EP4189717B1 - Fusible et procédé de fabrication associé - Google Patents

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EP4189717B1
EP4189717B1 EP21751797.8A EP21751797A EP4189717B1 EP 4189717 B1 EP4189717 B1 EP 4189717B1 EP 21751797 A EP21751797 A EP 21751797A EP 4189717 B1 EP4189717 B1 EP 4189717B1
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EP
European Patent Office
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fuse
arc
guards
blade
face
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EP21751797.8A
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EP4189717A1 (fr
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Laurent MILLIERE
Franck Sarrus
Jean-François De Palma
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Mersen France SB SAS
Original Assignee
Mersen France SB SAS
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Publication date
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    • H01H85/05—Component parts thereof
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    • H01H85/175—Casings characterised by the casing shape or form

Definitions

  • the present invention relates to a fuse and an associated manufacturing method.
  • a fuse is an electrical component comprising two terminals and allowing, in the event of an overcurrent beyond a limit called the fuse rating, to interrupt the circulation of electric current between the two terminals.
  • the two terminals are fixed to an insulating body and are electrically connected to each other via at least one fuse blade, arranged within a cavity formed in the insulating body.
  • One or more fuse blades can be connected in parallel to the two terminals depending on the size of the fuse. What is described for a fuse blade can be transposed to other fuse blades when there are several.
  • a fuse blade is made of a conductive material having a given electrical resistance and a given melting temperature. In normal operation, the current passes through the fuse blade and the temperature of the fuse blade remains below the melting temperature. In the event of an overcurrent, the temperature of the fuse blade increases and exceeds the melting temperature at one or more points of the fuse blade, which melts at least partially, and the flow of current is irreversibly cut off.
  • the fuse blade includes, between the connections with the two poles, at least one intermediate portion having a reduced surface section. Such an intermediate portion is called a “reduced section”. Each reduced section offers greater resistance to the passage of current than the rest of the blade. As the intensity of the current flowing through the blade increases, the temperature of each reduced section increases more than the temperature of the rest of the blade. In the event of overcurrent, the blade melts preferably at a reduced section.
  • the electric arc defined as a plasma state of the material, causes strong localized heating which promotes the melting of the fuse blade. With the thermal and electrical conditions, this change in state of the material of the fuse blade in turn promotes the maintenance and lengthening of the electric arc.
  • arc guards made of elastic material on the fuse blade in order to limit the propagation of the arc.
  • silicone is applied to the fuse blade in a paste state, then several hours of waiting are necessary for the silicone to crosslink and harden completely. With this process, the geometry of the arc guards thus produced is approximate. Waiting times slow down production and often harmful solvents evaporate.
  • WO-2016/064352-A1 describes, for example, placing silicone barriers on the fuse blade, without detailing the method of application.
  • the invention aims to remedy in particular, by proposing a fuse offering better performance and easier to assemble.
  • a layer of adhesive is interposed between the fuse blade and an internal face of each arc arrester of this pair, the internal face being oriented towards one of the main faces of the fuse blade, so as to fix each arc arrester on the fuse blade.
  • the arc guards are easy to assemble to the fuse blade, which is a source of time savings during manufacturing. The risk of damage during assembly is reduced.
  • the method comprises a step, prior to the bonding step, consisting of providing in the fuse blade at least one perforation on each side of the transverse plane, while during the bonding step, the arc guards of the first pair are glued to the fuse blade so that each perforation is at least partly blocked by the arc guards.
  • a fuse 2 is shown on the figure 1 .
  • the fuse 2 comprises a body 20, shown schematically in dotted lines, and two connection terminals 22.
  • the body 20 is made of an insulating material, for example ceramic.
  • the body 20 generally has the shape of an elongated cylinder defining a longitudinal axis A2 of the fuse 2.
  • the body 20 has a parallelepiped shape, that is to say that the body 20 is a cylinder of rectangular section .
  • the body 20 has an elliptical or even circular section.
  • We define a transverse direction as being a direction orthogonal to the axis A2.
  • a transverse plane of fuse 2 is thus a plane orthogonal to axis A2.
  • the terminals 22 are arranged on two respective faces of the body 20, opposite and orthogonal to the axis A2.
  • Each terminal 22 has the shape of a cylinder of oval section and a generator parallel to the axis A2.
  • An oblong hole 24 is provided through each terminal 22.
  • Each terminal 22 comprises a plate 26, intended for assembling the fuse 2 to a fuse holder, not shown.
  • the body 20 of the fuse 2 comprises a cavity V20, in which fuse blades 4 are housed.
  • Each fuse blade 4 comprises two opposite attachment ends 40, each end 40 being connected to one of the terminals 22.
  • the fuse blades 4 are thus electrically connected in parallel to terminals 22. In other words, each terminal 22 is connected to one of the respective attachment ends 40 of each fuse blade 4.
  • fuse blades 4 There are four fuse blades 4 here, this number may vary depending on the size of the fuse 2, in particular depending on the voltage and the amperage for which the fuse 2 is designed.
  • the fuse blades 4 advantageously have the same structure and operate in the same way.
  • the fuse blades 4 of fuse 2 are preferably identical. What is explained for a fuse blade 4 can be transposed to other fuse blades 4.
  • the fuse blades 4 are elements made of a conductive material, which has an electrical resistance and a melting temperature.
  • the material of the fuse blades 4 is preferably metallic, for example silver, denoted Ag.
  • Each fuse blade 4 here has the shape of an elongated rectangle, the long sides of which are arranged parallel to the axis A2.
  • Each fuse blade 4 has a constant width, measured transversely to the axis A2.
  • Each fuse blade 4 here has a symmetrical shape with respect to a transverse plane P4 and is formed in a sheet, which has two opposite main faces, which extend along the longitudinal axis A2 and which include flat portions separated by folds transverse 42.
  • the planar portions of the same fuse blade 4 are located in the same average plane, the average planes of each fuse blades 4 being parallel to each other and defining a main axis denoted A4.
  • Axis A4 is an axis transverse to axis A2.
  • the planar portions of the same fuse blade 4 are not all located in the same average plane.
  • each fuse blade 4 comprises an intermediate portion between the two attachment ends 40 in which a reduced section 46 is provided.
  • Each fuse blade 4 has, at each reduced section 46, an electrical resistance greater than the electrical resistance elsewhere than at the reduced sections 46.
  • the fuse blade 4 presents , at the level of the reduced sections 46, localized heating.
  • the melting of the material of the fuse blade 4 occurs preferentially at the level of the reduced sections 46.
  • each fuse blade 4 has several types of reduced sections 46, the holes 44 having for example different diameters depending on the reduced section 46 considered.
  • certain reduced sections 46 are likely to melt more quickly than others.
  • the fuse blade 4 comprises a single type of reduced section 46, its response curve “cutting time / cutting intensity” presents a given appearance.
  • the fuse 2 also comprises an armature 48, which is received in the cavity V20 of the body 20.
  • the armature 48 is not essential to the implementation of the invention described in the present description, but contributes to its implementation.
  • the armature 48 serves, among other things, for assembling the body 20 to the rest of the fuse 2 and for maintaining the fuse blades 4, for example to protect them during the manufacture of the fuse 2.
  • the fuse blades 4 are in fact very thin and flexible, the fuse blades 4 being able to have thicknesses of the order of 0.1 mm or even less.
  • the frame 48 is made of an insulating material, preferably rigid, for example a synthetic material, possibly reinforced with inorganic fibers such as glass fibers.
  • the frame 48 is made of polyimide - also denoted PI -, polyetheretherketone - also denoted PEEK -, polytetrafluoroethylene - also denoted PTFE -, polyamide - also denoted PA -, silicone or polyphenylsulfone - also noted PPSU -.
  • the frame 48 comprises two side panels 50, located facing each other and connected to each other by spacers 52.
  • the structure of the frame 48 is not not limiting.
  • Each panel 50 includes, on one side facing the other panel 50, notches 54 for holding the fuse strips 4.
  • the spacers 52 are shown in section, while the side panels 50 are not shown.
  • the spacers 52 are here grouped into two stacks 56 of five spacers 52 each, each stack 56 here being located in the vicinity of the attachment ends 40 of the fuse blades 4.
  • a fuse blade 4 is thus held, by pinching, between two spacers 52 neighboring, while the two spacers 52 located at the ends of each stack 56 are supported on the body 20, on the interior side of the cavity V20.
  • the spacers 52 limit the amplitude of movements of the fuse blades 4 relative to the rest of the fuse 2.
  • the cavity 20 is generally filled with a powder serving to absorb part of the energy of the electric arc appearing in the event of overcurrent, contributing faster extinguishing of the arc and faster interruption of the electric current.
  • a powder is preferably in the form of micrometric particles and is for example silica sand.
  • one of the reduced sections 46 of each fuse blade 4, referenced 46A is arranged astride a transverse plane coincident with the transverse plane P4.
  • the reduced section 46A knowing that what is valid for the reduced section 46A is generally transposable to the other reduced sections 46.
  • Arc guards 6, visible in section on the figure 2 and on a larger scale in perspective on the Figure 3 are arranged in the vicinity of each reduced section 46A.
  • four arc arresters 6 are arranged, on the one hand, symmetrically with respect to the transverse plane P4 and, on the other hand, symmetrically with respect to the fuse blade 4.
  • Two arc arresters 6 located on the same side of the transverse plane P4 thus form a pair 60 of arc guards 6, the arc guards 6 of the same pair 60 being each located facing one another on a respective main face of the same fuse blade 4.
  • the two pairs 60 of arc guards 6 are separated from each other by a single reduced section 46A.
  • two pairs 60 of arc guards 6 are separated by several reduced sections 46 or 46A.
  • Arc guards 6 have similar shapes and function in the same way.
  • the arc guards 6 of the same pair 60 are preferably identical.
  • the arc guards 6, also called “ arc suppressors ” in English, are made of a preformed polymer material, that is to say a material already crosslinked.
  • the material of the arc guards 6 is an elastic material, that is to say a material capable of deforming under the effect of mechanical stress and returning to its initial shape in the absence of stress.
  • the arc guards 6 are made of an elastomeric material.
  • the elastomeric material of the arc guards 6 is for example polysiloxane, also known as silicone - also denoted " silicone " in English -.
  • An already crosslinked silicone material is a solid material which has a defined shape and can be easily manipulated, in particular can be cut and/or machined to reduced dimensional tolerances, whereas a non-crosslinked silicone material is generally in the form of a dough, which does not have a defined shape.
  • the fuse 2 also includes shims 58, which are connected to the fuse blades 4 or to the arc arresters 6 so as to be immobilized in relation to the fuse blades 4, in particular during assembly or handling of the fuse 2.
  • shims 58 which are connected to the fuse blades 4 or to the arc arresters 6 so as to be immobilized in relation to the fuse blades 4, in particular during assembly or handling of the fuse 2.
  • the wedges 58 also make it possible to immobilize the fuse blades 4 in relation to the armature 48 when it is present and/or in relation to the body 20 when the fuse 2 is fully assembled.
  • some of the wedges 58 cooperate with the notches 54, or with other shapes or machining, not shown, which are provided in the frame 48, so as to limit the movements of the blades fuses 4 relative to the armature 48.
  • the armature 48 limits the movements of the fuse blades 4 via the spacers 52 and/or the shims 58.
  • the wedges 58 each have a parallelepiped shape.
  • the wedges 58 are made of a material identical to the material of the arc guards 6, for example of an already crosslinked elastomer material such as silicone.
  • the wedges 58 and the arc guards 6 are represented schematically. In particular, the proportions between the dimensions of the arc guards 6 and the wedges 58 are not limiting.
  • the reduced sections 46A of the fuse blades 4 are aligned on the transverse plane P4, and the arc arresters 6 are arranged on either side of the transverse plane P4.
  • Some of the wedges 58, located in the vicinity of the reduced section 46A, are interposed between two arc guards 6 located on the same side of the transverse plane P4 and belonging respectively to two neighboring fuse strips 4.
  • the wedges 58 are fixed to the fuse blades 4 or to the arc arresters 6 by gluing, that is to say in a manner analogous to the manner, described later in the present description, of which the arc arresters 6 are attached to the fuse blades 4.
  • this wedge 58 is integral with this arc guard 6.
  • Such an arc guard 6 contributes, on the one hand, to the extinction of the arc and, on the other hand, to maintain the fuse blades 4.
  • shims 58 are slightly compressed in the direction of axis A4.
  • the arc guards 6 are slightly compressed in the direction of the axis A4 via the wedges 58.
  • Each arc guard 6 here has an elongated parallelepiped shape and is arranged in its length parallel to the reduced section 46A, the length of each arc guard 6 here being equal to the width of the fuse blade 4.
  • each arc arrester 6 has a length greater than the width of the fuse blade 4.
  • Each arc arrester 6 has a front face 62, which is oriented towards the reduced section 46A in the vicinity of which this arc arrester 6 is located, and a rear face 64, opposite the front face 62, in other words oriented opposite the reduced section 46A.
  • a length L6 is defined as being a length separating the front face 62 from the rear face 64.
  • Each arc guard 6 has an internal face 66 which is oriented towards a main face of the fuse blade 4, and an external face 68 which is oriented opposite the internal face 66.
  • a thickness L7 of an arc guard is defined. -arc 6 as being a distance separating the internal face 66 from the external face 68.
  • Two boundary lines 70 of the reduced section 46A are defined as being two lines parallel to the transverse plane P4, located on either side of the plane P4 and containing the reduced section 46A, the two boundary lines 70 each being tangent to at least one holes 44 of the reduced section 46A.
  • Each boundary line 70 is therefore located between the reduced section 46A and the front face 62 of the neighboring arc guards 6.
  • the holes 44 of the reduced section 46A are all aligned and have the same diameter, thus the boundary lines 70 are tangent to all the holes 44 of the reduced section 46A.
  • a distance L8 is defined between this arc guard 6 and the reduced section 46A located opposite as being a distance, measured parallel to the axis A2, between the front face 62 of this arc guard 6 and the closest to the border lines 70 of the reduced section 46A opposite.
  • each arc arrester 6 a layer of adhesive 72 is interposed between the internal face 66 and the face of the fuse blade 4 located opposite, so as to fix this arc arrester 6 on the fuse blade 4.
  • each arc guard 6 is glued to the fuse blade 4.
  • each internal face 66 is preferably flat.
  • Each layer of adhesive 72 is preferably a thin layer, that is to say having a thickness of between 10 ⁇ m and 0.5 mm, preferably less than 0.1 mm.
  • Each layer of adhesive 72 is preferably uniform, that is to say that the layer of adhesive 72 has a constant thickness over the entire internal face 66.
  • the layer of adhesive 72 is applied directly to the fuse blade 4, the arc arrester 6 then being positioned on the fuse blade 4 then placed to rest while being held immobile to give the adhesive time to harden .
  • the internal face 66 of an arc guard 6 is pre-glued, that is to say that the layer of adhesive 72 is applied directly to the internal face 66 of an arc guard 6.
  • the pre-glued arc 6 is then positioned on the fuse blade 4 then placed to rest while being held immobile, for example by means of a device such as a holding clip, to give the adhesive time to harden.
  • the holding clamp is not shown.
  • the attachment of arc arrester 6 to the surface of the fuse strip 4 can be instantaneous.
  • instantaneous we mean that the hardening of the adhesive layer 72 only takes a few seconds, for example less than 10 seconds, which is very short compared to the crosslinking time of a non-crosslinked silicone material.
  • the adhesive layer 72 is applied for example by spraying.
  • the adhesive layer 72 is a so-called “double-sided” adhesive, that is to say that the adhesive layer comprises a substrate such as a sheet, made of paper or insulating polymer, having two sides coated with a respective adhesive film.
  • double-sided adhesive allows for easier assembly of fuse 2.
  • a fuse 2 heats up because of the electric current passing through it, and this fuse 2 can have a temperature greater than 100°C, for example between 150°C and 200°C, and this during several months or even several years.
  • the adhesive used to attach the arc guards 6 to the fuse blade 4 is selected to withstand these operating conditions. On the other hand, when fuse 2 melts and an electric arc appears, the adhesive may be exposed to an electric arc. The adhesive is selected not to cause an exothermic reaction when subjected to an electric arc.
  • the adhesive is an inorganic adhesive, such as a silicone adhesive, or an organic adhesive, such as a cyanoacrylate glue, an epoxy glue, or even a vinyl or acrylic glue. , or aliphatic, or polyurethane, or neoprene, etc.
  • an inorganic adhesive such as a silicone adhesive
  • an organic adhesive such as a cyanoacrylate glue, an epoxy glue, or even a vinyl or acrylic glue. , or aliphatic, or polyurethane, or neoprene, etc.
  • surface activation may be necessary, for example on the internal face 66 of the arc guards 6.
  • the two arc guards 6 of a pair 60 create between them a confinement zone, which channels the ionic species generated by the arc while the arc progresses.
  • the progression of the electric arc is thus channeled in a preferential direction, which is here parallel to the axis A2 moving away from the reduced section 46A.
  • the progression of the arc thus channeled is faster than in the absence of arc guard 6, as is the case in the state of the art.
  • the arc arresters 6 the cutting time of the fuse blade 4 is shorter. In other words, cutting a fuse 2 comprising arc arresters 6 on either side of the reduced sections 46A presents a faster cut-off.
  • the speed of progression of the arc is not significantly influenced by the arc guards 6, that is to say that the speed of progression of the arc is similar to what happens in the absence of arc guards. If the arc guards 6 are too far from the reduced section 46A, the effect of the arc guards 6 is unnecessarily delayed.
  • the distance L8 between the arc guards 6 and the boundary line 70 of the reduced section is between 1 mm and 15 mm, preferably between 3 mm and 10 mm, more preferably between 4 mm and 8 mm. A distance L8 equal to 6 mm gives good results.
  • each arc guard 6 has a thickness L7 greater than 0.2 mm, preferably greater than 0.5 mm, even preferably greater than 1 mm.
  • An L7 thickness equal to 2 mm gives good results.
  • the thickness L7 is not limited, except for example for practical reasons of space, in particular during the assembly of the fuse 2.
  • the thickness L7 is less than 20 mm, preferably less than 10 mm, preferably even less than 5 mm.
  • each arc guard 6 has a length L6 greater than 5 mm, preferably greater than 7 mm.
  • the L6 length is not limited, except for example for practical reasons of bulk.
  • the length L6 is less than 30 mm, preferably less than 25 mm, more preferably less than 20 mm.
  • the hardness of the elastic material of the arc arresters 6 has a significant influence on the reduction in the breaking time of the fuses 2.
  • the elastic material of the arc arresters 6 has a hardness evaluated on a so-called Shore-A scale, which goes from 0 for a very soft material to 100 for a very hard material.
  • an arc guard 6 made of too hard a material does not have good performance either.
  • the material of the arc arresters 6 is thus chosen with a Shore-A hardness less than 90.
  • the arc arresters 6 are subjected to temperatures which can exceed 100° C or 150°C, elastomers tend to harden as they age.
  • the material of the arc guards 6 is thus chosen so that its Shore-A hardness remains less than 90 even after aging.
  • the Shore-A hardness of the new material of the arc guards 6 is preferably chosen less than 70.
  • the arc guards 6 are made of a material having a hardness, measured on a Shore-A scale, of between 20 and 90, preferably between 40 and 70.
  • the state of mechanical compression of the arc arresters 6 has a positive influence on the reduction of the cutting time of the fuses 2.
  • the arc arresters 6 are slightly compressed in one direction parallel to the axis A4, that is to say a direction orthogonal to the main faces of the fuse blade 4 at the location where these arc guards 6 are located.
  • each arc arrester 6 is compressed and has a thickness L7 less than 99% of the thickness L7 of this same arc arrester 6 when this arc arrester 6 is not subject to any external stress, preferably less than 98%, even more preferably less than 95%.
  • the compression of the arc guards 6 of the same pair is done by means of specific devices, such as compression clamps, and/or by means of the reinforcement 48 when it is present, for example by means of wedges 58.
  • Compression clamps are not shown. When holding clips are used during assembly to immobilize the arc guards 6 and allow the adhesive time to harden, these holding clips also advantageously serve as compression clips and are left in place on the arc guards 6 once the adhesive layer 72 has hardened.
  • a fuse blade 4 and arc guards 6 conforming to second, third and fourth embodiments of the invention are represented respectively on the figures 4 , 5 And 6
  • a fuse blade 4 and arc guards 6 conforming to a fifth embodiment of the invention are represented on the figures 9 And 10 .
  • Elements similar to those of the first embodiment bear the same references and operate in the same way. In what follows, we mainly describe the differences between each embodiment and the previous one(s).
  • One of the main differences of the second embodiment, represented in figure 4 , with the first mode is that at least one perforation 80 is provided in the fuse blade 4 on each side of the reduced section 46A, in other words on either side of the transverse plane P4.
  • the perforations 80 are covered by the arc guards 6, that is to say that as long as the fuse 2 has not melted, the perforations 80 are completely closed, in the direction of the axis A4, by the internal faces 66 of the arc guards 6.
  • the same fuse blade 4 is represented on the inserts a) and b) of the figure 4 , insert b) representing a section of the fuse blade 4 of insert a) following a cutting plane 4b on insert a).
  • the perforations 80 reduce the quantity of material to melt during the progression of the electric arc, once the arc reaches the front face 62 of the arc shields 6. The progression of the arc is thus faster than in the first embodiment of the invention, as illustrated in Figure 7 .
  • the perforations 80 are not obstructed, in the direction parallel to the axis A2 of the fuse 2, by the layers of adhesive 72 or by the arc shields 6, so as not to hinder the progression of the electric arc.
  • the perforations 80 each have an elongated shape and are arranged in their length parallel to the axis A2 of the fuse 2, in other words parallel to the longitudinal direction of the fuse blade 4.
  • the perforations 80 of elongated shape provide channels, parallel to the longitudinal axis A2, which promote the progression of the electric arc.
  • each perforation 80 has a length, measured parallel to the longitudinal axis A2 of the fuse 2, substantially equal to the length L6 of the arc guards 6 which close this perforation 80.
  • the perforations 80 provided on one side of the transverse plane P4 are preferably symmetrical to the perforations 80 provided on the other side of the transverse plane P4.
  • the perforations 80 located on the same side of the transverse plane P4 form a group of perforations 80.
  • the perforations 80 of the same group are thus entirely closed by the internal faces 66 of the two arch guards 6 of the same pair 60.
  • each group of perforations 80 comprises three perforations 80, this number not being limiting.
  • each group of perforations 80 comprises a single perforation 80, or two, or even four or more.
  • the perforations 80 of the same group are preferably arranged in rows, that is to say aligned with each other in a direction transverse to the fuse blade 4, in other words in a direction orthogonal to the axis A2 .
  • the perforations 80 have a rectangular section.
  • the perforations 80 have an oval shape or even an ellipse or even a diamond shape or more generally have an oblong shape.
  • the shape of the perforations 80 depends in particular on the manufacturing method perforations 80, the perforations 80 being, in a non-limiting manner, produced by stamping, by laser cutting or even by electroerosion.
  • the perforations 80 of the same group preferably each have the same shape.
  • the purpose of the perforations 80 is not to promote, in the event of overcurrent, the start of the electric arc in the event of overcurrent, but to provide passages favoring progression. of the arc once the arc reaches the arc guards 6.
  • the surface section of a group of perforations 80 is five times greater, preferably ten times greater, than the smallest surface section among the surface sections reduced sections 46 or 46A provided on this fuse blade 4.
  • the perforations 80 of the same group are preferably regularly spaced in the transverse direction of the fuse blade 4, to avoid locally weakening the material of the fuse blade 4 or to avoid creating a hot spot when the current flows in the fuse blade 4.
  • Each perforation 80 extends parallel to the longitudinal axis A2 of the fuse 2, beyond the rear face 64 of the neighboring arc guards 6.
  • Each perforation 80 thus comprises a rear portion, located on the side opposite the reduced section 46A, which projects from the rear face 64 and forms a rear vent 82, through which the perforation 80 opens.
  • the rear vents 82 make it possible to evacuate more quickly the products generated by the arc, in particular molten metal or other ionized species.
  • the rapid elimination of these products destabilizes the arc which leads to reducing the time necessary to achieve total interruption of the current.
  • a length L82 is defined as being a length, measured parallel to the longitudinal axis A2 of the fuse 2, between one end of this perforation 80 furthest from the reduced section 46A and rear face 64 of the arc arrester 6 neighbor.
  • the length L82 thus represents a length of a rear vent 82.
  • the length L82 is between 0.1 mm and 10 mm, preferably between 0.5 and 8 mm, more preferably between 1 mm and 5 mm.
  • the perforations 80 of the same group are partly closed by the internal faces 66 of the two arc guards 6 of the same pair 60.
  • Each perforation 80 extends parallel to the longitudinal axis A2 of the fuse 2, beyond the front face 62 of the arc guards 6.
  • Each perforation 80 thus comprises a front portion, located on the side of the reduced section 46A, which protrudes of the front face 62 and forms a frontal vent 84, through which the perforation 80 opens.
  • the perforations 80 of the same row are partly closed by the internal faces 66 of the two arc guards 6 of the same pair 60.
  • the front vents 84 make it possible to evacuate part of the molten metal or other ionized products generated by the arc in the vicinity of the reduced section 46A , the cavity V20 being filled with sand. These ionized products no longer help maintain the arc.
  • a length L84 is defined as being a length, measured parallel to the longitudinal axis A2 of the fuse 2, between one end of this perforation 80 closest to the reduced section 46A and the front face 62 of the arc arrester 6 neighbor.
  • the length L84 thus represents a length of one of the front vents 84.
  • the length L84 is between 0.1 mm and 5 mm, preferably between 1 and 3 mm.
  • FIG. 7 represents a graph 700, illustrating the evolution of an electric current passing through a fuse blade 4 comprising a reduced section 46A for different fuse blades 4 having different characteristics.
  • the performance of a fuse 2 is notably evaluated by a cut-off time, which is a time necessary for the electric current to be canceled once the melting of the reduced section 46A begins.
  • Curve 99 illustrates the evolution of the current in the case where the fuse blade 4 does not include an arc arrester in the vicinity of the reduced section 46A. An electric arc appears at a time t 0 . The current is zero at a time t 99 . The cutoff time is equal to t 99 - t 0 .
  • Curve 100 illustrates the evolution of the current in a case where the fuse blade 4 comprises arc arresters 6 in accordance with the first embodiment of the invention described previously, that is to say that two pairs 60 of arc guards 6 are arranged on either side of the reduced section 46A.
  • the current is zero at a time t 100 .
  • the cutting time of a fuse blade 4 comprising arc arresters 6, equal to t 100 - t 0 is approximately 40% less than the cutting time of a fuse blade 4 without an arc arrester.
  • the curve 200 illustrates the evolution of the current in a case where the fuse blade 4 comprises arc arresters 6 conforming to the second embodiment of the invention described previously, that is to say that perforations 80 are provided in the fuse blade 4 between the arc arresters 6 of the same pair 60.
  • the current is zero at a time t 200 .
  • the cutting time of a fuse blade 4 comprising arc shields 6 with perforations, equal to t 200 - t 0 is approximately 45% less than the cutting time of a fuse blade 4 without arc shield.
  • the curve 300 illustrates the evolution of the current in a case where the fuse blade 4 comprises arc guards 6 conforming to the third embodiment of the invention described previously, that is to say that the perforations 80 protrude from the guards -arcs 6 on the side opposite the reduced section 46A.
  • the current is zero at a time t 300 .
  • the cutting time of a fuse blade 4 comprising arc guards 6 with perforations and rear vents 82, equal to t 300 - t 0 is approximately 50% less than the cutting time of a fuse blade 4 without guard -bow.
  • the curve 400 illustrates the evolution of the current in a case where the fuse blade 4 comprises arc guards 6 conforming to the fourth embodiment of the invention described previously, that is to say that the perforations 80 protrude from the guards -arcs 6 both on the side of the reduced section 46A and on the side opposite the reduced section 46A.
  • the current is zero at a time t 400 .
  • the cutting time of a fuse blade 4 comprising arc guards 6 with perforations 80 and front 84 and rear vents 82, equal to t 400 - t 0 is approximately 60% less than the cutting time of a blade fuse 4 without arc arrester.
  • FIG. 7 presents an aspect of the improvement in performance, measured by the reduction in the breaking time, of fuses 2 according to the invention, compared to fuses according to the prior art.
  • the fuses 2 conform to the second, third and fourth embodiments of the invention, in which the perforations 80 located on the same side of the reduced section 46A are at least partly closed by the arc guards 6 of the same pair 60, make it possible to further improve the performance of the fuse 2 compared to the first mode of the invention.
  • perforations 80 are provided on each side of the reduced section 46A.
  • one or more perforations 80 are provided on one side of the reduced section 46A, in the vicinity of this reduced section 46A, at least one perforation 80 also contributing to the extinction of the electric arc
  • the arc guards 6 are arranged only on either side of the reduced section 46A located in the middle of a fuse strip 4 in order to explain the invention.
  • the fuse blade 4 comprises reduced sections 46 other than the reduced section 46A
  • other arc arresters, of the type of arc arresters 6, can where appropriate be arranged in the vicinity of these reduced sections 46.
  • the two pairs 60 of arc guards 6 are separated from each other by two, or even more, reduced sections of the type of reduced sections 46 and/or 46A.
  • the perforations 80 and the arc guards 6 have shapes with precise dimensions, these dimensions being able to change in particular depending on the dimensioning and the caliber of the fuse 2, the size of the holes 44 of the reduced section 46A.
  • the pair 60 of arc guards 6 is assembled on a flat portion of the fuse blade 4.
  • the folds form folds with various profiles, such as a landing, a slot, etc.
  • the arc guards 6 can be placed directly in a fold, for example a landing or a slot, which makes it possible to shorten the net length of the fuse blade 4.
  • the method of manufacturing fuse 2, described in particular using the figure 8 thus comprises a step 800 consisting of manufacturing two arc guards 6 of a first pair 60, the arc guards 6 being made of a preformed elastic material, in particular of crosslinked elastomer, and each having a flat internal face 66.
  • the arc guards 6 are for example manufactured by molding, the internal face 66 being optionally ground by machining.
  • the arc guards 6 are then cut from this calibrated strip.
  • One or more of the faces of the arc guards 6 can be machined to correct their geometry, in particular the internal face 66, which is preferably flat to promote adhesion of the adhesive layer 72, and the front face 62, oriented towards the reduced section 46A.
  • the method comprises a step 802 consisting of gluing each arc guard 6 of the same pair 60 to a respective main face of the fuse strip 4 in the vicinity of the reduced section 46A, by interposing a layer of adhesive 72 between the internal face 66 of each arc guard 6 and a respective main face of the fuse blade 4.
  • the arc guards 6 are located on the same side of the transverse plane P4, the front faces 62 of the arc guards 6 being oriented towards the section reduced 46A, so that the distance L8 between the front face 62 of each arc guard 6 and the nearest boundary line 70 is between 1 mm and 15 mm.
  • the manufacturing process comprises a step 804, prior to the bonding step 802, consisting of providing in the fuse blade 4 at least one perforation 80 in the vicinity of the reduced section 46A .
  • the arc guards 6 are arranged on the fuse blade 4 so that the perforations 80 are essentially closed by the arc guards 6.
  • front vents 84 and/or rear 82 are provided.
  • the fifth embodiment of the fuse blade 4 and the arc guards 6, shown on the figures 9 And 10 resembles the fourth embodiment in that the perforations 80, provided in the vicinity of the reduced section 46A, protrude from the front 62 and rear 64 faces of the arch guards 6, to form respectively front 84 and rear vents 82.
  • Each of the perforations 80 is at least partly closed by the internal faces 66 of the two arc guards 6 of the same pair 60, each perforation 80 providing a cavity between the two arc guards 6 of the same pair 60.
  • the arc guards 6 of the fourth mode are made of an elastic material, here in silicone, are associated in pairs 60 and are fixed on the fuse strip 4 by means of a layer of adhesive 72, which is interposed between the fuse blade 4 and an internal face 66 of each arc arrester 6 of the corresponding pair 60.
  • the perforations 80 are in the shape of an elongated ellipse, which extend in their length parallel to the longitudinal axis A2 of the fuse 2.
  • the fuse blade 4 here has folds 86 at the level of the front 62 and rear 64 faces of the arc guards 6.
  • the folds 86 are located in a plane parallel to the transverse plane P4.
  • the front 84 and rear 82 vents extend over these folds 86.
  • the front vents 84 are oriented towards the reduced section 46A.
  • the rear vents 82 of each pair 60 of arc guards 6 are oriented towards a respective reduced section 46. According to the naming conventions used in this description, the rear vents 82, facing the reduced section 46A, are therefore front vents facing one of the reduced sections 46.
  • fuse blade 4 comprising folds 86, allows a more compact structure compared to a fuse blade 4 without folds.
  • the arc guards 6 are made of preformed elastic material, in particular of an elastomeric material such as silicone.
  • the arc guards 6 include mineral and/or organic particles, which are added to the elastic material in the form of powder and/or fibers. These particles serve to adjust the properties of the material of the arc guards 6, for example serve to adjust the Shore hardness of the material, and/or serve as mechanical reinforcement.
  • the material of the arc guards 6 is then a reinforced material, also called composite material, comprising a matrix made of an elastic material, in particular made of an elastomeric material such as silicone.
  • a material without added particles is called “raw material”.
  • the arc guards are made of a foamed elastic material, that is to say a material containing gas bubbles and having an average porosity greater than 50%, preferably greater than 60%, preferably even greater than 70%.
  • the average porosity of a part is defined as the fraction of the volume of gas bubbles contained in this part over the total volume of this part.
  • the arc guards 6 are made up of several layers of materials stacked on top of each other. At least one of the layers is made of an elastic material as described above, in particular of an elastomeric material such as silicone. According to examples, these layers have distinct characteristics, in particular distinct hardness characteristics, and these layers of materials are advantageously assembled together by bonding.
  • the characteristics of the fuse blades 4 and the arc guards 6 according to the invention, and in particular the structural characteristics of the arc guards and their manufacturing process can be implemented independently of the body 20 comprising an armature 48 described below. on it and could be implemented in a conventional fuse body.
  • the perforations 80 can be used independently of the frame 48.

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Description

  • La présente invention concerne un fusible et un procédé de fabrication associé.
  • Un fusible est un composant électrique comprenant deux bornes et permettant, en cas de surintensité au-delà d'une limite appelée calibre du fusible, d'interrompre la circulation du courant électrique entre les deux bornes. Les deux bornes sont fixées à un corps isolant et sont électriquement connectées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'au moins une lame fusible, disposée au sein d'une cavité ménagée dans le corps isolant. Une ou plusieurs lames fusibles peuvent être connectées en parallèle aux deux bornes selon le dimensionnement du fusible. Ce qui est décrit pour une lame fusible est transposable aux autres lames fusibles lorsqu'il y en a plusieurs.
  • Une lame fusible est réalisée en un matériau conducteur présentant une résistance électrique donnée et une température de fusion donnée. En fonctionnement normal, le courant traverse la lame fusible et la température de la lame fusible reste inférieure à la température de fusion. En cas de surintensité, la température de la lame fusible augmente et dépasse la température de fusion en un ou plusieurs points de la lame fusible, qui fond au moins partiellement, et la circulation du courant est coupée de façon irréversible. La lame fusible inclut, entre les connexions avec les deux pôles, au moins une portion intermédiaire présentant une section surfacique réduite. Une telle portion intermédiaire est appelée « section réduite ». Chaque section réduite offre une résistance au passage du courant plus importante que le reste de la lame. Lorsque l'intensité du courant circulant au travers de la lame augmente, la température de chaque section réduite augmente plus que la température du reste de la lame. En cas de surintensité, la fusion de la lame se fait préférentiellement au niveau d'une section réduite.
  • Lorsqu'une section réduite fond, un arc électrique se crée, et le courant continue de circuler jusqu'à extinction de l'arc électrique. L'arc électrique, défini comme un état plasma de la matière, provoque un fort échauffement localisé qui favorise la fusion de la lame fusible. Avec les conditions thermique et électriques, ce changement d'état du matériau de la lame fusible favorise à son tour l'entretien et l'allongement de l'arc électrique.
  • Il est connu de disposer des pare-arcs en matériau élastique sur la lame fusible afin de limiter la propagation de l'arc. Par exemple, du silicone est appliqué sur la lame fusible à l'état pâteux, plusieurs heures d'attente étant ensuite nécessaires pour que le silicone réticule et durcisse complètement. Avec ce procédé, la géométrie des pare-arcs ainsi produits est approximative. Les temps d'attente ralentissent la production et des solvants, souvent nocifs, s'évaporent.
  • WO-2016/064352-A1 décrit, par exemple, de placer des barrières en silicone sur la lame fusible, sans en détailler le mode d'application.
  • US-2015 294 828-A1 enseigne de riveter sur la lame fusible des lamelles de silicone durcies. L'assemblage par rivet est industriellement très délicat et risque de dégrader la lame fusible.
  • C'est à ces problèmes qu'entend plus particulièrement remédier l'invention, en proposant un fusible offrant de meilleures performances et plus facile à assembler.
  • À cet effet, l'invention concerne un fusible, comprenant :
    • au moins une lame fusible, ménagée dans une feuille présentant deux faces principales opposées s'étendant selon un axe longitudinal de la lame fusible, chaque lame fusible comprenant une portion dans laquelle est ménagée une section réduite définissant un plan transversal à la lame fusible,
    • deux bornes de connexion, chaque borne étant reliée à chaque lame fusible,
    • des pare-arcs, réalisés en un matériau élastique préformé, qui sont associés par paire, les pare-arcs d'une même paire étant chacun situés sur une face principale respective d'une même lame fusible.
  • Selon l'invention, pour au moins une première paire de pare-arcs, une couche d'adhésif est intercalée entre la lame fusible et une face interne de chaque pare-arc de cette paire, la face interne étant orientée vers une des faces principales de la lame fusible, de manière à fixer chaque pare-arc sur la lame fusible.
  • Grâce à l'invention, les pare-arcs sont faciles à assembler à la lame fusible, ce qui est une source de gain de temps lors de la fabrication. Les risques d'endommagement lors du montage sont réduits.
  • Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel fusible peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou selon toute combinaison techniquement admissible :
    • le fusible comprend, outre la première paire de pare-arcs, une deuxième paire de pare-arcs, les première et deuxième paires de pare-arcs étant séparées l'une de l'autre par au moins une section réduite ;
    • chaque pare-arcs comprend une face avant, orientée vers une section réduite, et une face arrière opposée à la face avant, alors que les faces avant et arrière de chaque pare-arc sont séparées d'une longueur comprise entre 5 mm et 30 mm ;
    • une distance entre la face avant et une ligne frontière la section réduite située en regard est comprise entre 0,5 mm et 20 mm, de préférence entre 1 mm et 15 mm, de préférence encore entre 2 mm et 12 mm ;
    • chaque pare-arc comprend une face externe, opposée de la face interne, chaque pare-arc présentant une épaisseur, définie comme étant une distance séparant la face interne de la face externe, comprise entre 0,2 mm et 20 mm ;
    • les pare-arcs sont réalisés en un matériau élastomère, qui présente une dureté, mesurée sur une échelle Shore-A, comprise entre 20 et 90, de préférence comprise entre 40 et 70 ;
    • les pare-arcs sont réalisés en silicone ;
    • au moins une perforation est ménagée dans la lame fusible d'un côté de la section réduite, chacune desdites perforations étant au moins en partie obturée par les faces internes des deux pare-arcs d'une même paire ;
    • les perforations se prolongent parallèlement à la direction longitudinale de la lame fusible au-delà de la face arrière des pare-arcs, de manière à former des évents arrières ;
    • les évents arrières présentent une longueur comprise entre 0,1 mm et 10 mm, de préférence entre 0,5 et 8 mm, de préférence encore entre 1 mm et 5 mm ;
    • les perforations se prolongent parallèlement à la direction longitudinale de la lame fusible au-delà de la face avant des pare-arcs de manière à former des évents frontaux, alors que les évents frontaux présentent une longueur comprise entre 0,1 mm et 5 mm, de préférence entre 1 et 3 mm ;
    • le fusible comprend une armature, qui est reçue dans une cavité d'un corps du fusible et qui limite les mouvements des lames fusibles par rapport au corps par l'intermédiaire d'entretoises et/ou de cales, et
    • lorsque le fusible est assemblé, les pare-arcs sont comprimés dans une direction orthogonale aux faces principales de la lame fusible, chaque pare-arc présentant une épaisseur inférieure à 99% de l'épaisseur de ce même pare-arc lorsque ce pare-arc n'est soumis à aucune contrainte extérieure, de préférence inférieure à 98%, de préférence encore inférieure à 95%.
  • L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un fusible tel que décrit précédemment, le fusible comprenant au moins une lame fusible avec une section réduite définissant un plan transversal à la lame fusible. Le procédé comprend les étapes consistant à :
    • fabriquer deux pare-arcs d'une première paire, les pare-arcs étant réalisés en un matériau élastique réticulé et présentant une face interne plane,
    • coller chaque pare-arc de la première paire sur une face principale respective de la lame fusible au voisinage de la section réduite, en intercalant une couche d'adhésif entre la face interne de chaque pare-arc et une face principale respective de la lame-fusible, de manière qu'une distance entre une face avant de chaque pare-arc et une ligne frontière de la section réduite en regard est comprise entre 1 mm et 15 mm.
  • Avantageusement, le procédé comprend une étape, antérieure à l'étape de collage, consistant à ménager dans la lame fusible au moins une perforation de chaque côté du plan transversal, alors qu'au cours de l'étape de collage, les pare-arcs de la première paire sont collés sur la lame fusible de manière que chaque perforation est au moins en partie obturée par les pare-arcs.
  • L'invention sera mieux comprise, et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, de plusieurs modes de réalisation d'un fusible conformes à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
    • [Fig 1] la figure 1 est une vue en perspective d'un fusible comprenant plusieurs lames fusibles et des pare-arcs conformes à un premier mode de réalisation de l'invention, certaines pièces étant représentées de façon schématique pour faciliter la lecture ;
    • [Fig 2] la figure 2 est une vue du fusible de la figure 1, suivant la flèche II sur la figure 1, certaines pièces étant omises pour faciliter la lecture ;
    • [Fig 3] la figure 3 est une vue schématique en perspective à plus grande échelle d'une lame fusible et de pare-arcs de la figure 1, suivant la flèche III sur la figure 1 ;
    • [Fig 4] la figure 4 représente schématiquement, sur des inserts a) et b), deux vues d'une même lame fusible et de pare-arcs conformes à un autre mode de réalisation de l'invention ;
    • [Fig 5] la figure 5 est une figure analogue à la figure 4, représentant une même lame fusible et des pare-arcs conformes à un autre mode de réalisation de l'invention ;
    • [Fig 6] la figure 6 est une figure analogue à la figure 4, représentant une même lame fusible et des pare-arcs conformes à un autre mode de réalisation de l'invention ;
    • [Fig 7] la figure 7 est un graphe illustrant l'évolution d'un courant électrique traversant des lames fusibles conformes à l'état de la technique ou à des modes de réalisation de l'invention ;
    • [Fig. 8] la figure 8 est un diagramme représentant des étapes d'un procédé de fabrication d'une lame fusible et de pare-arcs conforme à des modes de réalisation de l'invention ;
    • [Fig 9], la figure 9 est une figure analogue à la figure 3, représentant une lame fusible et des pare-arcs conformes à un autre mode de réalisation de l'invention, et
    • [Fig 10] la figure 10 représente schématiquement, sur des inserts a) et b), deux vues d'une même lame fusible et de pare-arcs de la figure 9.
  • Un fusible 2 est représenté sur la figure 1. Le fusible 2 comprend un corps 20, représenté de façon schématique en pointillés, et deux bornes 22 de connexion.
  • Le corps 20 est réalisé en un matériau isolant, par exemple en céramique. Le corps 20 présente généralement une forme de cylindre allongé définissant un axe A2 longitudinal du fusible 2. Dans l'exemple illustré, le corps 20 présente une forme parallélépipédique, c'est-à-dire que le corps 20 est un cylindre de section rectangulaire. En variante non limitative, le corps 20 présente une section elliptique, voire circulaire. On définit une direction transversale comme étant une direction orthogonale à l'axe A2. Un plan transversal du fusible 2 est ainsi un plan orthogonal à l'axe A2.
  • Dans l'exemple illustré, les bornes 22 sont disposées sur deux faces respectives du corps 20, opposées et orthogonales à l'axe A2. Chaque borne 22 présente une forme de cylindre de section ovale et de génératrice parallèle à l'axe A2. Un trou oblong 24 est ménagé au travers de chaque borne 22. Chaque borne 22 comprend une platine 26, destinée à l'assemblage du fusible 2 à un porte-fusible, non représenté.
  • Le corps 20 du fusible 2 comprend une cavité V20, dans laquelle sont logées des lames fusibles 4. Chaque lame fusible 4 comprend deux extrémités d'attache 40 opposées, chaque extrémité 40 étant reliée à une des bornes 22. Les lames fusibles 4 sont ainsi électriquement connectées en parallèle aux bornes 22. Autrement dit, chaque borne 22 est reliée à une des extrémités d'attache 40 respective de chaque lame fusible 4.
  • Les lames fusibles 4 sont ici au nombre de quatre, ce nombre pouvant varier suivant le dimensionnement du fusible 2, notamment en fonction du voltage et de l'ampérage pour lesquels le fusible 2 est conçu. Lorsqu'un fusible 2 comprend plusieurs lames fusibles 4, les lames fusibles 4 présentent avantageusement la même structure et fonctionnent de la même façon. Les lames fusibles 4 du fusible 2 sont de préférence identiques. Ce qui est expliqué pour une lame fusible 4 est transposable aux autres lames fusibles 4.
  • Les lames fusibles 4 sont des éléments réalisés en un matériau conducteur, qui présente une résistance électrique et une température de fusion. Le matériau des lames fusibles 4 est préférentiellement métallique, par exemple en argent, noté Ag. Chaque lame fusible 4 présente ici une forme de rectangle allongé, dont les grands côtés sont disposés parallèlement à l'axe A2. Chaque lame fusible 4 présente une largeur, mesurée transversalement à l'axe A2, constante.
  • Chaque lame fusible 4 présente ici une forme symétrique par rapport à un plan transversal P4 et est ménagée dans une feuille, qui présente deux faces principales opposées, qui s'étendent selon l'axe longitudinal A2 et qui comprennent des portions planes séparées par des pliures transversales 42. Dans l'exemple illustré, les portions planes d'une même lame fusible 4 sont situées dans un même plan moyen, les plans moyens de chacune des lames fusibles 4 étant parallèles entre eux et définissant un axe principal noté A4. L'axe A4 est un axe transversal à l'axe A2. En variante les portions planes d'une même lame fusible 4 ne sont pas toutes situées dans un même plan moyen.
  • Des rangées de trous 44 sont ménagées dans certaines des portions planes de chaque lame fusible 4, chaque rangée de trous 44 étant orientée transversalement à l'axe A2 et définissant une section réduite 46. Autrement dit, chaque lame fusible 4 comprend une portion intermédiaire entre les deux extrémités d'attache 40 dans laquelle est ménagée une section réduite 46.
  • Chaque lame fusible 4 présente, au niveau de chaque section réduite 46, une résistance électrique supérieure à la résistance électrique ailleurs qu'au niveau des sections réduites 46. Ainsi, lorsqu'un courant électrique circule entre les bornes 22, la lame fusible 4 présente, au niveau des sections réduites 46, un échauffement localisé. En cas de surintensité, la fusion du matériau de la lame fusible 4 se produit préférentiellement au niveau des sections réduites 46.
  • Dans l'exemple illustré, chaque lame fusible 4 présente plusieurs types de sections réduites 46, les trous 44 ayant par exemple des diamètres différents selon la section réduite 46 considérée. Ainsi, lorsqu'une surintensité se produit, certaines sections réduite 46 sont susceptibles de fondre plus rapidement que d'autres. Lorsque la lame fusible 4 comprend un seul type de section réduite 46, sa courbe de réponse « temps de coupure / intensité de coupure « présente un aspect donné. En combinant différents types de sections réduites 46, on obtient une courbe de réponse qui est la superposition de chacune des courbes de réponse correspondant à chacune des sections. Cet aspect n'est pas détaillé plus avant dans la présente description.
  • Dans l'exemple illustré, le fusible 2 comprend aussi une armature 48, qui est reçue dans la cavité V20 du corps 20. L'armature 48 n'est pas indispensable à la mise en oeuvre de l'invention décrite dans la présente description, mais contribue à sa mise en oeuvre. L'armature 48 sert, entre autres, à l'assemblage du corps 20 au reste du fusible 2 et au maintien des lames fusibles 4, par exemple pour les protéger au cours de la fabrication du fusible 2. Les lames fusibles 4 sont en effet très fines et flexibles, les lames fusibles 4 pouvant présenter des épaisseurs de l'ordre de 0,1 mm voire moins.
  • L'armature 48 est réalisée en un matériau isolant, de préférence rigide, par exemple en matière synthétique, éventuellement renforcé de fibres inorganiques telles que des fibres de verre. À titre d'exemples non limitatifs, l'armature 48 est réalisée en polyimide - noté aussi PI -, en polyétheréthercétone - noté aussi PEEK -, en polytétrafluoroéthylène - noté aussi PTFE -, en polyamide - noté aussi PA -, en silicone ou en polyphénylsulfone - noté aussi PPSU -.
  • Dans l'exemple illustré, l'armature 48 comprend deux panneaux latéraux 50, situés en regard l'une de l'autre et reliés l'un à l'autre par des entretoises 52. La structure de l'armature 48 n'est pas limitative.
  • Chaque panneau 50 comprend, sur une face orientée vers l'autre panneau 50, des encoches 54 de maintien des lames fusibles 4.
  • Dans l'exemple illustré sur la figure 2, les entretoises 52 sont représentées en coupe, tandis que les panneaux latéraux 50 ne sont pas représentés. Les entretoises 52 sont ici regroupées en deux empilements 56 de cinq entretoises 52 chacun, chaque empilement 56 étant ici situé au voisinage des extrémités d'attache 40 des lames fusibles 4. Une lame fusible 4 est ainsi maintenue, par pincement, entre deux entretoises 52 voisines, tandis que les deux entretoises 52 situées aux extrémités de chaque empilement 56 sont en appui sur le corps 20, du côté intérieur de la cavité V20. Lorsque le corps 20 est assemblé au reste du fusible 2, les entretoises 52 limitent l'amplitude des mouvements des lames fusibles 4 par rapport au reste du fusible 2.
  • Outre les lames fusibles 4 et l'armature 48 reçus dans la cavité V20 du corps 20, la cavité 20 est généralement remplie d'une poudre servant à absorber une partie de l'énergie de l'arc électrique apparaissant en cas de surintensité, contribuant une extinction plus rapide de l'arc et à une interruption plus rapide du courant électrique. Une telle poudre, non représentée sur les figures, est de préférence sous forme de particules micrométriques et est par exemple du sable siliceux.
  • Dans l'exemple illustré, une des sections réduites 46 de chaque lame fusible 4, référencée 46A, est disposée à cheval sur un plan transversal confondu avec le plan transversal P4. Dans la suite on considère principalement la section réduite 46A, sachant que ce qui est valable pour la section réduite 46A est généralement transposable aux autres sections réduites 46.
  • Des pare-arcs 6, visibles en coupe sur la figure 2 et à plus grande échelle en perspective sur la figure 3, sont disposés au voisinage de chaque section réduite 46A. En particulier, pour chaque section réduite 46A, quatre pare-arcs 6 sont disposés, d'une part, symétriquement par rapport au plan transversal P4 et, d'autre part, symétriquement par rapport à la lame fusible 4. Deux pare arcs 6 situés d'un même côté du plan transversal P4 forment ainsi une paire 60 de pare-arcs 6, les pare-arcs 6 d'une même paire 60 étant chacun situés en regard l'un de l'autre sur une face principale respective d'une même lame fusible 4.
  • Dans l'exemple illustré, les deux paires 60 de pare-arcs 6 sont séparées l'une de l'autre par une seule section réduite 46A. En variante non représentée, deux paires 60 de pare-arcs 6 sont séparées par plusieurs sections réduites 46 ou 46A.
  • Les pare-arcs 6 présentent des formes similaires et fonctionnent de la même façon. En particulier, les pare-arcs 6 d'une même paire 60 sont de préférence identiques. Dans la suite de la description, on considère que les quatre pare-arcs 6 situées au voisinage de la section réduite 46A sont identiques.
  • Les pare-arcs 6, dits aussi « arc suppressors » en anglais, sont réalisés en un matériau polymère préformé, c'est-à-dire un matériau déjà réticulé. Le matériau des pare-arcs 6 est un matériau élastique, c'est-à-dire un matériau apte à se déformer sous l'effet d'une contrainte mécanique et à reprendre sa forme initiale en l'absence de contrainte. Dans l'exemple illustré, les pare-arcs 6 sont réalisés en un matériau élastomère.
  • Le matériau élastomère des pare-arcs 6 est par exemple du polysiloxane, dit aussi silicone - également noté « silicone » en anglais -.
  • Un matériau silicone déjà réticulé est un matériau solide qui présente une forme définie et peut être manipulé aisément, en particulier peut être découpé et/ou usiné selon des tolérances dimensionnelles réduites, alors qu'un matériau silicone non-réticulé se présente généralement sous la forme d'une pâte, qui n'a pas de forme définie.
  • Le fusible 2 comprend aussi des cales 58, qui sont reliées aux lames fusibles 4 ou aux pare-arcs 6 de manière à être immobilisées par rapport aux lames fusibles 4, notamment lors du montage ou des manipulations du fusible 2. Ainsi, lors du montage du fusible 2, les efforts dus aux manipulations sont répartis entre toutes les lames fusibles 4, ce qui réduit les risques d'endommager les lames fusibles 4.
  • Les cales 58 permettent aussi d'immobiliser les lames fusible 4 par rapport à l'armature 48 lorsqu'elle est présente et/ou par rapport au corps 20 lorsque le fusible 2 est entièrement assemblé. Optionnellement, lorsque l'armature 48 est présente, certaines des cales 58 coopèrent avec les encoches 54, ou bien avec d'autres formes ou usinages, non représentés, qui sont ménagés dans l'armature 48, de manière à limiter les mouvements des lames fusibles 4 par rapport à l'armature 48. Plus généralement, l'armature 48 limite les mouvements des lames fusibles 4 par l'intermédiaire des entretoises 52 et/ou des cales 58. Ainsi, lors de l'assemblage du fusible 2, les lames fusibles 4 sont protégées par l'armature 48. L'opération d'assemblage peut être réalisée plus rapidement, avec une probabilité réduite de défauts, ce qui est économiquement avantageux.
  • Dans l'exemple de la figure 2, les cales 58 ont chacune une forme de parallélépipède. Avantageusement, les cales 58 sont réalisées en un matériau identique au matériau des pare-arcs 6, par exemple en un matériau élastomère déjà réticulé tel que du silicone. Sur la figure 2, les cales 58 et les pare-arcs 6 sont représentés de manière schématique. En particulier, les proportions entre les dimensions des pare-arcs 6 et des cales 58 ne sont pas limitatives.
  • Dans l'exemple illustré, les sections réduites 46A des lames fusibles 4 sont alignées sur le plan transversal P4, et les pare-arcs 6 sont disposés de part et d'autre du plan transversal P4. Certaines des cales 58, situées au voisinage de la section réduite 46A, sont intercalées entre deux pare-arcs 6 situés d'un même côté du plan transversal P4 et appartenant respectivement à deux lames fusibles 4 voisines.
  • Avantageusement, les cales 58 sont fixées aux lames fusibles 4 ou aux pare-arcs 6 par collage, c'est-à-dire d'une manière analogue à la façon, décrite plus loin dans la présente description, dont les pare-arcs 6 sont fixés aux lames fusibles 4.
  • En variante, lorsqu'un pare-arc 6 est au contact d'une cale 58, cette cale 58 est venue de matière avec ce pare-arc 6. Un tel pare-arc 6 contribue, d'une part, à l'extinction de l'arc et, d'autre part, au maintien des lames fusibles 4.
  • Lorsque le fusible 2 est entièrement assemblé, les cales 58 sont légèrement comprimées dans la direction de l'axe A4. En particulier, les pare-arcs 6 sont légèrement comprimés dans la direction de l'axe A4 par l'intermédiaire des cales 58.
  • Lorsque l'armature 48 est présente, certaines des cales 58 coopèrent avec l'armature 48 de manière que les pare-arcs 6 sont comprimés dans la direction de l'axe A4.
  • On décrit à présent un sous-ensemble comprenant une lame fusible 4 avec une section réduite 46A et deux paires 60 de pare-arcs 6 situés au voisinage de cette section réduite 46A, notamment à l'aide de la figure 3.
  • Chaque pare-arc 6 présente ici une forme parallélépipédique allongée et est disposé dans sa longueur parallèlement à la section réduite 46A, la longueur de chaque pare-arc 6 étant ici égale à la largeur de la lame fusible 4. En variante non représentée, chaque pare-arc 6 présente une longueur supérieure à la largeur de la lame fusible 4. Chaque pare-arc 6 présente une face avant 62, qui est orientée vers la section réduite 46A au voisinage de laquelle ce pare-arc 6 est situé, et une face arrière 64, opposée de la face avant 62, autrement dit orientée à l'opposé de la section réduite 46A. On définit une longueur L6 comme étant une longueur séparant la face avant 62 de la face arrière 64.
  • Chaque pare-arc 6 présente une face interne 66 qui est orientée vers une face principale de la lame fusible 4, et une face externe 68 qui est orientée à l'opposé de la face interne 66. On définit une épaisseur L7 d'un pare-arc 6 comme étant une distance séparant la face interne 66 de la face externe 68.
  • On définit deux lignes frontières 70 de la section réduite 46A comme étant deux lignes parallèles au plan transversal P4, situées de part et d'autre du plan P4 et contenant la section réduite 46A, les deux lignes frontières 70 étant chacune tangentes à au moins un des trous 44 de la section réduite 46A. Chaque ligne frontière 70 est donc située entre la section réduite 46A et la face avant 62 des pare-arcs 6 voisins. Dans l'exemple illustré sur la figure 3, les trous 44 de la section réduites 46A sont tous alignés et présentent le même diamètre, ainsi les lignes frontières 70 sont tangentes à tous les trous 44 de la section réduite 46A.
  • Pour chaque pare-arc 6, on définit une distance L8 entre ce pare-arc 6 et la section réduite 46A située en regard comme étant une distance, mesurée parallèlement à l'axe A2, entre la face avant 62 de ce pare-arc 6 et la plus proche des lignes frontières 70 de la section réduite 46A en regard.
  • Pour chaque pare-arc 6, une couche d'adhésif 72 est intercalée entre la face interne 66 et la face de la lame fusible 4 située en regard, de manière à fixer ce pare-arc 6 sur la lame fusible 4. Autrement dit, chaque pare-arc 6 est collé sur la lame fusible 4. Pour garantir une bonne fixation de chaque pare-arc 6 sur la lame fusible 4, chaque face interne 66 est de préférence plane.
  • Lorsque les deux pare-arcs 6 d'une même paire 60 sont fixés sur la lame fusible 4, les faces internes 66 des pare-arcs 6 d'une même paire 60 sont superposées l'une à l'autre.
  • Chaque couche d'adhésif 72 est de préférence une couche mince, c'est à dire présentant une épaisseur comprise entre 10 µm et 0,5 mm, de préférence inférieure à 0,1 mm. Chaque couche d'adhésif 72 est de préférence uniforme, c'est-à-dire que la couche d'adhésif 72 présente une épaisseur constante sur l'ensemble de la face interne 66.
  • Selon des exemples, la couche d'adhésif 72 est appliquée directement sur la lame fusible 4, le pare-arc 6 étant ensuite positionné sur la lame fusible 4 puis mis à reposer en étant maintenu immobile pour laisser à l'adhésif le temps de durcir.
  • De préférence, la face interne 66 d'un pare-arc 6 est préencollée, c'est-à-dire que la couche d'adhésif 72 est appliquée directement sur la face interne 66 d'un pare-arc 6. Le pare-arc 6 préencollé est ensuite positionné sur la lame fusible 4 puis mis à reposer en étant maintenu immobile, par exemple au moyen d'un dispositif tel qu'une pince de maintien, pour laisser à l'adhésif le temps de durcir. La pince de maintien n'est pas représentée. Suivant la composition de la couche d'adhésif 72, la fixation de pare-arc 6 à la surface de la lame fusible 4 peut être instantanée. Par « instantanée », on entend que le durcissement de la couche d'adhésif 72 ne prend que quelques secondes, par exemple moins de 10 secondes, ce qui est très court comparativement au temps de réticulation d'un matériau en silicone non réticulé.
  • La couche d'adhésif 72 est appliquée par exemple par pulvérisation. En variante, la couche d'adhésif 72 est un adhésif dit « double-face », c'est-à-dire que la couche d'adhésif comprend un substrat tel qu'une feuille, réalisée en papier ou en polymère isolant, présentant deux faces enduites d'un film d'adhésif respectif. L'utilisation d'un adhésif double-face permet un assemblage facilité du fusible 2.
  • Au cours de son utilisation, un fusible 2 s'échauffe à cause du courant électrique qui le traverse, et ce fusible 2 peut présenter une température supérieure à 100°C, par exemple comprise entre 150°C et 200°C, et ce pendant plusieurs mois voire plusieurs années. L'adhésif utilisé pour fixer les pare-arcs 6 à la lame fusible 4 est sélectionné pour résister à ces conditions opératoires. D'autre part, lorsque le fusible 2 fond et qu'un arc électrique apparait, il se peut que l'adhésif soit exposé à un arc électrique. L'adhésif est sélectionné pour ne pas causer de réaction exothermique lorsqu'il est soumis à un arc électrique.
  • À titre d'exemples non limitatifs, l'adhésif est un adhésif inorganique, tel qu'un adhésif au silicone, ou bien un adhésif organique, tel qu'une colle cyanoacrylate, une colle époxyde, ou bien encore une colle vinylique, ou acrylique, ou aliphatique, ou polyuréthane, ou néoprène, etc. Selon le type d'adhésif employé, il se peut qu'une activation de surface soit nécessaire, par exemple sur la face interne 66 des pare-arcs 6.
  • On décrit à présent, de manière schématique, le principe de fonctionnement d'une lame fusible 4 comprenant des pare-arcs 6 disposés au voisinage de la section réduite 46A. Lorsque cette lame fusible 4, reliée à un circuit, est traversée par un courant électrique trop important, la section réduite 46A fond et un arc électrique apparait au niveau de la section réduite 46A. Tant que cet arc existe, un courant électrique continue de circuler au travers de la lame fusible 4, le matériau de la lame fusible 4 continue de fondre, et l'arc continue de se propager en s'éloignant de la section réduite 46A. À mesure que la longueur de l'arc augmente, la tension de l'arc augmente. Enfin, lorsque la tension d'arc atteint une valeur supérieure à une tension électrique du circuit, l'arc s'éteint, et plus aucun courant électrique ne circule au travers de la lame fusible 4. La durée entre un instant d'apparition de l'arc électrique et un instant d'extinction de l'arc définit un temps de coupure du fusible 2.
  • Dans le cadre de la présente invention, les deux pare-arcs 6 d'une paire 60 créent entre eux une zone de confinement, qui canalise les espèces ioniques générées par l'arc alors que l'arc progresse. La progression de l'arc électrique est ainsi canalisée dans une direction préférentielle, qui est ici parallèle à l'axe A2 en s'éloignant de la section réduite 46A. La progression de l'arc ainsi canalisé est plus rapide qu'en l'absence de pare-arc 6, comme c'est le cas dans l'état de la technique. L'arc grandissant plus rapidement, la tension d'arc l'arc croît elle-aussi plus vite, et l'instant d'extinction de l'arc est atteint plus vite. Grâce aux pare-arcs 6, le temps de coupure de la lame fusible 4 est plus court. Autrement dit, la coupure d'un fusible 2 comprenant des pare-arcs 6 de part et d'autres des sections réduites 46A présente une coupure plus rapide.
  • Tant que l'arc n'a pas atteint les pare-arcs 6, la vitesse de progression de l'arc n'est pas notablement influencée par les pare-arcs 6, c'est-à-dire que la vitesse de progression de l'arc est similaire à ce qui se passe en l'absence de pare-arcs. Si les pare-arcs 6 sont trop éloignés de la section réduite 46A, l'effet des pare-arcs 6 est inutilement retardé.
  • À l'inverse, si les pare arcs 6 sont trop proches de la section réduite 46A, lors de l'apparition de l'arc la chaleur dégagée par ce dernier est trop importante et risque de décomposer le matériau des pare-arcs 6, par exemple par carbonisation. De même, en fonctionnement normal, la section réduite 46A chauffe plus que les autres parties de la lame fusible 4. Si les pare-arcs 6 sont trop proches de la section réduite 46A, les pare-arcs 6 risquent de vieillir plus vite, notamment de durcir, ce qui n'est pas souhaitable, pour des raisons expliquées plus loin dans la présente description. Ainsi, la distance L8 entre les pare-arcs 6 et la ligne frontière 70 de la section réduite est comprise entre 1 mm et 15 mm, de préférence entre 3 mm et 10 mm, de préférence encore entre 4 mm et 8 mm. Une distance L8 égale à 6 mm donne de bons résultats.
  • Pour que l'effet de confinement des pare-arcs 6 soit notable et éviter que l'arc ne puisse contourner le pare-arc 6, il faut notamment que le pare-arc 6 présente une épaisseur L7 suffisante. Ainsi chaque pare-arc 6 présente une épaisseur L7 supérieure à 0,2 mm, de préférence supérieure à 0,5 mm, de préférence encore supérieure à 1 mm. Une épaisseur L7 égale à 2 mm donne de bons résultats. L'épaisseur L7 n'est pas limitée, si ce n'est par exemple pour des raisons pratiques d'encombrement, notamment lors de l'assemblage du fusible 2. Ainsi l'épaisseur L7 est inférieure à 20 mm, de préférence inférieure à 10 mm, de préférence encore inférieure à 5 mm.
  • Pour que l'effet de confinement des pare-arcs 6 soit notable, il faut aussi que l'arc électrique puisse être canalisé sur une longueur suffisante, afin que la tension d'arc atteigne la tension du circuit avant que l'arc ne débouche du côté de la face arrière 64 des pare-arcs 6. Si la longueur L6 des pare-arcs 6 est trop courte, l'arc électrique débouchera du côté de la face arrière 64 des pare-arcs 6, et continuera ensuite de progresser à une vitesse similaire à ce qui se passe en l'absence de pare-arcs. Ainsi chaque pare-arc 6 présente une longueur L6 supérieure à 5 mm, de préférence supérieure à 7 mm. La longueur L6 n'est pas limitée, si ce n'est par exemple pour des raisons pratiques d'encombrement. Ainsi la longueur L6 est inférieure à 30 mm, de préférence inférieure à 25 mm, de préférence encore inférieure à 20 mm.
  • La dureté du matériau élastique des pare-arcs 6 a une influence non négligeable sur la réduction du temps de coupure des fusibles 2. Le matériau élastique des pare-arcs 6 présente une dureté évaluée sur une échelle dite Shore-A, qui va de 0 pour un matériau très mou à 100 pour un matériau très dur. L'effet de confinement d'un matériau trop mou, présentant une dureté Shore-A inférieure à 20, est insuffisant. Une dureté supérieure à 40 est préférée.
  • À l'inverse, un pare-arc 6 réalisé en un matériau trop dur ne présente pas non plus de bonnes performances. Le matériau des pare-arcs 6 est ainsi choisi avec une dureté Shore-A inférieure à 90. D'autre part, dans les conditions opératoires d'un fusible 2, les pare-arcs 6 sont soumis à des températures pouvant dépasser les 100°C ou 150°C, est les élastomères ont tendance, en vieillissant, à durcir. Le matériau des pare-arcs 6 est ainsi choisi pour que sa dureté Shore-A reste inférieure à 90 même après vieillissement. Ainsi la dureté Shore-A du matériau neuf des pare-arcs 6 est de préférence choisie inférieure à 70.
  • Ainsi les pare-arcs 6 sont réalisés en un matériau présentant une dureté, mesurée sur une échelle Shore-A, comprise entre 20 et 90, de préférence comprise entre 40 et 70.
  • De manière surprenante, l'état de compression mécanique des pare-arcs 6 a une influence positive sur la réduction du temps de coupure des fusibles 2. Avantageusement, lorsque le fusible 2 est assemblé, les pare-arcs 6 sont légèrement comprimés dans une direction parallèle à l'axe A4, c'est-à-dire une direction orthogonale aux faces principales de la lame fusible 4 à l'endroit où ces pare-arcs 6 sont situés. Lorsque le fusible 2 est assemblé, chaque pare-arc 6 est comprimé et présente une épaisseur L7 inférieure à 99% de l'épaisseur L7 de ce même pare-arc 6 lorsque ce pare-arc 6 n'est soumis à aucune contrainte extérieure, de préférence inférieure à 98%, de préférence encore inférieure à 95%.
  • La mise en compression des pare-arcs 6 d'une même paire se fait au moyen de dispositifs spécifiques, tels des pinces de compression, et/ou au moyen de l'armature 48 lorsqu'elle est présente, par exemple par l'intermédiaire des cales 58.
  • Les pinces de compression ne sont pas représentées. Lorsque des pinces de maintien sont utilisées lors du montage pour immobiliser les pare-arcs 6 et laisser à l'adhésif le temps de durcir, ces pinces de maintien servent aussi avantageusement de pince de compression et sont laissées en place sur les pare-arcs 6 une fois la couche d'adhésif 72 durcie.
  • Une lame fusible 4 et des pare-arcs 6 conformes à des deuxième, troisième et quatrième modes de réalisation de l'invention, sont représentés respectivement sur les figures 4, 5 et 6, tandis qu'une lame fusible 4 et des pare-arcs 6 conformes à un cinquième mode de réalisation de l'invention sont représentés sur les figures 9 et 10. Les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent les mêmes références et fonctionnent de la même façon. Dans ce qui suit, on décrit principalement les différences entre chaque mode de réalisation et le ou les précédents.
  • Une des principales différences du deuxième mode de réalisation, représenté en figure 4, avec le premier mode est que au moins une perforation 80 est ménagée dans la lame fusible 4 de chaque côté de la section réduite 46A, autrement dit de part et d'autre du plan transversal P4. Dans le premier mode de réalisation, les perforations 80 sont recouvertes par les pare-arcs 6, c'est-à-dire que tant que le fusible 2 n'a pas fondu, les perforations 80 sont entièrement obturées, dans la direction de l'axe A4, par les faces internes 66 des pare-arcs 6. Une même lame fusible 4 est représentée sur les inserts a) et b) de la figure 4, l'insert b) représentant une coupe de la lame fusible 4 de l'insert a) suivant un plan de coupe 4b sur l'insert a).
  • Les perforations 80 réduisent la quantité de matériau à fondre au cours de la progression de l'arc électrique, une fois que l'arc atteint la face avant 62 des pare-arcs 6. La progression de l'arc est ainsi plus rapide que dans le premier mode de réalisation de l'invention, comme illustré en figure 7. Les perforations 80 ne sont pas obstruées, dans la direction parallèle à l'axe A2 du fusible 2, par les couches d'adhésif 72 ou par les pare-arcs 6, de manière à ne pas gêner la progression de l'arc électrique.
  • Avantageusement, les perforations 80 présentent chacune une forme allongée et sont disposées dans leur longueur parallèlement à l'axe A2 du fusible 2, autrement dit parallèlement à la direction longitudinale de la lame fusible 4. De façon schématique, les perforations 80 de forme allongée ménagent des canaux, parallèles à l'axe longitudinal A2, qui favorisent la progression de l'arc électrique. Dans le deuxième mode de réalisation de l'invention, chaque perforation 80 présente une longueur, mesurée parallèlement à l'axe longitudinal A2 du fusible 2, sensiblement égale à la longueur L6 des pare-arcs 6 qui obturent cette perforation 80.
  • Les perforations 80 ménagées d'un côté du plan transversal P4 sont de préférences symétriques aux perforations 80 ménagées de l'autre côté du plan transversal P4. Les perforations 80 situées d'un même côté du plan transversal P4 forment un groupe de perforations 80. Dans le premier mode de réalisation, les perforations 80 d'un même groupe sont ainsi entièrement obturées par les faces internes 66 des deux pare-arcs 6 d'une même paire 60.
  • Dans l'exemple illustré, chaque groupe de perforations 80 comprend trois perforations 80, ce nombre n'étant pas limitatif. En variante, chaque groupe de perforations 80 comprend une seule perforation 80, ou bien deux, voire quatre ou plus.
  • Les perforations 80 d'un même groupe sont de préférence disposées en rangées, c'est-à-dire alignées les unes par rapport aux autres suivant une direction transversale à la lame fusible 4, autrement dit suivant une direction orthogonale à l'axe A2.
  • Dans l'exemple illustré dans l'insert a) de la figure 4, les perforations 80 ont une section rectangulaire. En variantes non limitatives, les perforations 80 ont une forme d'ovale ou bien encore d'ellipse ou bien encore en forme de losange ou plus généralement ont une forme oblongue. La forme des perforations 80 dépend notamment du mode de fabrication des perforations 80, les perforations 80 étant, de façon non limitative, produite par emboutissage, par découpage laser ou encore par électroérosion. Les perforations 80 d'un même groupe ont de préférence chacune la même forme.
  • Pour chaque groupe de perforations 80, plus les perforations 80 sont nombreuses et présentent une largeur importante, la largeur étant mesurée parallèlement à la direction transversale de la lame fusible 4, et plus la résistance électrique, mesurée parallèlement à l'axe A2 du fusible 2, au passage de ce groupe de perforations 80 augmente. Cependant, à la différence des sections réduites 46 ou 46A, l'objet des perforations 80 n'est pas de favoriser, en cas de surintensité, le départ de l'arc électrique en cas de surintensité, mais de ménager des passages favorisant la progression de l'arc une fois que l'arc atteint les pare-arcs 6.
  • Pour chaque lame fusible 4, la section surfacique d'un groupe de perforations 80, mesurée suivant l'axe longitudinal de cette lame fusible 4, est cinq fois supérieure, de préférence dix fois supérieure, à la plus petite section surfacique parmi les sections surfaciques des sections réduites 46 ou 46A ménagées sur cette lame fusible 4.
  • Les perforations 80 d'un même groupe sont de préférence régulièrement espacées suivant la direction transversale de la lame fusible 4, pour éviter de fragiliser localement le matériau de la lame fusible 4 ou éviter de créer un point chaud lorsque le courant circule dans la lame fusible 4.
  • Une des principales différences du troisième mode de réalisation, représenté en figure 5, avec le deuxième mode est que des perforations 80 dépassent des pare-arcs 6 du côté opposé à la section réduite 46A. Une même lame fusible 4 est représentée sur les inserts a) et b), l'insert b) représentant une coupe de la lame fusible 4 de l'insert a) suivant un plan de coupe 5b sur l'insert a).
  • Chaque perforation 80 se prolonge parallèlement à l'axe longitudinal A2 du fusible 2, au-delà de la face arrière 64 des pare-arcs 6 voisins. Chaque perforation 80 comprend ainsi une portion arrière, située du côté opposé à la section réduite 46A, qui dépasse de la face arrière 64 et forme un évent arrière 82, par lequel débouche la perforation 80.
  • Lorsqu'un arc progresse entre les pare-arcs 6 d'une même paire 60, les évents arrières 82 permettent d'évacuer plus rapidement les produits générés par l'arc, notamment le métal en fusion ou d'autres espèces ionisées. L'élimination rapide de ces produits déstabilise l'arc ce qui conduit à réduire la durée nécessaire à atteindre l'interruption totale du courant.
  • Pour chaque perforation 80, on définit une longueur L82 comme étant une longueur, mesurée parallèlement à l'axe longitudinal A2 du fusible 2, entre une extrémité de cette perforations 80 la plus éloignée de la section réduite 46A et face arrière 64 du pare-arc 6 voisin. La longueur L82 représente ainsi une longueur d'un évent arrière 82. La longueur L82 est comprise entre 0,1 mm et 10 mm, de préférence entre 0,5 et 8 mm, de préférence encore entre 1 mm et 5 mm.
  • Ainsi dans le troisième mode de réalisation, les perforations 80 d'un même groupe sont en partie obturées par les faces internes 66 des deux pare-arcs 6 de la même paire 60.
  • Une des principales différences du quatrième mode de réalisation, représenté en figure 6, avec le troisième mode est que des perforations 80 dépassent des pare-arcs 6 du côté orienté vers la section réduite 46A. Une même lame fusible 4 est représentée sur les inserts a) et b) de la figure 6, l'insert b) représentant une coupe de la lame fusible 4 de l'insert a) suivant un plan de coupe 6b sur l'insert a).
  • Chaque perforation 80 se prolonge parallèlement à l'axe longitudinal A2 du fusible 2, au-delà de la face avant 62 des pare-arcs 6. Chaque perforation 80 comprend ainsi une portion avant, située du côté de la section réduite 46A, qui dépasse de la face avant 62 et forme un évent frontal 84, par lequel débouche la perforation 80. Ainsi dans le quatrième mode de réalisation, les perforations 80 d'une même rangée sont en partie obturées par les faces internes 66 des deux pare-arcs 6 de la même paire 60.
  • Lorsqu'un arc progresse vers les pare-arcs 6 d'une même paire 60, les évents frontaux 84 permettent d'évacuer une partie du métal en fusion ou d'autres produits ionisés générés par l'arc au voisinage de la section réduite 46A, la cavité V20 étant remplie de sable. Ces produits ionisés ne favorisent ainsi plus le maintien de l'arc.
  • Pour chaque perforation 80, on définit une longueur L84 comme étant une longueur, mesurée parallèlement à l'axe longitudinal A2 du fusible 2, entre une extrémité de cette perforations 80 la plus proche de la section réduite 46A et face avant 62 du pare-arc 6 voisin. La longueur L84 représente ainsi une longueur d'un des évents frontaux 84. La longueur L84 est comprise entre 0,1 mm et 5 mm, de préférence entre 1 et 3 mm.
  • La figure 7 représente un graphe 700, illustrant l'évolution d'un courant électrique traversant une lame fusible 4 comprenant une section réduite 46A pour différentes lames fusibles 4 présentant des caractéristiques différentes. La performance d'un fusible 2 est notamment évaluée par un temps de coupure, qui est un temps nécessaire pour que le courant électrique s'annule une fois que la fusion de la section réduite 46A commence.
  • La courbe 99 illustre l'évolution du courant dans le cas où la lame fusible 4 ne comprend pas de pare-arc au voisinage de la section réduite 46A. Un arc électrique apparait à un instant t0. Le courant est nul à un instant t99 . Le temps de coupure est égal à t99 - t0.
  • La courbe 100 illustre l'évolution du courant dans un cas où la lame fusible 4 comprend des pare-arcs 6 conforme au premier mode de réalisation de l'invention décrit précédemment, c'est-à-dire que deux paire 60 de pare-arcs 6 sont disposées de part et d'autres de la section réduite 46A. Le courant est nul à un instant t100. Le temps de coupure d'une lame fusible 4 comprenant des pare-arcs 6, égal à t100 - t0, est environ 40% inférieur au temps de coupure d'une lame fusible 4 sans pare-arc.
  • La courbe 200 illustre l'évolution du courant dans un cas où la lame fusible 4 comprend des pare-arcs 6 conforme au deuxième mode de réalisation de l'invention décrit précédemment, c'est-à-dire que des perforations 80 sont ménagées dans la lame fusible 4 entre les pare-arcs 6 d'une même paire 60. Le courant est nul à un instant t200. Le temps de coupure d'une lame fusible 4 comprenant des pare-arcs 6 avec des perforations, égal à t200 - t0, est environ 45% inférieur au temps de coupure d'une lame fusible 4 sans pare-arc.
  • La courbe 300 illustre l'évolution du courant dans un cas où la lame fusible 4 comprend des pare-arcs 6 conforme au troisième mode de réalisation de l'invention décrit précédemment, c'est-à-dire que les perforations 80 dépassent des pare-arcs 6 du côté opposé à la section réduite 46A. Le courant est nul à un instant t300. Le temps de coupure d'une lame fusible 4 comprenant des pare-arcs 6 avec des perforations et des évents arrières 82, égal à t300 - t0, est environ 50% inférieur au temps de coupure d'une lame fusible 4 sans pare-arc.
  • La courbe 400 illustre l'évolution du courant dans un cas où la lame fusible 4 comprend des pare-arcs 6 conforme au quatrième mode de réalisation de l'invention décrit précédemment, c'est-à-dire que les perforations 80 dépassent des pare-arcs 6 à la fois du côté de la section réduite 46A et du côté opposé à la section réduite 46A. Le courant est nul à un instant t400. Le temps de coupure d'une lame fusible 4 comprenant des pare-arcs 6 avec des perforations 80 et des évents frontaux 84 et arrières 82, égal à t400 - t0, est environ 60% inférieur au temps de coupure d'une lame fusible 4 sans pare-arc.
  • La figure 7 présente un aspect de l'amélioration des performances, mesurées par la réduction du temps de coupure, des fusibles 2 conformes à l'invention, par rapport aux fusibles selon l'art antérieur. Les fusibles 2 conformes aux deuxième, et troisième et quatrième modes de réalisation de l'invention, dans lesquels les perforations 80 situées d'un même côté de la section réduite 46A sont au moins en partie obturées par les pare-arcs 6 de la même paire 60, permettent d'améliorer encore plus les performances du fusible 2 par rapport au premier mode de l'invention. Dans l'exemple illustré, des perforations 80 sont ménagées de chaque côté de la section réduite 46A. En variante non représentée, une ou plusieurs perforations 80 sont ménagées d'un seul côté de la section réduite 46A, au voisinage de cette section réduite 46A, au moins une perforation 80 contribuant aussi à l'extinction de l'arc électrique
  • Dans l'exemple illustré, les pare-arcs 6 sont disposés uniquement de part et d'autre de la section réduite 46A située au milieu d'une lame fusible 4 afin d'expliquer l'invention. Bien entendu, lorsque la lame fusible 4 comprend des sections réduites 46 autres que la section réduite 46A, d'autres pare-arcs, du type des pare-arcs 6, peuvent le cas échéant être disposés au voisinage de ces sections réduites 46.
  • Selon une variante non représentée, les deux paires 60 de pare-arcs 6 sont séparées l'une de l'autre par deux, voire plus, sections réduites du type des sections réduite 46 et/ou 46A. Comme décrit précédemment, les perforations 80 et les pare-arcs 6 présentent des formes avec des dimensions précises, ces dimensions pouvant changer notamment en fonction du dimensionnement et du calibre du fusible 2, de la taille des trous 44 de la section réduite 46A.
  • Dans l'exemple illustré, la paire 60 de pare-arcs 6 est assemblée sur une portion plane de la lame fusible 4. En variante non représentée, lorsque la lame fusible 4 comporte des pliures, à l'image des pliures transversales 42, les pliures forment des pliages avec divers profils, tels qu'un palier, un créneau, etc. Les pare-arcs 6 peuvent prendre place directement dans un pliage, par exemple un palier ou un créneau, ce qui permet de raccourcir la longueur nette de la lame fusible 4.
  • Le procédé de fabrication du fusible 2, décrit notamment à l'aide de la figure 8, comprend ainsi une étape 800 consistant à fabriquer deux pare-arcs 6 d'une première paire 60, les pare-arcs 6 étant réalisés en un matériau élastique préformé, notamment en élastomère réticulé, et présentant chacun une face interne 66 plane. De façon non limitative, les pare arcs 6 sont par exemple fabriqués par moulage, la face interne 66 étant optionnellement rectifiée par usinage. Selon un autre exemple, on fabrique, par exemple par calandrage, une bande calibrée de matériau élastique présentant une largeur égale à la largeur de la lame fusible 4 sur laquelle les pare-arcs 6 sont destinés à être collés, la bande présentant une épaisseur égale à l'épaisseur L7 des pare-arcs 6. Les pare-arcs 6 sont ensuite découpés dans cette bande calibrée. Une ou plusieurs des faces des pare-arcs 6 peuvent être usinés pour corriger leur géométrie, en particulier la face interne 66, qui est de préférence plane pour favoriser l'adhésion de la couche d'adhésif 72, et la face avant 62, orientée vers la section réduite 46A.
  • Ensuite, le procédé comprend une étape 802 consistant à coller chaque pare-arc 6 d'une même paire 60 sur une face principale respective de la lame fusible 4 au voisinage de la section réduite 46A, en intercalant une couche d'adhésif 72 entre la face interne 66 de chaque pare-arc 6 et une face principale respective de la lame-fusible 4. Les pare-arcs 6 sont situés du même côté du plan transversal P4, les faces avant 62 des pare-arcs 6 étant orientées vers la section réduite 46A, de manière que la distance L8 entre la face avant 62 de chaque pare-arc 6 et la ligne frontière 70 la plus proche est comprise entre 1 mm et 15 mm.
  • Lorsque des perforations 80 sont ménagées dans la lame fusible 4, le procédé de fabrication comprend une étape 804, antérieure à l'étape 802 de collage, consistant à ménager dans la lame fusible 4 au moins une perforation 80 au voisinage de la section réduite 46A. Au cours de l'étape 804 de collage, les pare-arcs 6 sont disposés sur la lame fusible 4 de manière que les perforations 80 sont essentiellement obturées par les pare-arcs 6. Lorsque les perforations 80 présentent une longueur supérieure à la longueur L6 des pare-arcs 6, des évents frontaux 84 et/ou arrière 82 sont ménagés.
  • Le cinquième mode de réalisation de la lame fusible 4 et des pare-arcs 6, représenté sur les figures 9 et 10, ressemble au quatrième mode de réalisation en ce que les perforations 80, ménagées au voisinage de la section réduite 46A, dépassent des faces avant 62 et arrière 64 des pare-arcs 6, pour former respectivement des évents frontaux 84 et arrière 82. Chacune des perforations 80 est au moins en partie obturée par les faces internes 66 des deux pare-arcs 6 d'une même paire 60, chaque perforation 80 ménageant une cavité entre les deux pare-arcs 6 d'une même paire 60. Comme dans les autres modes de réalisation, les pare-arcs 6 du quatrième mode sont réalisés en un matériau élastique, ici en silicone, sont associés par paire 60 et sont fixés sur la lame fusible 4 au moyen d'une couche d'adhésif 72, qui est intercalée entre la lame fusible 4 et une face interne 66 de chaque pare-arc 6 de la paire 60 correspondante.
  • Parmi les principales différences de la lame fusible 4 et des pare-arcs 6 du cinquième mode de réalisation par rapport aux modes de réalisation précédents, les perforations 80 sont en forme d'ellipse allongée, qui s'étendent dans leur longueur parallèlement à l'axe longitudinal A2 du fusible 2. D'autre part, la lame fusible 4 présente ici des plis 86 au niveau des faces avant 62 et arrière 64 des pare-arcs 6, Dans l'exemple illustré, les plis 86 sont situés dans un plan parallèle au plan transversal P4. Les évents frontaux 84 et arrière 82 s'étendent sur ces plis 86. Ainsi les évents frontaux 84 sont orientés vers la section réduite 46A. Dans l'exemple illustré, les évents arrière 82 de chaque paire 60 de pare-arcs 6 sont orientés vers une section réduite 46 respective. Selon les conventions de nommage utilisées dans la présente description, les évents arrière 82, vis-à-vis de la section réduite 46A, sont donc des évents frontaux vis-à-vis d'une des sections réduite 46.
  • Une telle structure de lame fusible 4, comprenant des plis 86, permet une structure plus compacte par rapport à une lame fusible 4 sans pliure.
  • Dans tous les modes de réalisation illustrés, les pare-arcs 6 sont réalisés en matériau élastique préformé, notamment en un matériau élastomère tel que du silicone. Optionnellement, les pare-arcs 6 comprennent des particules minérales et/ou organiques, qui sont ajoutées au matériau élastique sous forme de poudre et/ou de fibres. Ces particules servent à ajuster les propriétés du matériau des pare-arcs 6, par exemple servent à ajuster la dureté Shore du matériau, et/ou servent de renfort mécanique. Le matériau des pare-arcs 6 est alors un matériau renforcé, aussi appelé matériau composite, comprenant une matrice réalisée en un matériau élastique, notamment réalisée en un matériau élastomère tel que du silicone. Par opposition à un matériau renforcé, un matériau sans particules ajoutées est dit « matériau brut ».
  • Selon une variante non-représentée, les pare-arcs sont réalisés en un matériau élastique moussé, c'est-à-dire un matériau renfermant des bulles de gaz et présentant une porosité moyenne supérieure à 50%, de préférence supérieure à 60%, de préférence encore supérieure à 70%. La porosité moyenne d'une pièce est définie comme la fraction du volume des bulles de gaz contenues dans cette pièce sur le volume total de cette pièce.
  • Selon une autre variante non-représentée, les pare-arcs 6 sont constitués de plusieurs couches de matériaux empilées les unes sur les autres. Au moins une des couches est réalisée en un matériau élastique tel que décrit précédemment, notamment en un matériau élastomère tel que du silicone. Selon des exemples, ces couches présentent des caractéristiques distinctes, notamment des caractéristiques de dureté distinctes, et ces couches de matériaux sont avantageusement assemblées les unes aux autres par collage.
  • De nombreux autres modes de réalisation sont possibles.
  • En particulier, les caractéristiques des lames fusibles 4 et des pare-arcs 6 selon l'invention, et notamment les caractéristiques structurelles des pare-arcs et leur procédé de fabrication peuvent être mis en oeuvre indépendamment du corps 20 comprenant une armature 48 décrit ci-dessus et pourrait être implémentées dans un corps de fusible conventionnel. Notamment, les perforations 80 peuvent être utilisées indépendamment de l'armature 48.
  • Toute caractéristique décrite pour un mode de réalisation ou une variante dans ce qui précède peut être mise en oeuvre pour les autres modes de réalisation et variantes décrits précédemment, pour autant que techniquement faisable.

Claims (15)

  1. Fusible (2), comprenant :
    - au moins une lame fusible (4), ménagée dans une feuille présentant deux faces principales opposées s'étendant selon un axe longitudinal (A2) de la lame fusible, chaque lame fusible comprenant une portion dans laquelle est ménagée une section réduite (46, 46A) définissant un plan transversal (P4) à la lame fusible,
    - deux bornes (22) de connexion, chaque borne étant reliée à chaque lame fusible,
    - des pare-arcs (6), réalisés en un matériau élastique préformé, qui sont associés par paire (60), les pare-arcs d'une même paire étant chacun situés en regard l'un de l'autre sur une face principale respective d'une même lame fusible,
    caractérisé en ce que
    pour au moins une première paire (60) de pare-arcs (6), une couche d'adhésif (72) est intercalée entre la lame fusible (4) et une face interne (66) de chaque pare-arc (6) de cette paire, la face interne étant orientée vers une des faces principales de la lame fusible, de manière à fixer chaque pare-arc sur la lame fusible.
  2. Fusible (2) selon la revendication 1, dans lequel le fusible comprend, outre la première paire (60) de pare-arcs (6), une deuxième paire (60) de pare-arcs, les première et deuxième paires de pare-arcs étant séparées l'une de l'autre par au moins une section réduite (46, 46A).
  3. Fusible (2) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel chaque pare-arcs (6) comprend une face avant (62), orientée vers une section réduite (46, 46A), et une face arrière (64) opposée à la face avant, et dans lequel les faces avant et arrière de chaque pare-arc sont séparées d'une longueur (L6) comprise entre 5 mm et 30 mm.
  4. Fusible (2) selon la revendication 3, dans lequel une distance (L8) entre la face avant et une ligne frontière (70) de la section réduite (46A) située en regard est comprise entre 0,5 mm et 20 mm, de préférence entre 1 mm et 15 mm, de préférence encore entre 2 mm et 12 mm.
  5. Fusible (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel chaque pare-arc (6) comprend une face externe (68), opposée de la face interne (66), et chaque pare-arc présente une épaisseur (L7), définie comme étant une distance séparant la face interne (66) de la face externe (68), comprise entre 0,2 mm et 20 mm.
  6. Fusible (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les pare-arcs (6) sont réalisés en un matériau élastomère, qui présente une dureté, mesurée sur une échelle Shore-A, comprise entre 20 et 90, de préférence comprise entre 40 et 70.
  7. Fusible (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les pare-arcs (6) sont réalisés en silicone.
  8. Fusible (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel au moins une perforation (80) est ménagée dans la lame fusible (4) d'un côté de la section réduite (46A), chacune desdites perforations étant au moins en partie obturée par les faces internes (66) des deux pare-arcs (6) d'une même paire (60).
  9. Fusible (2) selon la revendication 8, dans lequel les perforations (80) se prolongent parallèlement à la direction longitudinale (A2) de la lame fusible (4) au-delà de la face arrière (64) des pare-arcs (6), de manière à former des évents arrières (82).
  10. Fusible (2) selon la revendication 9, dans lequel les évents arrières (82) présentent une longueur (L82) comprise entre 0,1 mm et 10 mm, de préférence entre 0,5 et 8 mm, de préférence encore entre 1 mm et 5 mm.
  11. Fusible (2) selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel les perforations (80) se prolongent parallèlement à la direction longitudinale (A2) de la lame fusible (4) au-delà de la face avant (62) des pare-arcs (6) de manière à former des évents frontaux (84), et dans lequel les évents frontaux (84) présentent une longueur (L84) comprise entre 0,1 mm et 5 mm, de préférence entre 1 et 3 mm.
  12. Fusible (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le fusible comprend une armature (48), qui est reçue dans une cavité (V20) d'un corps (20) du fusible et qui limite les mouvements des lames fusibles (4) par rapport au corps par l'intermédiaire d'entretoises (52) et/ou de cales (58).
  13. Fusible (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel lorsque le fusible (2) est assemblé, les pare-arcs (6) sont comprimés dans une direction orthogonale aux faces principales de la lame fusible (4), chaque pare-arc (6) présentant une épaisseur (L7) inférieure à 99% de l'épaisseur (L7) de ce même pare-arc (6) lorsque ce pare-arc (6) n'est soumis à aucune contrainte extérieure, de préférence inférieure à 98%, de préférence encore inférieure à 95%.
  14. Procédé de fabrication d'un fusible (2) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 13, le fusible comprenant au moins une lame fusible (4) avec une section réduite (46, 46A) définissant un plan transversal (P4) à la lame fusible ; dans lequel le procédé comprend les étapes consistant à :
    - fabriquer (800) deux pare-arcs (6) d'une première paire (60), les pare-arcs (6) étant réalisés en un matériau élastique réticulé et présentant une face interne (66) plane,
    - coller (802) chaque pare-arc (6) de la première paire (60) sur une face principale respective de la lame fusible (4) au voisinage de la section réduite (46, 46A), en intercalant une couche d'adhésif (72) entre la face interne (66) de chaque pare-arc et une face principale respective de la lame-fusible, de manière qu'une distance (L8) entre une face avant (62) de chaque pare-arc (6) et une ligne frontière (70) de la section réduite en regard est comprise entre 1 mm et 15 mm.
  15. Procédé de fabrication selon la revendication 14, dans lequel le procédé comprend une étape, antérieure à l'étape de collage (802), consistant à ménager (804) dans la lame fusible (4) au moins une perforation (80) de chaque côté du plan transversal (P4), et dans lequel, au cours de l'étape de collage, les pare-arcs (6) de la première paire (60) sont collés sur la lame fusible de manière que chaque perforation (80) est au moins en partie obturée par les pare-arcs (6).
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