ouverte à une configuration fermée, le premier bras d'interrupteur pousse la tige de formation d'arc vers le réceptacle de réception. La formation d'un arc se produit entre la tige de formation d'arc et le réceptacle de réception, ce qui porte le potentiel du deuxième bras d'interrupteur au potentiel du premier bras d'interrupteur. Ceci élimine sensiblement la formation d'arc entre les premier et deuxième connecteurs électriques lorsqu'ils entrent en contact électrique. The switch according to the invention is capable of closing a circuit with practically no damage due to the formation of an arc at the level of the first and second electrical connectors. When the first switch arm is moved towards the second switch arm to change the switch from an open configuration to a closed configuration, the first switch arm pushes the arcing rod towards the receptacle of reception. Arcing occurs between the arcing rod and the receiving receptacle, bringing the potential of the second switch arm to the potential of the first switch arm. This substantially eliminates arcing between the first and second electrical connectors when they come into electrical contact.

[0006] De préférence, lorsque la tige de formation d'arc est déplacée vers l'embouchure de réception, la distance entre la tige de formation d'arc et l'embouchure de réception est réduite à moins qu'une distance de formation d'arc prédéterminée avant que la distance entre les premier et deuxième connecteurs électriques soit réduite à moins que la distance de formation d'arc prédéterminée. [0006] Preferably, when the arcing rod is moved toward the receiving mouthpiece, the distance between the arching rod and the receiving mouthpiece is reduced to less than a forming distance d predetermined arcing distance before the distance between the first and second electrical connectors is reduced to less than the predetermined arcing distance.

[0007] De préférence, l'interrupteur comprend en outre un mécanisme de rappel adapté pour rappeler la tige de formation d'arc dans une direction l'éloignant de l'embouchure de réception le long de l'axe de déplacement. [0007] Preferably, the switch further comprises a bias mechanism adapted to bias the arcing rod in a direction away from the receiving mouthpiece along the axis of movement.

[0008] De préférence, le mécanisme de rappel est un ressort. [0008] Preferably, the return mechanism is a spring.

[0009] De préférence, au moins un aimant de réceptacle de réception est un aimant permanent. [0009] Preferably, at least one receiving receptacle magnet is a permanent magnet.

[0010] De préférence, au moins un aimant de réceptacle de réception est un électroaimant. [0010] Preferably, at least one receiving receptacle magnet is an electromagnet.

[0011] De préférence, l'électroaimant comprend au moins une bobine enroulée autour de l'extérieur de la paroi latérale. [0011] Preferably, the electromagnet comprises at least one coil wound around the outside of the side wall.

[0012] De préférence, le deuxième bras d'interrupteur est connecté à une charge capacitive ou inductive. [0012] Preferably, the second switch arm is connected to a capacitive or inductive load.

[0013] De préférence, l'interrupteur comprend en outre un mécanisme de déplacement pour déplacer le premier bras d'interrupteur par rapport au deuxième bras d'interrupteur pour commuter l'interrupteur entre des configurations ouverte et fermée. [0013] Preferably, the switch further includes a moving mechanism for moving the first switch arm relative to the second switch arm to switch the switch between open and closed configurations.

[0014] De préférence, le mécanisme de déplacement est adapté pour faire pivoter le premier bras d'interrupteur autour d'un pivot pour faire passer l'interrupteur d'une configuration ouverte à une configuration fermée. [0014] Preferably, the displacement mechanism is adapted to cause the first switch arm to pivot around a pivot to cause the switch to pass from an open configuration to a closed configuration.

[0015] En variante, le mécanisme de déplacement est adapté pour déplacer le premier bras d'interrupteur de manière linéaire pour faire passer l'interrupteur de la configuration ouverte à la configuration fermée. [0015] Alternatively, the moving mechanism is adapted to move the first switch arm in a linear manner to cause the switch to pass from the open configuration to the closed configuration.

[0016] De préférence, la tige de formation d'arc comprend un renflement électriquement conducteur à son extrémité. [0016] Preferably, the arcing rod includes an electrically conductive bulge at its end.

[0017] De préférence, le renflement est sphérique. [0017] Preferably, the bulge is spherical.

[0018] De préférence, l'interrupteur comprend en outre un aimant au moins partiellement agencé dans le renflement, l'aimant étant agencé pour produire un champ magnétique qui s'étend le long de l'axe de déplacement. [0018] Preferably, the switch further comprises a magnet at least partially arranged in the bulge, the magnet being arranged to produce a magnetic field which extends along the axis of movement.

[0019] De préférence, l'interrupteur comprend en outre un capuchon électriquement isolant sur le renflement, le capuchon s'étendant à partir de la tige de formation d'arc. [0019] Preferably, the switch further comprises an electrically insulating cap on the bulge, the cap extending from the arcing rod.

[0020] De préférence, l'aimant s'étend au-delà du renflement dans le capuchon. [0020] Preferably, the magnet extends beyond the bulge in the cap.

[0021] De préférence, l'interrupteur comprend en outre un matériau ferromagnétique au moins partiellement disposé à l'intérieur du renflement. [0021] Preferably, the switch further comprises a ferromagnetic material at least partially disposed inside the bulge.

[0022] De préférence, la paroi latérale est circulaire dans un plan normal à l'axe de déplacement. [0022] Preferably, the side wall is circular in a plane normal to the axis of movement.

[0023] De préférence, l'interrupteur comprend en outre une source de tension connectée au premier bras d'interrupteur. [0023] Preferably, the switch further comprises a voltage source connected to the first switch arm.

[0024] La présente invention va maintenant être décrite à titre d'exemple uniquement et non dans un sens limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'un interrupteur pour fermer un circuit ; la figure 2 est une vue en coupe du réceptacle de réception de l'interrupteur de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en coupe de la tige de formation d'arc de l'interrupteur de la figure 1 ; la figure 4 montre l'interrupteur de la figure 1 avec la tige de formation d'arc proche du réceptacle de réception ; la figure 5 montre la tige de formation d'arc reçue à l'intérieur du réceptacle de réception ; les figures 6(a) et 6(b) montrent des tiges de formation d'arc d'un interrupteur selon l'invention ; la figure 7 montre une variante de réalisation d'un interrupteur selon l'invention ; et la figure 8 montre un réceptacle de réception et un aimant de réceptacle de réception d'un autre mode de réalisation de l'invention.The present invention will now be described by way of example only and not in a limiting sense with reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 is a perspective view of a first embodiment of a switch for closing a circuit; Figure 2 is a sectional view of the receiving receptacle of the switch of Figure 1; Figure 3 is a sectional view of the arcing rod of the switch of Figure 1; Figure 4 shows the switch of Figure 1 with the arcing rod close to the receiving receptacle; Figure 5 shows the arcing rod received within the receiving receptacle; Figures 6(a) and 6(b) show arcing rods of a switch according to the invention; FIG. 7 shows an alternative embodiment of a switch according to the invention; and Fig. 8 shows a receiving receptacle and a receiving receptacle magnet of another embodiment of the invention.

[0025] On a représenté sur la figure 1 en perspective un premier mode de réalisation d'un interrupteur 1 pour fermer un circuit selon l'invention. L'interrupteur 1 est typiquement utilisé dans le domaine des trains électriques avec une partie de l'interrupteur 1 connectée au câble électrique aérien et le reste de l'interrupteur 1 connecté au système d'entraînement du train qui agit comme une charge 2. L'interrupteur 1 n'est cependant pas aussi limité. Plus généralement, la charge est typiquement une charge capacitive ou inductive. L'interrupteur 1 n'est pas limité à de telles applications. D'autres applications typiques comprennent l'utilisation de l'interrupteur 1 comme commutateur, commutateur de mise à la terre à haute tension et également comme conjoncteur. There is shown in Figure 1 in perspective a first embodiment of a switch 1 to close a circuit according to the invention. Switch 1 is typically used in the field of electric trains with part of switch 1 connected to the overhead power cable and the rest of switch 1 connected to the train drive system which acts as load 2. Switch 1 is however not so limited. More generally, the load is typically a capacitive or inductive load. Switch 1 is not limited to such applications. Other typical applications include the use of switch 1 as a switch, high voltage grounding switch and also as a contactor.

[0026] L'interrupteur 1 selon l'invention comprend un premier bras d'interrupteur électriquement conducteur 3. Le premier bras d'interrupteur 3 est connecté à une source d'alimentation à haute tension (P). Dans les applications ferroviaires, cette source de tension (P) fournit une tension typiquement autour de 25 KV et un courant typiquement compris entre environ 0 et 1000 ampères. The switch 1 according to the invention comprises a first electrically conductive switch arm 3. The first switch arm 3 is connected to a high voltage power source (P). In railway applications, this voltage source (P) provides a voltage typically around 25 KV and a current typically between around 0 and 1000 amperes.

[0027] Le premier bras d'interrupteur 3 comprend un premier connecteur électrique 4. Dans ce mode de réalisation, le premier connecteur électrique 4 est une partie de bord de couteau moulée du premier bras d'interrupteur 3. The first switch arm 3 includes a first electrical connector 4. In this embodiment, the first electrical connector 4 is a molded knife edge portion of the first switch arm 3.

[0028] Le premier bras d'interrupteur 3 est relié de manière pivotante à un montant de support électriquement isolant 5 par un pivot 6. Un mécanisme de déplacement 7 est connecté au premier bras d'interrupteur 3 et est adapté pour faire pivoter le premier bras d'interrupteur 3 autour du pivot 6 pour commuter l'interrupteur 1 entre des configurations ouverte et fermée. The first switch arm 3 is pivotally connected to an electrically insulating support post 5 by a pivot 6. A displacement mechanism 7 is connected to the first switch arm 3 and is adapted to pivot the first switch arm 3 around pivot 6 to switch switch 1 between open and closed configurations.

[0029] L'interrupteur 1 comprend en outre un deuxième bras d'interrupteur électriquement conducteur 8 qui est à nouveau supporté sur un montant électriquement isolant 9. Le deuxième bras d'interrupteur 8 comprend un deuxième connecteur électrique 10. Le deuxième connecteur électrique 10 comprend une pluralité de doigts métalliques déformables 11 agencés pour recevoir et saisir le premier connecteur électrique 4 entre eux. The switch 1 further comprises a second electrically conductive switch arm 8 which is again supported on an electrically insulating upright 9. The second switch arm 8 comprises a second electrical connector 10. The second electrical connector 10 comprises a plurality of deformable metal fingers 11 arranged to receive and grasp the first electrical connector 4 between them.

[0030] Le deuxième bras d'interrupteur 8 comprend en outre un réceptacle de réception 12 qui est défini par une paroi latérale 13 qui s'étend autour d'un axe de déplacement 14. Le réceptacle de réception 12 définit un volume de réception. L'entrée et la sortie du volume de réception se font par une embouchure de réception 15. Le réceptacle de réception 12 est décrit plus en détail ci-dessous. The second switch arm 8 further comprises a receiving receptacle 12 which is defined by a side wall 13 which extends around a displacement axis 14. The receiving receptacle 12 defines a receiving volume. Entry and exit from the receiving volume is through a receiving mouth 15. The receiving receptacle 12 is described in more detail below.

[0031] Le deuxième bras d'interrupteur 8 est connecté à la charge 2 qui dans ce mode de réalisation est représentée schématiquement comme une charge inductive. La charge 2 pourrait par exemple être un moteur. The second switch arm 8 is connected to the load 2 which in this embodiment is represented schematically as an inductive load. Load 2 could for example be a motor.

[0032] L'interrupteur 1 comprend en outre une tige de formation d'arc électriquement conductrice 16 qui s'étend d'une base de tige de formation d'arc 17 à une extrémité de tige de formation d'arc 18. La tige de formation d'arc 16 est disposée sur l'axe de déplacement 14 et est adaptée pour être rapprochée et éloignée du réceptacle de réception 12 le long de l'axe de déplacement 14. Un moyen de rappel 19, dans ce mode de réalisation un ressort, tend à éloigner la tige de formation d'arc 16 du réceptacle de réception 12. The switch 1 further comprises an electrically conductive arcing rod 16 which extends from an arcing rod base 17 to an arcing rod end 18. The rod forming arc 16 is disposed on the axis of movement 14 and is adapted to be moved towards and away from the receiving receptacle 12 along the axis of movement 14. A biasing means 19, in this embodiment a spring, tends to move the arc-forming rod 16 away from the receiving receptacle 12.

[0033] Sur la figure 1, l'interrupteur 1 est représenté dans la configuration ouverte. Dans la configuration ouverte, les premier et deuxième connecteurs électriques 4, 10 sont espacés. L'extrémité 18 de la tige de formation d'arc 16 est espacée du volume de réception. In Figure 1, the switch 1 is shown in the open configuration. In the open configuration, the first and second electrical connectors 4, 10 are spaced apart. End 18 of arcing rod 16 is spaced from the receiving volume.

[0034] La figure 2 montre le réceptacle de réception 12 plus en détail. Le réceptacle de réception 12 comprend une paroi latérale électriquement conductrice 13 qui s'étend autour de l'axe de déplacement 14 pour définir le volume de réception. Le bord de la paroi latérale 13 à proximité du premier bras d'interrupteur 3 définit une embouchure de réception 15. Dans ce mode de réalisation, l'embouchure de réception 15 et la paroi latérale 13 ont une section transversale circulaire dans un plan normal à l'axe de déplacement 14. Dans des modes de réalisation alternatifs de l'invention, l'embouchure de réception 15 et la paroi latérale 13 peuvent avoir d'autres formes telles que carrée ou octogonale. La forme circulaire est préférée. Figure 2 shows the receiving receptacle 12 in more detail. The receiving receptacle 12 includes an electrically conductive side wall 13 which extends around the axis of movement 14 to define the receiving volume. The edge of the side wall 13 near the first switch arm 3 defines a receiving mouth 15. In this embodiment, the receiving mouth 15 and the side wall 13 have a circular cross-section in a plane normal to the axis of movement 14. In alternative embodiments of the invention, the receiving mouth 15 and the side wall 13 can have other shapes such as square or octagonal. The circular shape is preferred.

[0035] L'interrupteur 1 comprend en outre une pluralité d'aimants de réceptacle de réception 20. Ceux-ci comprennent des aimants permanents 20 disposés autour de l'axe de déplacement 14 en relation fixe avec le réceptacle de réception 12 comme représenté. Les aimants permanents 20 sont agencés pour produire un champ magnétique toroïdal qui s'étend le long de l'axe de déplacement 14 dans au moins une partie du volume de réception. Chaque aimant 20 est une tige s'étendant parallèlement à l'axe de déplacement 14. Les aimants 20 sont disposés autour de l'embouchure de réception 15. Les aimants 15 s'étendent vers le volume de réception. Ils s'étendent également au-delà de l'embouchure 15 dans une direction les éloignant du volume de réception comme illustré. Les parties des aimants 20 qui s'étendent au-delà de l'embouchure de réception 15 sont revêtues d'une couche isolante 21 pour empêcher la formation d'arc de la tige de formation d'arc 16 vers les aimants 20 en utilisation et également pour empêcher la formation d'arc à l'extérieur de la région de l'embouchure. L'embouchure de réception 15 et la couche isolante 21 sont conformées de telle sorte que la formation d'un arc se produise profondément à l'intérieur de l'embouchure 15 plutôt qu'autour de la périphérie. Typiquement, l'embouchure de réception 15 et la couche isolante 21 ont ensemble la forme d'une cuspide légèrement effilée. The switch 1 further comprises a plurality of receiving receptacle magnets 20. These include permanent magnets 20 disposed about the axis of movement 14 in fixed relationship with the receiving receptacle 12 as shown. The permanent magnets 20 are arranged to produce a toroidal magnetic field which extends along the axis of movement 14 in at least part of the receiving volume. Each magnet 20 is a rod extending parallel to the axis of movement 14. The magnets 20 are arranged around the receiving mouth 15. The magnets 15 extend towards the receiving volume. They also extend beyond the mouth 15 in a direction away from the receiving volume as shown. The portions of the magnets 20 which extend beyond the receiving mouth 15 are coated with an insulating layer 21 to prevent arcing from the arcing rod 16 to the magnets 20 in use and also to prevent arcing outside the mouthpiece region. The receiving mouthpiece 15 and insulating layer 21 are shaped such that arcing occurs deep within the mouthpiece 15 rather than around the periphery. Typically, the receiving mouthpiece 15 and the insulating layer 21 together have the shape of a slightly tapered cusp.

[0036] La figure 3 montre en coupe l'extrémité de la tige de formation d'arc 16. La tige de formation d'arc 16 comprend une tige métallique qui s'élargit en un renflement électriquement conducteur 22 à son extrémité 18. Dans ce mode de réalisation, le renflement 22 est sensiblement sphérique. Un capuchon isolant 23 recouvre une partie du renflement 22 et s'étend à partir de la tige métallique comme illustré. Un aimant permanent en forme de tige 24 est disposé partiellement à l'intérieur du renflement sphérique 22 et du capuchon isolant 23 comme représenté. L'aimant permanent 24 est agencé pour générer un champ magnétique qui s'étend sur la longueur de la tige de formation d'arc 16. [0036] Figure 3 shows in section the end of the arc-forming rod 16. The arc-forming rod 16 comprises a metal rod which widens into an electrically conductive bulge 22 at its end 18. In this embodiment, the bulge 22 is substantially spherical. An insulating cap 23 covers part of the bulge 22 and extends from the metal rod as shown. A rod-shaped permanent magnet 24 is disposed partially within the spherical bulge 22 and the insulating cap 23 as shown. The permanent magnet 24 is arranged to generate a magnetic field which extends the length of the arcing rod 16.

[0037] En utilisation, l'interrupteur 1 démarre dans la configuration ouverte comme montré sur la figure 1. Le premier bras d'interrupteur 3 et le premier connecteur électrique 4 sont à une haute tension. La tige de formation d'arc 16 est flottante. Le deuxième bras d'interrupteur 8, le réceptacle de réception 12 et le deuxième connecteur électrique 10 sont à une basse tension, typiquement la terre. Pour une différence de tension donnée entre les premier et deuxième bras d'interrupteur 8, il existe une distance de formation d'arc. Si une partie quelconque du premier bras d'interrupteur 3 est plus proche du deuxième bras d'interrupteur 8 que la distance de formation d'arc, alors un claquage diélectrique de l'air entre les bras 3, 8 se produira, entraînant la formation d'un arc électrique entre les bras 3, 8. Afin de faire passer l'interrupteur 1 de la configuration ouverte à la configuration fermée, le mécanisme de déplacement 7 fait pivoter le premier bras d'interrupteur 3 autour du pivot 6 jusqu'à ce que le premier bras d'interrupteur 3 bute contre la base de tige de formation d'arc 17, élevant le potentiel de la tige de formation d'arc 16 à celui du premier bras d'interrupteur 3. Lorsque le premier bras d'interrupteur 3 pivote davantage, le premier bras d'interrupteur 3 pousse la tige de formation d'arc 16 le long de l'axe de déplacement 14 vers l'embouchure de réception 15 du réceptacle de réception 12. Au fur et à mesure que le pivotement se poursuit, la distance entre la tige de formation d'arc 16 et le réceptacle de réception 12 diminue à moins que la distance de formation d'arc tandis que la distance entre les premier et deuxième connecteurs électriques 4, 10 est plus grande que la distance de formation d'arc. La différence de tension entre la tige de formation d'arc 16 et le réceptacle de réception 12 provoque la formation d'un arc entre la tige de formation d'arc 16 et la paroi latérale 13 du réceptacle de réception 12. Ceci est illustré à la figure 4. Le champ magnétique généré par les aimants de réceptacle de réception 20 et l'aimant permanent 24 dans le renflement sphérique 22 de la tige de formation d'arc 16 font tourner l'arc autour de l'axe de déplacement 14. Ceci déplace les extrémités de l'arc sur la surface du renflement sphérique 22 et sur la paroi latérale 13, réduisant ainsi les dommages causés par l'arc. In use, the switch 1 starts in the open configuration as shown in Figure 1. The first switch arm 3 and the first electrical connector 4 are at high voltage. The arcing rod 16 is buoyant. The second switch arm 8, the receiving receptacle 12 and the second electrical connector 10 are at low voltage, typically ground. For a given voltage difference between the first and second switch arms 8, there is an arcing distance. If any part of the first switch arm 3 is closer to the second switch arm 8 than the arcing distance, then dielectric breakdown of the air between the arms 3, 8 will occur, resulting in the formation of an electric arc between the arms 3, 8. In order to cause the switch 1 to pass from the open configuration to the closed configuration, the displacement mechanism 7 pivots the first switch arm 3 around the pivot 6 until that the first switch arm 3 abuts against the arcing rod base 17, raising the potential of the arcing rod 16 to that of the first switch arm 3. When the first switch arm switch 3 pivots further, the first switch arm 3 pushes the arcing rod 16 along the axis of movement 14 towards the receiving mouth 15 of the receiving receptacle 12. As the pivoting continues, the distance between the arcing rod 16 and the rec receiving space 12 decreases to less than the arcing distance while the distance between the first and second electrical connectors 4, 10 is greater than the arcing distance. The voltage difference between arcing rod 16 and receiving receptacle 12 causes an arc to form between arcing rod 16 and side wall 13 of receiving receptacle 12. This is shown at Figure 4. The magnetic field generated by the receiving receptacle magnets 20 and the permanent magnet 24 in the spherical bulge 22 of the arc-forming rod 16 causes the arc to rotate about the axis of travel 14. This moves the ends of the arc across the surface of the spherical bulge 22 and onto the side wall 13, thereby reducing arc damage.

[0038] Au fur et à mesure que le pivotement du premier bras d'interrupteur 3 se poursuit, la tige de formation d'arc 16 passe à travers l'embouchure de réception 15 et dans le volume de réception. La formation d'arc continue à augmenter le potentiel du deuxième bras d'interrupteur 8 pour le rapprocher de celui du premier bras d'interrupteur 3. Lorsque le premier bras d'interrupteur 3 atteint sa position finale, les premier et deuxième connecteurs électriques 4, 10 s'interconnectent, fermant ainsi l'interrupteur 1. À ce stade, il y a peu ou pas de différence de potentiel entre eux et donc comme ils s'interconnectent, il y a peu ou pas de formation d'arc entre eux [0038] As the pivoting of the first switch arm 3 continues, the arcing rod 16 passes through the receiving mouth 15 and into the receiving volume. The arc formation continues to increase the potential of the second switch arm 8 to bring it closer to that of the first switch arm 3. When the first switch arm 3 reaches its final position, the first and second electrical connectors 4 , 10 interconnect thus closing switch 1. At this point there is little or no potential difference between them and so as they interconnect there is little or no arcing between them

[0039] La position finale de la tige de formation d'arc 16 est représentée sur la figure 5. Dans cette position, l'interrupteur 1 est en configuration fermée et la tige de formation d'arc 16 est reçue dans le volume de réception aligné avec l'axe de déplacement 14 et espacée de la paroi latérale 13. Un contact d'égalisation optionnel 25 est également représenté sur la figure 5. Le contact d'égalisation 25 s'étend du deuxième bras d'interrupteur 8 vers le premier bras d'interrupteur 3. Le contact d'égalisation 25 est agencé de telle sorte que juste avant que les premier et deuxième contacts électriques 4, 10 s'interconnectent, le contact d'égalisation 25 vient en butée contre le premier bras d'interrupteur 3. Le contact d'égalisation 25 est électriquement conducteur. Le courant qui circule à travers le contact d'égalisation 25 entre les bras d'interrupteur 3, 8 garantit que toute différence de potentiel petite et résiduelle entre les bras d'interrupteur 3, 8 est égalisée avant que les premier et deuxième contacts électriques 4, 10 s'interconnectent. Le contact d'égalisation 25 est conçu pour être remplaçable. The final position of the arc-forming rod 16 is shown in Figure 5. In this position, the switch 1 is in the closed configuration and the arc-forming rod 16 is received in the receiving volume aligned with the axis of movement 14 and spaced from the side wall 13. An optional equalizing contact 25 is also shown in Figure 5. The equalizing contact 25 extends from the second switch arm 8 to the first switch arm 3. The equalizing contact 25 is arranged such that just before the first and second electrical contacts 4, 10 interconnect, the equalizing contact 25 abuts the first switch arm 3. Equalizing contact 25 is electrically conductive. The current flowing through the equalizing contact 25 between the switch arms 3, 8 ensures that any small and residual potential difference between the switch arms 3, 8 is equalized before the first and second electrical contacts 4 , 10 interconnect. The equalizing contact 25 is designed to be replaceable.

[0040] La fonction du capuchon électriquement isolant 23 sur le renflement 22 et également le but de disposer l'aimant permanent 24 partiellement à l'intérieur du capuchon isolant 23 peuvent être vus en référence aux figures 6a et 6b. Agencer l'aimant 24 de telle sorte qu'il s'étende au-delà du renflement sphérique 22 permet au champ magnétique d'être linéaire et perpendiculaire au trajet de l'arc, créant un couple plus grand et des vitesses de rotation d'arc stables à faible courant d'arc. Le capuchon d'extrémité isolant 23 arrête également l'enracinement de l'arc à proximité du point zéro du champ à l'extrémité 18 comme on peut le voir par une comparaison des figures 6(a) et 6(b). Le PTFE est un matériau approprié pour le capuchon isolant 23. The function of the electrically insulating cap 23 on the bulge 22 and also the purpose of disposing the permanent magnet 24 partially inside the insulating cap 23 can be seen with reference to Figures 6a and 6b. Arranging the magnet 24 so that it extends beyond the spherical bulge 22 allows the magnetic field to be linear and perpendicular to the path of the arc, creating greater torque and rotational speeds of stable arc at low arc current. Insulating end cap 23 also stops arc rooting near the zero point of the field at end 18 as can be seen from a comparison of Figures 6(a) and 6(b). PTFE is a suitable material for the insulating cap 23.

[0041] Un autre mode de réalisation d'un interrupteur 1 selon l'invention est représenté sur la figure 7 sous forme schématique. Celui-ci est sensiblement similaire à celui des figures 1 à 6, sauf que le premier bras d'interrupteur 3 est déplacé linéairement pour faire passer l'interrupteur 1 d'une configuration ouverte à une configuration fermée. Another embodiment of a switch 1 according to the invention is shown in Figure 7 in schematic form. This is substantially similar to that of Figures 1 to 6, except that the first switch arm 3 is moved linearly to cause the switch 1 to pass from an open configuration to a closed configuration.

[0042] Dans une variante de réalisation de l'invention, l'aimant permanent 24 dans le renflement 22 de la tige de formation d'arc 16 est agencé entièrement à l'intérieur du renflement 22, comme représenté sur la figure 6(a). In an alternate embodiment of the invention, the permanent magnet 24 in the bulge 22 of the arcing rod 16 is arranged entirely within the bulge 22, as shown in Figure 6(a). ).

[0043] Dans un autre mode de réalisation de l'invention, l'aimant permanent 24 dans le renflement 22 est remplacé par un matériau ferromagnétique ou en variante est absent. In another embodiment of the invention, the permanent magnet 24 in the bulge 22 is replaced by a ferromagnetic material or alternatively is absent.

[0044] Le renflement 22 à proximité de l'extrémité 18 de la tige de formation d'arc 16 n'est pas essentiel à l'invention bien qu'il soit préféré. Le renflement 22 réduit la variation de l'entrefer entre la tige de formation d'arc 16 et le réceptacle de réception 12 lorsque la tige de formation d'arc 16 entre dans le réceptacle de réception 12. En particulier, un renflement sphérique 22 optimise la force tangentielle sur l'arc à la surface du renflement 22. C'est également la forme optimale pour minimiser les contraintes de champ électrique. Un renflement sphérique 22 fournit également une surface continue que l'arc peut traverser sur une plage d'inclinaisons. L'érosion provoquée par l'arc sera donc répartie de manière relativement uniforme, maximisant ainsi la durée de vie de l'interrupteur 1. Des formes alternatives de renflement 22 sont possibles. Un renflement sphérique 22 peut ne pas être optimal en particulier dans le cas où un ou plusieurs des bras d'interrupteur 3, 8 sont déplacés linéairement. Des formes alternatives de renflement 22 peuvent comprendre la forme conique ou la forme cylindrique avec une extrémité conique. Le renflement 22 peut être totalement absent. [0044] The bulge 22 near the end 18 of the arcing rod 16 is not essential to the invention although it is preferred. The bulge 22 reduces the variation of the air gap between the arcing rod 16 and the receiving receptacle 12 as the arching rod 16 enters the receiving receptacle 12. In particular, a spherical bulge 22 optimizes the tangential force on the arc at the surface of the bulge 22. It is also the optimum shape to minimize electric field stresses. A spherical bulge 22 also provides a continuous surface that the arc can cross over a range of inclinations. The erosion caused by the arc will therefore be distributed relatively evenly, thus maximizing the life of the switch 1. Alternative shapes of bulge 22 are possible. A spherical bulge 22 may not be optimal particularly in the case where one or more of the switch arms 3, 8 are moved linearly. Alternate shapes of bulge 22 may include conical shape or cylindrical shape with a tapered end. The bulge 22 may be completely absent.

[0045] On a représenté schématiquement sur la figure 8 le réceptacle de réception 12 d'une variante de réalisation d'un interrupteur 1 selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, l'aimant de réceptacle de réception 20 qui produit le champ magnétique dans le volume de réception n'est pas un aimant permanent, mais plutôt un électroaimant. L'électroaimant comprend une bobine 25 enroulée autour de la paroi latérale 13 du réceptacle de réception 12. L'électroaimant peut être alimenté par une source d'alimentation séparée. En variante, il peut être alimenté par une connexion au premier bras d'interrupteur 3. There is shown schematically in Figure 8 the receiving receptacle 12 of an alternative embodiment of a switch 1 according to the invention. In this embodiment, the receiving receptacle magnet 20 which produces the magnetic field in the receiving volume is not a permanent magnet, but rather an electromagnet. The electromagnet comprises a coil 25 wound around the side wall 13 of the receiving receptacle 12. The electromagnet can be powered by a separate power source. Alternatively, it can be powered by a connection to the first switch arm 3.

[0046] Dans un autre mode de réalisation de l'invention, un boîtier recouvre l'embouchure du réceptacle de réception 12. Le boîtier comporte une ouverture qui est disposée sur l'axe de déplacement 14. La tige de formation d'arc 16 s'étend à travers l'ouverture. Un tel agencement présente au moins deux avantages. Tout d'abord, le réceptacle de réception 12 est protégé des éléments. L'eau, la saleté et analogues sont empêchées de pénétrer dans l'embouchure du réceptacle de réception 12 par le boîtier. Deuxièmement, la formation d'arc qui se produit entre la tige de formation d'arc 16 et le réceptacle de réception 12 lorsque la tige de formation d'arc 16 s'approche du réceptacle de réception 12 ne peut pas se retourner vers les composants environnants en raison de la présence du boîtier. In another embodiment of the invention, a housing covers the mouth of the receiving receptacle 12. The housing has an opening which is disposed on the axis of movement 14. The arc forming rod 16 extends through the opening. Such an arrangement has at least two advantages. First, the receiving receptacle 12 is protected from the elements. Water, dirt and the like are prevented from entering the mouth of the receiving receptacle 12 by the housing. Second, arcing that occurs between arcing rod 16 and receiving receptacle 12 as arcing rod 16 approaches receiving receptacle 12 cannot backfire to components. surroundings due to the presence of the case.

Claims

1. Switch (1) for closing a circuit comprising: – a first switch arm (3) electrically conductive, the first switch arm (3) comprising a first electrical connector (4); – a second electrically conductive switch arm (8), the second switch arm (8) comprising a second electrical connector (10) and a receiving receptacle (12), the receiving receptacle (12) comprising a side wall (13) which extends around an axis of movement (14) to define a receiving volume, the edge of the side wall (13) near the first switch arm (3) defining a mouth of reception (15); – at least one electrically conductive arcing rod (16) adapted to be moved towards and away from the receiving mouthpiece (15) along the axis of movement (14); – at least one receiving receptacle magnet (20) arranged to produce a magnetic field which extends along the axis of movement (14) within a part of the receiving volume; the first switch arm (3) being adapted to be moved towards the second switch arm (8) to change the switch (1) from an open configuration in which the first and second electrical connectors (4, 10 ) are spaced apart in a closed configuration in which the first and second electrical connectors (4, 10) are in electrical contact with each other; the first switch arm (3) being arranged such that when it is moved towards the second switch arm (8) to change the switch (1) from the open configuration to the closed configuration, it abuts against the arching rod (16), pushing the arching rod (16) along the axis of travel (14) toward the receiving mouthpiece (15).

2. A switch (1) for closing a circuit according to claim 1, wherein when the arcing rod (16) is moved towards the receiving mouth (15), the distance between the arcing rod (16) and the receiving mouthpiece (15) is reduced unless a predetermined arcing distance before the distance between the first and second electrical connectors (4, 10) is reduced unless the arcing distance predetermined arc formation.

3. Switch (1) for closing a circuit according to one of claims 1 and 2, further comprising a biasing mechanism (19) adapted to bias the arcing rod (16) in a direction away from it. the receiving mouth (15) along the axis of movement (14).

4. Switch (1) for closing a circuit according to claim 3, wherein the return mechanism (19) is a spring.

5. Switch (1) for closing a circuit according to one of claims 1 to 4, wherein at least one receiving receptacle magnet (20) is a permanent magnet.

6. Switch (1) for closing a circuit according to one of claims 1 to 4, wherein at least one receiving receptacle magnet (20) is an electromagnet.

7. A switch (1) for closing a circuit according to claim 6, in which the electromagnet comprises at least one coil (25) wound around the outside of the side wall (13).

8. Switch (1) for closing a circuit according to one of claims 1 to 7, wherein the second switch arm (8) is adapted to be connected to a load (2) capacitive or inductive.

9. Switch (1) for closing a circuit according to one of claims 1 to 8, further comprising a moving mechanism (7) for moving the first switch arm (3) relative to the second switch arm ( 8) to switch the switch (1) between open and closed configurations.

10. Switch (1) for closing a circuit according to claim 9, in which the movement mechanism (7) is adapted to pivot the first switch arm (3) around a pivot (6) to cause the switch (1) from an open configuration to a closed configuration.

11. A switch (1) for closing a circuit according to claim 9, in which the movement mechanism (7) is adapted to move the first switch arm (3) linearly to move the switch (1) from the configuration open to closed configuration.

12. Switch (1) for closing a circuit according to one of claims 1 to 11, wherein the arcing rod (16) comprises an electrically conductive bulge (22) at its end.

13. Switch (1) for closing a circuit according to claim 12, in which the bulge (22) is spherical.

14. Switch (1) for closing a circuit according to one of claims 12 and 13, further comprising a magnet (24) at least partially disposed in the bulge (22), the magnet (24) being arranged to produce a magnetic field which extends along the axis of movement (14).

15. Switch (1) for closing a circuit according to one of claims 12 to 14, further comprising an electrically insulating cap (23) on the bulge (22), the cap (23) extending from the stem arc forming (16).

16. A switch (1) for closing a circuit according to claims 14 and 15, wherein the magnet (24) extends beyond the bulge (22) in the cap (23).

17. Switch (1) for closing a circuit according to one of claims 12 and 13, further comprising a ferromagnetic material at least partially disposed inside the bulge (22).

18. Switch (1) for closing a circuit according to one of claims 1 to 17, wherein the side wall (13) is circular in a plane normal to the axis of movement (14).

19. Switch (1) for closing a circuit according to one of claims 1 to 18, wherein the first switch arm (3) is adapted to be connected to a voltage source (P).