FR2938967A1 - OVERMOULING FOR VACUUM BULB OF SMC OR BMC COMPOSITE MATERIAL - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une ampoule à vide surmoulée comprenant une enceinte en un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique α et une couche de surmoulage ayant un coefficient de dilatation thermique α , ladite couche de surmoulage servant à assurer la tenue diélectrique, et éventuellement à assurer la tenue mécanique, de l'ampoule à vide et étant appliquée sur l'enceinte, caractérisée en ce que la couche de surmoulage est en un matériau composite SMC ou BMC ayant un coefficient de dilatation thermique α constant et inférieur à 25.10 °C . L'invention concerne également l'utilisation d'un matériau composite SMC ou BMC pour réaliser l'isolation électrique, et éventuellement la tenue mécanique, d'une ampoule à vide en appliquant une couche de surmoulage à base dudit matériau composite SMC ou BMC, ayant un coefficient de dilatation thermique constant et inférieur à 25.10 °C , sur la surface de l'ampoule à vide.The invention relates to an overmolded vacuum bulb comprising an enclosure made of a material having a coefficient of thermal expansion α and an overmolding layer having a coefficient of thermal expansion α, said overmolding layer serving to ensure the dielectric strength, and possibly to ensure the mechanical strength of the vacuum bulb and being applied to the enclosure, characterized in that the overmolding layer is made of a SMC or BMC composite material having a thermal expansion coefficient α constant and less than 25.10 ° C. The invention also relates to the use of an SMC or BMC composite material for effecting the electrical insulation, and possibly the mechanical strength, of a vacuum interrupter by applying an overmolding layer based on said SMC or BMC composite material, having a constant coefficient of thermal expansion and less than 25.10 ° C on the surface of the vacuum bulb.
Description
1 SURMOULAGE POUR AMPOULE A VIDE EN MATERIAU COMPOSITE SMC OU BMC 1 OVERMOULAGE FOR VACUUM BULB IN SMC OR BMC COMPOSITE MATERIAL
DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne l'isolation électrique par surmoulage d'une ampoule à vide, en particulier pour une utilisation dans des appareillages ou des équipements haute et moyenne tension. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les ampoules à vide sont des éléments de coupure électrique utilisés dans des appareillages et des équipements haute et moyenne tension. TECHNICAL FIELD The present invention relates to electrical insulation by overmoulding a vacuum interrupter, in particular for use in high and medium voltage equipment or equipment. STATE OF THE PRIOR ART Vacuum bulbs are electric breaking elements used in high and medium voltage equipment and equipment.
En général, le corps des ampoules à vide destinées à être utilisées en haute ou en moyenne tension est réalisé en céramique (en particulier en alumine émaillée) et les connexions électriques sont en métal (cuivre, inox...). Les ampoules à vide peuvent être isolées électriquement en étant recouvertes d'une couche de surmoulage réalisée en des matériaux synthétiques solides électriquement isolants, qui sont généralement des matériaux polymères de type thermodurcissable, thermoplastique ou élastomère. In general, the body of vacuum bulbs intended to be used at high or medium voltage is made of ceramic (in particular enamelled alumina) and the electrical connections are metal (copper, stainless steel ...). The vacuum ampoules can be electrically insulated by being covered with a layer of overmoulding made of electrically insulating solid synthetic materials, which are generally thermosetting, thermoplastic or elastomeric type polymeric materials.
Au final, les matériaux utilisés pour réaliser une ampoule à vide surmoulée opérationnelle ont des coefficients de dilatation thermique très différents. En effet, le coefficient de dilatation thermique d'une céramique est d'environ 7,5.10-6 °C-1, celui du cuivre est d'environ 17.10-6 °C-1, tandis que le coefficient de dilatation thermique du matériau de 2 surmoulage est respectivement d'environ 35.10-6 °C-1, 100.10-6 °C-1 ou de 100.10-6 °C-1 à 300.10-6 °C-1 pour un polymère de type thermodurcissable, thermoplastique ou élastomère. Finally, the materials used to make an overmoulded vacuum interrupter have very different coefficients of thermal expansion. Indeed, the coefficient of thermal expansion of a ceramic is about 7.5.10-6 ° C-1, that of copper is about 17.10-6 ° C-1, while the coefficient of thermal expansion of the material The overmolding is respectively about 35 × 10 -6 ° C., 100 × 10 -6 ° C. or 100 × 10 -6 ° C. at 300 × 10 -6 ° C. for a thermosetting polymer, thermoplastic or elastomer. .
Par conséquent, lorsque ces différents matériaux se retrouvent en contact et que l'ampoule à vide subit des sollicitations thermiques d'utilisation dues, par exemple, à la température ambiante ou à des échauffements, des défauts tels que des fissurations ou des décollements apparaissent dans les matériaux, et en particulier au niveau des interfaces entre les matériaux. Ces phénomènes de dégradation sont dus principalement aux dilatations différentielles entre les divers matériaux constituant l'ampoule à vide surmoulée, ce qui conduit à avoir des dilatations différentes pour chaque matériau. Or, pour conserver les propriétés de tenue électrique dans la zone intermédiaire entre la face externe de l'ampoule à vide et la couche de surmoulage, il est indispensable de ne pas avoir de fissurations dans cette zone. En effet, l'apparition de fissures dans cette zone intermédiaire provoquent l'apparition de décharges partielles qui détruisent les matériaux de l'ampoule à vide, créent des échauffements locaux et détruisent la tenue diélectrique de l'ampoule à vide surmoulée. Afin de minimiser ces défauts, il est connu d'interposer, entre l'ampoule à vide et la couche de surmoulage, une couche en matériau élastique, par exemple en caoutchouc éthylène-propylène-diène (voir le document [1]) pour compenser la différence de 3 coefficient de dilatation thermique entre le matériau de la couche de surmoulage et le matériau de l'ampoule à vide. Cependant, cette opération implique un coût et une étape supplémentaires dans le procédé de fabrication. Une autre solution connue consiste à placer, entre l'ampoule à vide et la couche de surmoulage, un ensemble de deux couches, à savoir une couche textile intérieure et une couche textile extérieure (voir le document [2]). La couche textile intérieure est en contact avec l'ampoule à vide et possède une forte densité en textile et un faible coefficient de dilatation thermique. La couche textile extérieure est quant à elle en contact avec la couche de surmoulage ; elle a une densité en textile inférieure à celle de la couche intérieure (c'est-à-dire que l'espacement entre les textiles est plus détendu que celui de la couche textile intérieure) et a un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui de la couche textile intérieure. Cette seconde solution est intéressante, car elle permet de faire évoluer le coefficient de dilatation thermique de manière progressive entre l'ampoule à vide et la couche de surmoulage, ce qui a pour conséquence que la différence de coefficient de dilatation thermique entre les matériaux de l'ampoule à vide et de la couche de surmoulage est minimisée. Cependant, la réalisation d'un tel ensemble de deux couches composites présente l'inconvénient d'être compliquée et couteuse. En effet, l'agencement et la réalisation de la couche textile intérieure et de 4 la couche textile extérieure sont compliqués, car la densité de textile évolue entre la couche de textile intérieure et la couche de textile extérieure. Les inventeurs ont donc cherché à concevoir un surmoulage qui permette d'abaisser la différence entre les coefficients de dilatation thermique des matériaux constitutifs d'une ampoule à vide et de la couche de surmoulage, sans présenter les inconvénients décrits ci-dessus. Consequently, when these different materials come into contact and when the vacuum interrupter undergoes thermal loads of use due, for example, to ambient temperature or to heating, defects such as cracks or detachments appear in materials, and especially at the interfaces between materials. These degradation phenomena are due mainly to the differential expansions between the various materials constituting the overmolded vacuum bulb, which leads to have different expansions for each material. However, to maintain the electrical withstand properties in the intermediate zone between the outer face of the vacuum bottle and the overmoulding layer, it is essential to have no cracking in this area. Indeed, the appearance of cracks in this intermediate zone causes the appearance of partial discharges that destroy the materials of the vacuum bulb, create local heating and destroy the dielectric strength of the overmolded vacuum bulb. In order to minimize these defects, it is known to interpose, between the vacuum bottle and the overmolding layer, a layer of elastic material, for example ethylene-propylene-diene rubber (see document [1]) to compensate for this. the difference in the coefficient of thermal expansion between the material of the overmould layer and the material of the vacuum bulb. However, this operation involves an additional cost and step in the manufacturing process. Another known solution is to place, between the vacuum bottle and the overmolding layer, a set of two layers, namely an inner textile layer and an outer textile layer (see document [2]). The inner textile layer is in contact with the vacuum ampoule and has a high textile density and a low coefficient of thermal expansion. The outer textile layer is in turn in contact with the overmolding layer; it has a textile density lower than that of the inner layer (i.e. the spacing between the textiles is more relaxed than that of the inner textile layer) and has a coefficient of thermal expansion greater than that of the inner textile layer. This second solution is interesting because it allows the coefficient of thermal expansion to evolve progressively between the vacuum bottle and the overmoulding layer, which has the consequence that the difference in coefficient of thermal expansion between the materials of the Vacuum bulb and over-molding layer is minimized. However, the realization of such a set of two composite layers has the disadvantage of being complicated and expensive. Indeed, the arrangement and the production of the inner textile layer and the outer textile layer are complicated because the textile density evolves between the inner textile layer and the outer textile layer. The inventors have therefore sought to design an overmoulding which makes it possible to lower the difference between the coefficients of thermal expansion of the materials constituting a vacuum bottle and the overmoulding layer, without having the drawbacks described above.
EXPOSÉ DE L'INVENTION Ce but est atteint par un surmoulage réalisé à partir d'un matériau de type SMC ou BMC. Ainsi, l'invention concerne une ampoule à vide surmoulée comprenant une enceinte en un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique al et une couche de surmoulage ayant un coefficient de dilatation thermique a2, ladite couche de surmoulage servant à isoler électriquement l'ampoule à vide et étant appliquée sur l'enceinte, caractérisée en ce que la couche de surmoulage est en un matériau composite SMC ou BMC ayant un coefficient de dilatation thermique a2 constant et inférieur à 25.10-6 °C-1 Selon l'invention, la couche de surmoulage 25 assure donc la tenue diélectrique de l'ampoule à vide (isolation électrique de l'ampoule à vide). On précise qu'un matériau composite SMC (de l'anglais Sheet Molding Compound ) et un matériau composite BMC (de l'anglais Bulk Molding Compound ) 30 sont des matériaux composites réticulables renforcés avec des charges et des fibres de verre. Ils comprennent un matériau thermodurcissable à base de polymère, comme par exemple le polyester insaturé, ainsi que des charges et des fibres de verre, la teneur en matière organique étant inférieure à 30% en poids et 5 la teneur en fibres pouvant varier de 20 à 60 % en poids. De préférence, les fibres de verre ont une longueur de 25 mm généralement pouvant varier entre 12 et 50 mm dans les matériaux SMC, tandis que les fibres de verre ont une longueur de 6 à 12 mm dans les matériaux BMC. Avantageusement, la couche de surmoulage sert en outre à assurer la tenue mécanique de l'ampoule à vide. La couche de surmoulage peut donc ainsi à la fois assurer la tenue électrique et assurer la tenue mécanique de l'ampoule à vide en étant appliquée sur l'enceinte de l'ampoule. Avantageusement, le matériau composite SMC ou BMC a une température de fléchissement sous charge (HDT) supérieure à 150°C. L'avantage de l'utilisation des matériaux composites de surmoulage SMC ou BMC est qu'ils présentent une température de fléchissement sous charge (HDT) plus élevée que celle d'une résine epoxy chargée. A titre d'exemple, la température HDT d'un matériau composite SMC ou BMC est supérieure à 150°C (elle est de l'ordre de 180°C), alors que celle de la résine epoxy chargée est en général inférieure à 140°C. Une température HDT élevée permet d'obtenir des propriétés mécaniques importantes même à haute température. En utilisant un matériau composite type SMC ou BMC, les propriétés mécaniques du matériau 6 restent stables, même sous une température de 150°C. Alors que les propriétés mécaniques de la résine epoxy chargée utilisée couramment dans l'application diélectrique chutent considérablement une fois sa température HDT atteinte. Avantageusement, le coefficient de dilatation thermique al de l'enceinte est inférieur au coefficient de dilatation thermique a2 du matériau composite SMC ou BMC de la couche de surmoulage inférieur à 25.10-6 °C-1, de préférence entre 7,5 et 25.10-6 °C-1. Avantageusement, le coefficient de dilatation thermique a2 du matériau composite SMC ou BMC est compris entre 10.10-6 °C-1 et 20.10-6 °C-1 Avantageusement, le coefficient de dilatation thermique al de l'enceinte et le coefficient de dilatation thermique a2 du matériau composite SMC ou BMC de la couche de surmoulage sont égaux à +/-2.10-6°C-1 près. Avantageusement, le matériau composite SMC ou BMC de la couche de surmoulage comprend des fibres végétales, par exemple des fibres en lin, en chanvre ou en basalt. Selon une première variante, la couche de 25 surmoulage est mise en forme sur l'enceinte de l'ampoule à vide par compression du matériau composite SMC ou BMC disposé en une couche d'épaisseur constante sur l'enceinte de l'ampoule à vide. Selon une seconde variante spécifique à 30 l'utilisation d'un matériau composite BMC, la couche de surmoulage est mise en forme sur l'enceinte de 20 7 l'ampoule à vide par compression transfert du matériau composite BMC sur l'enceinte. La compression transfert est une étape connue de l'homme du métier. Elle consiste à charger la matière nécessaire à la formation du matériau composite BMC dans un pot de transfert, à réaliser la plastification de cette matière dans le pot de transfert, puis à transférer cette matière plastifiée dans la partie chaude du moule et à compresser la matière plastifiée à l'état ramolli sur l'enceinte de l'ampoule à vide jusqu'à réticulation complète de la matière. Avantageusement, l'enceinte est en céramique. SUMMARY OF THE INVENTION This object is achieved by overmolding made from a SMC or BMC material. Thus, the invention relates to an overmoulded vacuum bulb comprising an enclosure made of a material having a thermal expansion coefficient α1 and an overmolding layer having a coefficient of thermal expansion a2, said overmolding layer serving to electrically isolate the vacuum ampoule. and being applied to the enclosure, characterized in that the overmolding layer is made of a SMC or BMC composite material having a constant coefficient of thermal expansion a2 and less than 25.10-6 ° C-1. overmoulding 25 thus ensures the dielectric strength of the vacuum bulb (electrical insulation of the vacuum bulb). It is specified that a composite material SMC (English Sheet Molding Compound) and a composite material BMC (English Bulk Molding Compound) 30 are crosslinkable composite materials reinforced with fillers and glass fibers. They comprise a thermosetting polymer-based material, such as, for example, unsaturated polyester, as well as fillers and glass fibers, the organic matter content being less than 30% by weight and the fiber content ranging from 20 to 20% by weight. 60% by weight. Preferably, the glass fibers have a length of 25 mm generally ranging between 12 and 50 mm in the SMC materials, while the glass fibers have a length of 6 to 12 mm in the BMC materials. Advantageously, the overmolding layer is also used to ensure the mechanical strength of the vacuum ampoule. The overmolding layer can thus both provide electrical resistance and ensure the mechanical strength of the vacuum bulb being applied to the bulb enclosure. Advantageously, the SMC or BMC composite material has a deflection temperature under load (HDT) greater than 150 ° C. The advantage of using SMC or BMC overmolding composite materials is that they have a higher deflection under load (HDT) temperature than that of a charged epoxy resin. For example, the HDT temperature of a SMC or BMC composite material is greater than 150 ° C. (it is of the order of 180 ° C.), whereas that of the filled epoxy resin is generally less than 140 ° C. ° C. A high HDT temperature makes it possible to obtain important mechanical properties even at high temperatures. By using a composite material type SMC or BMC, the mechanical properties of the material 6 remain stable, even at a temperature of 150 ° C. While the mechanical properties of the charged epoxy resin commonly used in the dielectric application drop significantly once its HDT temperature reached. Advantageously, the coefficient of thermal expansion al of the chamber is less than the coefficient of thermal expansion a2 of the SMC or BMC composite material of the overmolding layer of less than 25 × 10 -6 ° C -1, preferably of between 7.5 and 25 × 10- 6 ° C-1. Advantageously, the coefficient of thermal expansion a 2 of the composite material SMC or BMC is between 10 × 10 -6 ° C. and 20 × 10 -6 ° C. Advantageously, the coefficient of thermal expansion α 1 of the enclosure and the coefficient of thermal expansion a2 of the composite material SMC or BMC of the overmoulding layer are equal to +/- 2.10-6 ° C-1. Advantageously, the SMC or BMC composite material of the over-molding layer comprises vegetable fibers, for example fibers made of linen, hemp or basalt. According to a first variant, the overmolding layer is shaped on the enclosure of the vacuum bottle by compression of the SMC or BMC composite material arranged in a layer of constant thickness on the enclosure of the vacuum ampoule. . According to a second variant specific to the use of a composite material BMC, the overmolding layer is shaped on the enclosure of the vacuum vial by compression transfer of the composite material BMC to the enclosure. Transfer compression is a step known to those skilled in the art. It consists in loading the material necessary for the formation of the BMC composite material in a transfer jar, in plasticizing this material in the transfer jar, then in transferring this plasticized material into the hot part of the mold and compressing the material. plasticized in the softened state on the enclosure of the vacuum bulb until complete crosslinking of the material. Advantageously, the enclosure is ceramic.
L'invention concerne également l'utilisation d'un matériau composite SMC ou BMC pour réaliser l'isolation électrique, et éventuellement la tenue mécanique, d'une ampoule à vide en appliquant, sur la surface de l'ampoule à vide, une couche de surmoulage à base d'un matériau composite SMC ou BMC ayant un coefficient de dilatation thermique constant et inférieur à 25.10-6 °C-1 The invention also relates to the use of an SMC or BMC composite material for effecting the electrical insulation, and possibly the mechanical strength, of a vacuum interrupter by applying a layer on the surface of the vacuum interrupter. overmolding material based on SMC or BMC composite material having a constant coefficient of thermal expansion and less than 25.10-6 ° C-1
Le principe de l'invention repose donc sur l'utilisation d'un matériau composite SMC ou BMC ayant un coefficient de dilatation thermique constant et inférieur à 25.10-6 °C-1 pour isoler électriquement une ampoule à vide. Les matériaux BMC et SMC disponibles dans le commerce ont des caractéristiques différentes, et notamment des coefficients de dilatation thermique différents, en fonction de leur teneur en fibre de 8 verre et en charge. Ainsi, comme il existe de nombreux matériaux SMC et BMC qui ont un coefficient de dilatation thermique inférieur à 25.10-6 °C-1, il est possible de sélectionner, parmi les matériaux SMC et BMC disponibles, celui ou ceux qui auront un coefficient de dilatation thermique proche de ou égal à celui du matériau de l'ampoule à vide (en général en céramique). Il devient alors possible d'effectuer un surmoulage directement sur l'ampoule à vide, sans avoir besoin de positionner une couche intermédiaire entre l'ampoule à vide et la couche de surmoulage, en utilisant un matériau dont le coefficient de dilatation thermique est proche de celui du matériau constituant l'ampoule à vide. Au final, cela permet de simplifier le procédé de surmoulage de l'ampoule à vide et de diminuer d'une façon non négligeable le coût de l'isolation électrique de l'ampoule à vide. Il est à noter que les matériaux SMC et BMC sont sélectionnés, dans le but de l'invention, en fonction de leur rigidité diélectrique et de leur coefficient de dilatation thermique, mais il est également possible de les choisir, en outre, en fonction de leur propriétés mécaniques, par exemple. The principle of the invention is therefore based on the use of a composite material SMC or BMC having a coefficient of constant thermal expansion and less than 25.10-6 ° C-1 for electrically isolating a vacuum bulb. Commercially available BMC and SMC materials have different characteristics, including different thermal expansion coefficients, depending on their glass fiber and filler content. Thus, since there are many SMC and BMC materials that have a coefficient of thermal expansion of less than 25.10-6 ° C-1, it is possible to select, from among the available SMC and BMC materials, the one or the ones that will have a coefficient of thermal expansion close to or equal to that of the material of the vacuum bulb (usually ceramic). It then becomes possible to perform an overmolding directly on the vacuum ampoule, without the need to position an intermediate layer between the vacuum bulb and the overmolding layer, using a material whose thermal expansion coefficient is close to that of the material constituting the vacuum bulb. In the end, this simplifies the overmoulding process of the vacuum bottle and significantly reduces the cost of the electrical insulation of the vacuum bottle. It should be noted that the SMC and BMC materials are selected, for the purpose of the invention, as a function of their dielectric strength and their thermal expansion coefficient, but it is also possible to choose them, in addition, as a function of their mechanical properties, for example.
BRÈVE DESCRIPTION DU DESSIN L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif. Pour illustrer l'invention, la figure représente une vue en coupe transversale d'une 9 ampoule à vide recouverte d'une couche de surmoulage à base d'un matériau composite BMC ou SMC. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING The invention will be better understood and other advantages and particularities will appear on reading the description which follows, given by way of non-limiting example. To illustrate the invention, the figure shows a cross-sectional view of a vacuum bulb covered with an overmoulding layer based on a BMC or SMC composite material.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La couche de surmoulage en matériau composite SMC ou BMC s'obtient par moulage du matériau composite SMC ou BMC autour de l'ampoule à vide, avec application de chaleur et d'une force de compression pour obtenir la réticulation du matériau ou bien encore, dans le cas d'un matériau composite BMC, par chargement de la matière dans un pot de transfert, puis transfert de la matière plastifiée dans un moule (empreinte) disposé autour de l'enceinte de l'ampoule à vide et compression de la matière plastifiée jusqu'à obtenir une réticulation complète. La mise en forme du matériau composite SMC ou BMC par compression ou par compression transfert permet d'obtenir une couche homogène de bonne qualité (épaisseur constante, rigidité diélectrique constante et coefficient de dilatation thermique constant), et ceci, même si le taux de charges du matériau est élevé. Une ampoule à vide surmoulée 1 selon l'invention est représentée dans la figure. On notera que les éléments constitutifs de l'ampoule à vide surmoulée représentée dans la figure ne sont pas représentés à l'échelle. L'ampoule à vide 5 est constituée de deux contacts électriquement conducteurs 3 confinés dans une enceinte scellée 2. L'enceinte 2 est réalisée en un matériau électriquement isolant, qui est généralement de la céramique. Les connexions électriques 3 quant à 10 elles sont en matériau électriquement conducteur, par exemple en cuivre. Une couche de surmoulage en matériau composite SMC ou BMC 4 recouvre la surface de l'enceinte de l'ampoule à vide. DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS The SMC or BMC composite overmolding layer is obtained by molding the SMC or BMC composite material around the vacuum ampoule, with the application of heat and a compressive force to obtain the crosslinking the material or, in the case of a composite material BMC, by loading the material in a transfer jar, and then transferring the plasticized material into a mold (imprint) arranged around the bulb enclosure vacuum and compression of the plasticized material until complete crosslinking. The shaping of the SMC or BMC composite material by compression or by transfer compression makes it possible to obtain a homogeneous layer of good quality (constant thickness, constant dielectric strength and constant coefficient of thermal expansion), even if the degree of charge material is high. An overmoulded vacuum bulb 1 according to the invention is shown in the figure. Note that the constituent elements of the overmolded vacuum bulb shown in the figure are not shown in scale. The vacuum bottle 5 consists of two electrically conductive contacts 3 confined in a sealed enclosure 2. The enclosure 2 is made of an electrically insulating material, which is generally ceramic. The electrical connections 3 are made of electrically conductive material, for example copper. An over-molding layer of SMC or BMC composite material 4 covers the surface of the enclosure of the vacuum bottle.
Pour illustrer l'invention, nous allons à présent décrire la réalisation d'un disjoncteur à vide par surmoulage d'une ampoule à vide à l'aide d'une couche de matériau composite SMC ou BMC obtenue par compression. To illustrate the invention, we will now describe the realization of a vacuum circuit breaker overmolding a vacuum bulb with a layer of SMC or BMC composite material obtained by compression.
Tout d'abord, on réalise une ampoule à vide en assemblant un corps en céramique avec des connexions métalliques. Par exemple, l'ampoule à vide est réalisée en assemblant un corps en céramique, par exemple en alumine émaillée ayant un coefficient de dilatation thermique d'environ 7,5.10-6 °C-1, avec des connexions métalliques en cuivre. L'ampoule à vide est ensuite placée dans une étuve et subit un préchauffage afin de réduire l'écart de température entre le moule et la céramique de l'ampoule à vide (enceinte). Entretemps, on choisit un matériau composite SMC ou BMC adapté à l'ampoule à vide, c'est-à-dire ayant une rigidité diélectrique suffisante pour pouvoir isoler électriquement l'ampoule à vide (de préférence une rigidité diélectrique supérieure à 11,5 kV/mm), et un coefficient de dilatation thermique proche de celui de l'ampoule à vide. Ces matériaux SMC ou BMC sont choisis parmi les références commerciales disponibles en fonction des propriétés spécifiques que l'on souhaite obtenir. 11 Il peut s'agir par exemple d'un matériau choisi parmi les matériaux PMP 321 , PMP 329 et PMP 332 , qui ont un coefficient de dilatation thermique de 24.10-6 °C-1 ou encore d'un matériau choisi parmi les matériaux PMP 325 , PMP 339 et PMP 340 , qui ont un coefficient de dilatation thermique de 20.10-6 °C-l. Ces matériaux sont des matériaux du type SMC et sont commercialisés par la société Permali. Il peut également s'agir d'un matériau de type BMC choisi parmi les matériaux PP 212 , PP 213 et PP 252 , par exemple, ces matériaux ayant un coefficient de dilatation thermique de 20.10-6 °C-1 Ces matériaux sont commercialisés par la société Permali. First, a vacuum bulb is made by assembling a ceramic body with metal connections. For example, the vacuum bulb is made by assembling a ceramic body, for example enamelled alumina having a coefficient of thermal expansion of about 7.5 × 10 -6 ° C-1, with copper metal connections. The vacuum bulb is then placed in an oven and preheated to reduce the temperature difference between the mold and the ceramic of the vacuum bulb (enclosure). Meanwhile, a SMC or BMC composite material adapted to the vacuum interrupter is chosen, that is to say having a sufficient dielectric strength to be able to electrically isolate the vacuum interrupter (preferably a dielectric strength greater than 11.5 kV / mm), and a coefficient of thermal expansion close to that of the vacuum bulb. These SMC or BMC materials are selected from commercial references available depending on the specific properties that are desired. It may be for example a material chosen from materials PMP 321, PMP 329 and PMP 332, which have a coefficient of thermal expansion of 24.10-6 ° C-1 or a material chosen from the materials PMP 325, PMP 339 and PMP 340, which have a coefficient of thermal expansion of 20.10-6 ° Cl. These materials are materials of the SMC type and are marketed by Permali. It may also be a BMC type material chosen from PP 212, PP 213 and PP 252 materials, for example, these materials having a coefficient of thermal expansion of 20 × 10 -6 ° C. These materials are marketed by Permali society.
Dans notre exemple de réalisation, on utilise un matériau du type SMC pour réaliser le surmoulage de l'ampoule à vide. Ce matériau composite SMC est commercialisé par la société Permali et est référencé PMP 336 . Ce matériau a un coefficient de dilatation thermique de 15.10-6 °C-l. Ce matériau convient donc pour surmouler une ampoule à vide ayant un coefficient de dilatation thermique de 7,5.10-6 °C-1 On retire l'ampoule à vide préchauffée de l'étuve et on la place dans un moule de manière à ce que l'espace entre l'ampoule à vide et le moule puisse être rempli avec le matériau composite SMC. On précise que les dimensions du moule sont telles que le remplissage de l'espace restant entre l'ampoule à vide et le moule avec le matériau choisi (ici, le matériau composite SMC PMP 336 ) permette d'obtenir une 12 couche de surmoulage compacte et avec l'épaisseur souhaitée. Puis, on ferme le moule et on applique une force de compression sur le moule. Il est à noter que la force de compression est choisie de manière à ce que l'ampoule à vide supporte cette force de compression. Grace à la force de compression et à la chaleur diffusée par le chauffage du moule, le matériau composite SMC réticule et est mis en forme autour de l'ampoule à vide. Une fois que la réticulation est terminée, la force de compression est retirée, on ouvre le moule et on procède au démoulage de l'ampoule à vide surmoulée en l'extrayant du moule. In our exemplary embodiment, a material of the SMC type is used to mold the vacuum bottle. This SMC composite material is marketed by Permali and is referenced PMP 336. This material has a coefficient of thermal expansion of 15.10-6 ° C-1. This material is therefore suitable for over-molding a vacuum bulb having a coefficient of thermal expansion of 7.5 × 10 -6 ° C. The preheated vacuum bulb is removed from the oven and placed in a mold so that the gap between the vacuum bulb and the mold can be filled with the SMC composite material. It is specified that the dimensions of the mold are such that the filling of the space remaining between the vacuum bottle and the mold with the chosen material (here, the composite material SMC PMP 336) makes it possible to obtain a compact layer of overmolding. and with the desired thickness. Then, the mold is closed and a compressive force is applied to the mold. It should be noted that the compression force is chosen so that the vacuum bulb supports this compressive force. Due to the compressive force and the heat diffused by the heating of the mold, the SMC composite material cross-links and is shaped around the vacuum bulb. Once the crosslinking is complete, the compressive force is removed, the mold is opened and the overmoulded vacuum bulb is removed from the mold.
Eventuellement, l'ampoule à vide surmoulée est ensuite ébavurée. Optionally, the overmolded vacuum bulb is then deburred.
L'utilisation d'un matériau composite SMC ou BMC pour réaliser le surmoulage d'une ampoule à vide apporte de nombreux avantages par rapport aux surmoulages connus de l'art antérieur. Tout d'abord, le surmoulage avec un matériau composite SMC ou BMC selon l'invention est moins compliqué à mettre en oeuvre qu'un surmoulage obtenu par injection de résine époxy dans des tissus en fibre de verre. En effet, dans l'art antérieur, il est difficile de maitriser l'injection de la résine époxy, car il faut parvenir à ce que la résine imprègne convenablement plusieurs couches de fibres de verre, après avoir au préalable enrouler le ou les tissus de verre autour de l'ampoule à vide. Il faut en outre 13 maitriser le choix du tissu de verre afin d'obtenir une imprégnation parfaite par la résine chargée, et éviter ainsi la filtration des charges dans les différentes couches de tissu de verre. Toutes ces raisons qui font qu'il est difficile de réaliser une ampoule à vide surmoulée sans défaut selon l'art antérieur disparaissent en réalisant un surmoulage selon l'invention. En effet, selon l'invention, le surmoulage est réalisé par compression ou compression transfert du matériau composite BMC ou SMC en une seule couche directement sur l'ampoule à vide. On n'utilise pas de couche intermédiaire, ayant éventuellement un gradient de coefficient de dilatation qui augmente progressivement, pour compenser l'écart de dilatation thermique entre la céramique de l'ampoule à vide et la résine époxy de la couche de surmoulage. The use of an SMC or BMC composite material for molding a vacuum interrupter provides many advantages over overmouldings known from the prior art. Firstly, overmolding with an SMC or BMC composite material according to the invention is less complicated to implement than overmoulding obtained by injection of epoxy resin into fiberglass fabrics. Indeed, in the prior art, it is difficult to control the injection of the epoxy resin, because it must be achieved that the resin is suitably impregnated with several layers of glass fibers, after having previously wound the tissue or fabrics of glass around the vacuum bulb. It is also necessary to master the choice of the glass fabric in order to obtain perfect impregnation with the filled resin, and thus to avoid the filtration of the fillers in the different layers of glass fabric. All these reasons that make it difficult to achieve a vacuum molded overmold without defects according to the prior art disappear by performing an overmolding according to the invention. Indeed, according to the invention, the overmolding is performed by compression or compression transfer of the composite material BMC or SMC in a single layer directly on the vacuum bulb. No intermediate layer is used, possibly having a progressively increasing gradient of expansion coefficient, to compensate for the thermal expansion gap between the ceramic of the vacuum bulb and the epoxy resin of the overmolding layer.
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