WO2010058034A1 - Surmoulage en materiau composite smc ou bmc pour pole de disjoncteur a vide - Google Patents

Surmoulage en materiau composite smc ou bmc pour pole de disjoncteur a vide Download PDF

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WO2010058034A1
WO2010058034A1 PCT/EP2009/065775 EP2009065775W WO2010058034A1 WO 2010058034 A1 WO2010058034 A1 WO 2010058034A1 EP 2009065775 W EP2009065775 W EP 2009065775W WO 2010058034 A1 WO2010058034 A1 WO 2010058034A1
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WO
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assembly
bmc
smc
thermal expansion
layer
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/065775
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English (en)
Inventor
Mehrdad Hassanzadeh
Delphine Chapelle
Original Assignee
Areva T & D Sas
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/662—Housings or protective screens
    • H01H33/66207—Specific housing details, e.g. sealing, soldering or brazing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H33/662—Housings or protective screens
    • H01H33/66207—Specific housing details, e.g. sealing, soldering or brazing
    • H01H2033/6623—Details relating to the encasing or the outside layers of the vacuum switch housings

Definitions

  • the present invention relates to electrical insulation by overmolding a circuit breaker pole comprising a vacuum interrupter, in particular for use in apparatus or equipment
  • Vacuum bulbs are electrical breaking elements used in equipment and
  • the body of vacuum bulbs intended to be used at high or medium voltage is made of ceramic (in particular of enamelled alumina) and the connections electrically
  • conductors are made of metal (copper, stainless steel ). These vacuum bulbs are generally electrically insulated by being covered with a layer of overmoulding made of an electrically insulating synthetic material.
  • This overmolding layer may be a resilient layer and be of an elastomeric material.
  • It can instead be rigid and be made of a thermosetting or thermoplastic polymer material.
  • thermosetting or thermoplastic polymer material it can instead be rigid and be made of a thermosetting or thermoplastic polymer material.
  • overmolding layer in addition to electrically isolating the vacuum bulb, is also used to ensure the mechanical strength of the vacuum bulb during its operation.
  • 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 7.5.1CT 6 0 CT 1 , that of copper is about 17. ICT 6 0 C "1 , while the coefficient of thermal expansion of the material of overmolding is respectively about 35.
  • the intermediate layer is a layer of an elastic material, for example ethylene-propylene-diene rubber; this intermediate layer here maintains the dielectric strength of the vacuum bulb, while the overmolding layer ensures the mechanical strength of the vacuum bulb and ensures its electrical insulation.
  • the intermediate layer is a composite of glass fibers, Kevlar, felt or continuous fibers of insulating material embedded in a polymeric compound which becomes rigid when heated and the overmolding layer is made of an elastomeric material resilient (eg rubber).
  • the intermediate layer here ensures the dielectric strength and mechanical strength of the vacuum bulb, while the overmolding layer provides electrical insulation of the vacuum bulb.
  • the incorporation of an intermediate layer between the vacuum bulb and the overmoulding involves an additional cost and step in the manufacturing process.
  • Another known solution consists in placing, 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 [3]).
  • 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 (that is to say that 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.
  • the invention relates to a circuit breaker pole comprising an assembly formed of a vacuum bulb having an enclosure made of a material having a coefficient of thermal expansion ⁇ , i and two electrically conductive connections, and an overmoulding layer, applied.
  • the overmolding layer is made of a SMC or BMC composite material having a coefficient of thermal expansion ⁇ 2 constant and less than 25 ⁇ 10 -6 0 C -1 , a dielectric strength greater than 8 kV / mm and a perpendicular bending rupture stress greater than 40 MPa, said overmolding layer serving both to electrically insulate the assembly and to ensure the dielectric strength and the mechanical strength of the assembly. lowers the difference between expansion coefficients thermal constituent materials of the vacuum bulb and those of the overmoulding layer.
  • the overmolding layer also forms a rigid structure of mechanical reinforcement, which allows, on the one hand, to maintain the physical integrity of the vacuum interrupter during its operation and, on the other hand, to electrically isolate the vacuum bulb.
  • the overmolding layer according to the invention fulfills three functions simultaneously, namely the electrical insulation, the mechanical strength (that is to say the breaking strength in perpendicular bending) and the dielectric strength of the vacuum bulb, and more generally of the entire circuit breaker pole.
  • a composite material SMC (Sheet Molding Compound) and a composite material BMC (English “BuIk Molding Compound”) are crosslinkable composite materials reinforced with fillers and glass fibers. They comprise a polymer-based thermosetting material, for example an 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 60 % in weight.
  • the glass fibers in the SMC materials have a length which can vary between 12 and 50 mm, and which is preferably 25 mm, while the glass fibers have a length of between 6 and 12 mm in the BMC materials.
  • the choice between a BMC or SMC material will be based on the relief of the circuit breaker pole overmold and the relief that is desired to give the outer surface of the overmoulding layer, knowing that the BMC material will be more suitable for filling and create reliefs as SMC material.
  • the use of an SMC material will make it possible to obtain a layer of overmoulding having a higher mechanical strength, whereas the BMC material makes it easier to fill reliefs.
  • the values of thermal expansion coefficient provided are values for a temperature of between 0 and 100 ° C.
  • the perpendicular flexural breaking stress measures the degree of resistance of a material when a force is applied normally to the surface of the material by a regular increase of the load.
  • the dielectric strength represents the maximum value of the electric field that the material can withstand before the triggering of an electric arc.
  • the enclosure is ceramic.
  • the SMC or BMC composite material has a bending temperature under load (HDT) greater than 15O 0 C.
  • the advantage of the use of SMC or BMC overmolding composite materials is that they exhibit a temperature of deflection under load (HDT) higher than that of a charged epoxy resin.
  • the HDT temperature of an SMC or BMC composite material is greater than 15O 0 C (It is of the order of 18O 0 C), while that of the filled epoxy resin is generally less than 140 ° C.
  • a high HDT temperature makes it possible to obtain important mechanical properties even at high temperatures.
  • SMC or BMC the mechanical properties of the material remain stable, even at a temperature of 150 ° C., whereas the mechanical properties of the filled epoxy resin commonly used in the dielectric applications of the prior art fall considerably. once its HDT temperature is reached.
  • the thermal expansion coefficient ⁇ i of the enclosure is less than the thermal expansion coefficient ⁇ 2 of the composite material SMC or BMC of the overmold layer and is preferably between 7.5 and 25.10 ⁇ 6 0 C " 1 .
  • the coefficient of thermal expansion ⁇ 2 of the composite material SMC or BMC is between 10.10 ⁇ 6 0 C “1 and 20.10 ⁇ 6 0 C " 1 .
  • the coefficient of thermal expansion ⁇ , i of the enclosure and the coefficient of thermal expansion ⁇ 2 of the composite material SMC or BMC of the overmoulding layer are equal to +/- 2.10 ⁇ 6o C ⁇ 1 .
  • the SMC or BMC composite material of the overmolding layer comprises vegetable fibers, for example fibers made of linen, hemp or basalt.
  • the overmolding layer is shaped on the outer surface of compression-fitting the SMC or BMC composite material disposed on the outer surface of the assembly.
  • the overmoulding layer is shaped on the external surface of the injection or compression-transfer assembly of the BMC composite material on the outer surface of the
  • Compression-transfer is a method 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 outer surface of the assembly, namely on the enclosure of the vacuum bulb and on the two electrically conductive connections, until complete crosslinking of the material.
  • the overmolding layer comprises both a BMC material and an SMC material.
  • SMC material will be placed at the locations of the overmolding layer that may be subjected to more mechanical stress.
  • the invention also relates to a method of forming a circuit breaker pole by overmolding an assembly comprising a vacuum interrupter, having an enclosure made of a material having a coefficient of thermal expansion ⁇ , i, and two electrically conductive connections, in which a layer of overmolding in contact with the external surface of the assembly, said over-molding layer ensuring the mechanical strength, the electrical insulation and the dielectric strength of the assembly, by injection or by compression-transfer of a BMC material or by compression of a BMC or SMC material around the assembly, the BMC or SMC material used having a constant coefficient of thermal expansion ⁇ 2 and less than 25.
  • ICT 6 0 C "1 a dielectric strength greater than 8 kV / mm and a perpendicular bending rupture stress greater than 40 MPa.
  • the overmolding layer comprises fins on its outer surface.
  • the presence of the fins makes it possible to obtain a dielectric distance sufficient to ensure the dielectric function of the circuit breaker.
  • the advantage of the process according to the invention is that it makes it possible to obtain a desired geometry, in particular on the outer surface of the over-molding layer, where it is possible to have a geometry with uniform or alternating fins, in order to to obtain a desired line of leakage, all in a single step and thanks to a single layer of overmolding.
  • the injection and the compression-transfer are obtained by carrying out the following steps: a) heating a mold containing the assembly to be overmolded; b) injecting the material into the mold exerting pressure until fluidification of the material inside the mold; c) crosslinking of the material; d) removal of the overmoulded assembly from the mold.
  • a circuit breaker pole In the end, we obtain a circuit breaker pole.
  • the compression is obtained by performing the following steps: a) heating the mold; b) placing the material on the inner walls of the mold; c) placing the assembly overmold in the mold, said assembly being first heated; d) closing the mold and applying pressure and / or heating in the mold until fluidizing the SMC or BMC material; e) crosslinking of the SMC or BMC material; f) removing the overmoulded assembly from the mold.
  • SMC or BMC material may optionally be added to the assembly.
  • the invention also relates to the use of a SMC or BMC composite material having a constant coefficient of thermal expansion and less than 25 ⁇ 10 -6 ° C -1 , a dielectric strength greater than 8 kV / mm and a breaking stress of perpendicular bending greater than 40 MPa to ensure the mechanical strength, dielectric strength and electrical insulation of an assembly of a circuit breaker pole by forming an overmoulding layer of said composite material on the outer surface of the assembly, said assembly comprising a vacuum interrupter and two electrically conductive connections.
  • the principle of the invention therefore relies on the use of a SMC or BMC composite material having a constant coefficient of thermal expansion and less than 25.10 ⁇ 6 0 C "1 to electrically insulate a vacuum bottle.
  • the BMC and SMC materials commercially available materials have different characteristics, including different thermal expansion coefficients, depending on their fiberglass and filler content, as there are many SMC and BMC materials that have a lower coefficient of thermal expansion. at 25.10 ⁇ 6 0 C "1 , it is possible to select, from among the available SMC and BMC materials, the one or those which will have a coefficient of thermal expansion close to or equal to that of the material of the vacuum bulb (in general ceramic).
  • an SMC material and preferably a BMC material, also makes it possible to produce fins on the outer surface of the over-molding layer in order to increase the creepage distances between the conductive terminals of the light bulb. empty circuit breaker pole and between the conductive terminals and the ground.
  • 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.
  • the figure shows an axial sectional view of a circuit breaker pole (obtained by overmolding an assembly of a vacuum interrupter and electrical connections) according to the invention, the circuit breaker pole being covered with a layer of overmolding based on a composite material BMC or SMC.
  • the SMC or BMC composite overmoulding layer is obtained by molding the SMC or BMC composite material around the vacuum bulb assembly and metal connections, with application of heat and compressive force to obtain the crosslinking of the material or, in the case of a BMC composite material, by loading the material in a transfer jar, and then transferring the plasticized material into a mold (imprint) arranged around the enclosure of the vacuum bulb and compression of the plasticized material until complete crosslinking.
  • the shaping of the SMC or BMC composite material by compression or the shaping of the BMC material by injection or by compression-transfer makes it possible to obtain a homogeneous layer of good quality (mechanical strength, dielectric strength greater than 8 kV / mm and coefficient of thermal expansion less than 25.10 "60 C " 1 ), and this, even if the rate of charge of the material is high.
  • a circuit breaker pole 10 comprising an overmoulded vacuum bulb 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 in turn 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 vacuum bulb enclosure and extends beyond one end of the vacuum bottle to create a space 11 in which we can then come to house a circuit breaker element.
  • the outer lateral surface of the overmoulding layer 4 comprises a plurality of longitudinal fins 8, alternating or not, intended to increase the creepage distance between the conductive terminals 30, 32
  • the creepage distance corresponds to the shortest distance between these parts on the surface of the overmoulding layer.
  • the contact terminals 30 and 32 are closed, that is to say that they are at the same potential. In this case, the creepage distance between the terminal 32 and the ground ensures the dielectric insulation of the vacuum interrupter.
  • the contact terminals 30 and 32 are open, the dielectric insulation of the vacuum interrupter is ensured between the contact terminal 30 and the ground, the contact terminal 32 remaining floating potential.
  • a vacuum interrupter is made by assembling a ceramic enclosure having metal connections at both ends.
  • the vacuum bottle is made by assembling a glazed alumina body having a thermal expansion coefficient of about 7.5.10 6 0 ⁇ C "1, with metal connections of copper.
  • the metallic connections are connected to electrically conductive terminals, bent or not.
  • the vacuum bulb is then placed in an oven and preheated to reduce the temperature difference between the mold and the vacuum bulb assembly and metal connections.
  • 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 (a dielectric strength greater than 8 kV / mm in the mass (or in the volume)), a coefficient of thermal expansion close to that of the vacuum bulb and a perpendicular bending rupture stress greater than 40 MPa so that the mechanical strength of the vacuum interrupter is ensured, even when the vacuum interrupter is opened / closed during operation.
  • SMC or BMC materials are selected from commercial references available depending on the specific properties that are desired.
  • BMC type material chosen from the materials "PP 212", “PP 213” and “PP 252", for example, these materials having a coefficient of thermal expansion of 20.10 ⁇ 6 0 C " 1. These materials are marketed by the company Permali. in this embodiment, using a BMC type material to achieve overmolding of the vacuum bulb assembly and metal connections.
  • This BMC composite material is marketed by the company Permali and may for example be selected from PERMALI references "PP212", “PP213” or “PP252". This material has a coefficient of thermal expansion of 20. ICT 6 0 C "1. This material is therefore suitable for overmoulding a vacuum bulb having a coefficient of thermal expansion of 7.5.1 (T 6 0 C -1) .
  • 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 BMC "PP 212") makes it possible to obtain a compact overmolding layer, having the desired thickness and possibly having fins on the outer surface.
  • the mold is closed and a compressive force is applied to the mold.
  • the compression force is chosen so that the vacuum bulb supports this compressive force.
  • the composite material BMC crosslinks and is shaped around the vacuum bulb. Once the crosslinking is complete, the compressive force is removed, the mold is opened and demolding of the overmoulded assembly by extracting it from the mold and then obtaining a circuit breaker pole.
  • circuit breaker pole is then deburred.
  • a prior assembly is made between the vacuum bottle and its upper and lower conductive connections and the assembly is positioned in a mold.
  • the mold comprises a core, intended to be positioned at one end of the vacuum bottle, at one of the conductive connections, and which allows, by molding, to form the inner wall of the circuit breaker pole.
  • the mold is then filled with SMC or BMC materials.
  • the SMC sheets or the BMC mass are disposed in the mold cavity.
  • the assembly of the vacuum bottle and the upper and lower connections is preheated to a temperature of about 150 ° C.
  • the mold is heated between 130 and 170 ° C.
  • the BMC or SMC material becomes liquefied and flows into the mold filling all the complex shapes and corners of the mold cavity.
  • the mold After crosslinking the SMC or BMC material, the mold is opened and the molded part is ejected from the mold. The piece is eventually deburred and allowed to cool in the air. This molded part forms a circuit breaker pole according to the invention.
  • the assembly is preheated, then is placed in a mold heated to 160 ° C.
  • the BMC material is injected into the mold closed by pressure ranging from 30 to 150 bars. Under the effect of heat and pressure, the BMC material becomes fluid and, because it contains short fibers, will easily flow into the recesses of the mold cavity.
  • This method of molding with BMC makes it possible to mold a part having a complex geometry at a reduced cost.
  • overmolding with an SMC or BMC composite material according to the invention is less complicated and less expensive to implement.
  • 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. We must also master the choice of glass fabric to obtain a perfect impregnation with the filled resin, and thus avoid the filtration of the charges 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 overmoulding according to the invention.
  • the overmoulding is performed by injection or compression-transfer of the composite material BMC, or by compression 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.
  • BMC and SMC materials can be used to make circuit breaker pole overmoulding layers that can be installed outdoors.
  • prepregs do not have good resistance to moisture absorption and must not be exposed to the humidity of the ambient air, otherwise capillary water will be lost at the level of the fiberglass strands and thus lose their dielectric insulation properties.
  • the use of prepregs requires special precautions so that the continuous fibers are not in contact with moisture, which causes an increase in the final cost of the circuit breaker pole.

Landscapes

  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

L'invention concerne un pôle de, disjoncteur comprenant un assemblage, formé d'une ampoule à vide ayant une enceinte en un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique α1 et de deux connexions électriquement conductrices, et une couche de surmoulage, appliquée sur l'assemblage, ayant un coefficient de dilatation thermique α2, caractérisée en ce que la couche de surmoulage est en un matériau composite SMC ou BMC ayant un coefficient de dilatation thermique α2 constant et inférieur à 25.10-6 °C-1, une rigidité diélectrique supérieure à 8 kV/mm et une contrainte de rupture en flexion perpendiculaire supérieure à 40 MPa, ladite couche de surmoulage servant à la fois à isoler électriquement l'assemblage et à assurer la tenue diélectrique et la tenue mécanique de l'assemblage.

Description

SURMOULAGE EN MATERIAU COMPOSITE SMC OU BMC POUR POLE DE DISJONCTEUR A VIDE
DESCRIPTION 5 DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne l'isolation électrique par surmoulage d'un pôle de disjoncteur comprenant une ampoule à vide, en particulier pour une utilisation dans des appareillages ou des équipements
10 haute et moyenne tension.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Les ampoules à vide sont des éléments de coupure électrique utilisés dans des appareillages et
15 des équipements haute et moyenne tension.
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 électriquement
20 conductrices sont en métal (cuivre, inox...) . Ces ampoules à vide sont généralement isolées électriquement en étant recouvertes d'une couche de surmoulage réalisée en un matériau synthétique électriquement isolant.
25 Cette couche de surmoulage peut être une couche résiliente et être en un matériau élastomère.
Elle peut au contraire être rigide et être réalisée en un matériau polymère de type thermodurcissable ou thermoplastique. Dans ce cas, la
30 couche de surmoulage, en plus d'isoler électriquement l'ampoule à vide, sert alors également à assurer la tenue mécanique de l'ampoule à vide au cours de son fonctionnement .
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 7,5.1CT6 0CT1, celui du cuivre est d'environ 17. ICT6 0C"1, tandis que le coefficient de dilatation thermique du matériau de surmoulage est respectivement d'environ 35. ICT6 0C"1, 100.1(T6 0C"1 ou de 100.10"6 0C"1 à 300.10"6 0C"1 pour un polymère de type thermodurcissable, thermoplastique ou élastomère . 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 intermédiaire pour compenser la différence de coefficient de dilatation thermique entre le matériau de la couche de surmoulage et le matériau de l'ampoule à vide.
Dans le document [1] référencé à la fin de cette description, la couche intermédiaire est une couche en un matériau élastique, par exemple en caoutchouc éthylène-propylène-diène ; cette couche intermédiaire maintient ici la tenue diélectrique de l'ampoule à vide, tandis que la couche de surmoulage assure la tenue mécanique de l'ampoule à vide et assure son isolation électrique. Dans le document [2] , la couche intermédiaire est un composite de fibres de verre, Kevlar , feutre ou fibres continues en matériau isolant noyés dans un composé polymérique qui devient rigide lorsqu' il est chauffé et la couche de surmoulage est en un matériau élastomère résilient (par exemple en caoutchouc) . La couche intermédiaire assure ici la tenue diélectrique et la tenue mécanique de l'ampoule à vide, tandis que la couche de surmoulage assure l'isolation électrique de l'ampoule à vide. Cependant, l'incorporation d'une couche intermédiaire entre l'ampoule à vide et la couche de surmoulage 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 [3] ) . 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 coûteuse. En effet, l'agencement et la réalisation de la couche textile intérieure et de 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 se sont donc fixé comme but de concevoir un procédé de surmoulage qui soit simplifié et moins coûteux par rapport aux procédés de surmoulage de l'art antérieur, tout en permettant d'assurer la tenue mécanique, la tenue diélectrique et l'isolation électrique d'une ampoule à vide, et qui permette d'abaisser la différence entre les coefficients de dilatation thermique des matériaux constitutifs de l'ampoule à vide et de la couche de surmoulage.
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 un pôle de disjoncteur comprenant un assemblage, formé d'une ampoule à vide ayant une enceinte en un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique α,i et de deux connexions électriquement conductrices, et une couche de surmoulage, appliquée sur l'assemblage, caractérisé en ce que la couche de surmoulage est en un matériau composite SMC ou BMC ayant un coefficient de dilatation thermique α2 constant et inférieur à 25.10~6 0C"1, une rigidité diélectrique supérieure à 8 kV/mm et une contrainte de rupture en flexion perpendiculaire supérieure à 40 MPa, ladite couche de surmoulage servant à la fois à isoler électriquement l'assemblage et à assurer la tenue diélectrique et la tenue mécanique de l'assemblage. Grâce à la couche de surmoulage, on abaisse la différence entre les coefficients de dilatation thermique des matériaux constitutifs de l'ampoule à vide et ceux de la couche de surmoulage. La couche de surmoulage forme également une structure rigide de renforcement mécanique, qui permet, d'une part, de maintenir l'intégrité physique de l'ampoule à vide lors de son fonctionnement et, d'autre part, d'isoler électriquement l'ampoule à vide. Ainsi, contrairement à ce qui connu dans l'art antérieur, la couche de surmoulage selon l'invention remplit trois fonctions simultanément, à savoir l'isolation électrique, la tenue mécanique (c'est-à-dire la résistance à la rupture en flexion perpendiculaire) et la tenue diélectrique de l'ampoule à vide, et plus généralement de l'ensemble du pôle de disjoncteur. On précise qu'un matériau composite SMC (de l'anglais « Sheet Molding Compound ») et un matériau composite BMC (de l'anglais « BuIk Molding Compound ») 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 un polyester insaturé, ainsi que des charges et des fibres de verre, la teneur en matière organique étant inférieure à 30% en poids et la teneur en fibres pouvant varier de 20 à 60 % en poids.
Les fibres de verre dans les matériaux SMC ont une longueur qui peut varier entre 12 et 50 mm, et qui est de préférence égale à 25 mm, tandis que les fibres de verre ont une longueur comprise entre 6 et 12 mm dans les matériaux BMC. Le choix entre un matériau BMC ou SMC se fera en fonction du relief du pôle de disjoncteur à surmouler et du relief que l'on souhaite donner à la surface externe de la couche de surmoulage, sachant que le matériau BMC sera plus adapté pour remplir et créer des reliefs que le matériau SMC. L'utilisation d'un matériau SMC permettra d' obtenir une couche de surmoulage ayant une tenue mécanique plus élevée, tandis que le matériau BMC permet plus aisément de remplir des reliefs.
On précise que les valeurs de coefficient de dilatation thermique fournies sont des valeurs pour une température comprise entre 0 et 1000C. La contrainte à la rupture en flexion perpendiculaire mesure le degré de résistance d'un matériau lorsqu'une force est appliquée normalement à la surface du matériau par un accroissement régulier de la charge. La rigidité diélectrique représente quant à elle la valeur maximale du champ électrique que le matériau peut supporter avant le déclenchement d'un arc électrique.
Avantageusement, l'enceinte est en céramique .
Avantageusement, le matériau composite SMC ou BMC a une température de fléchissement sous charge (HDT) supérieure à 15O0C. 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 époxy chargée. A titre d'exemple, la température HDT d'un matériau composite SMC ou BMC est supérieure à 15O0C (elle est de l'ordre de 18O0C), alors que celle de la résine époxy chargée est en général inférieure à 14O0C.
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 restent stables, même sous une température de 15O0C, alors que les propriétés mécaniques de la résine époxy chargée utilisée couramment dans les applications diélectriques de l'art antérieur chutent considérablement une fois sa température HDT atteinte.
Avantageusement, le coefficient de dilatation thermique α,i de l'enceinte est inférieur au coefficient de dilatation thermique α2 du matériau composite SMC ou BMC de la couche de surmoulage et est de préférence compris entre 7,5 et 25.10~6 0C"1.
Avantageusement, le coefficient de dilatation thermique α2 du matériau composite SMC ou BMC est compris entre 10.10~6 0C"1 et 20.10~6 0C"1. Avantageusement, le coefficient de dilatation thermique α,i de l'enceinte et le coefficient de dilatation thermique α2 du matériau composite SMC ou BMC de la couche de surmoulage sont égaux à +/-2.10~6oC~ 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 basalte.
Selon une première variante, la couche de surmoulage est mise en forme sur la surface externe de l'assemblage par compression du matériau composite SMC ou BMC disposé sur la surface externe de l'assemblage.
Selon une deuxième variante, la couche de surmoulage est mise en forme sur la surface externe de l'assemblage par injection ou par compression-transfert du matériau composite BMC sur la surface externe de
1' assemblage .
La compression-transfert est une méthode 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 la surface externe de l'assemblage, à savoir sur l'enceinte de l'ampoule à vide et sur les deux connexions électriquement conductrices, jusqu'à réticulation complète de la matière. Avantageusement, la couche de surmoulage comprend à la fois un matériau BMC et un matériau SMC. Par exemple, on placera de la matière SMC aux endroits de la couche de surmoulage susceptibles de subir plus de contraintes mécaniques.
L' invention concerne également un procédé de formation d'un pôle de disjoncteur par surmoulage d'un assemblage comprenant une ampoule à vide, ayant une enceinte en un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique α,i, et deux connexions électriquement conductrices, dans une couche de surmoulage en contact avec la surface externe de l'assemblage, ladite couche de surmoulage assurant la tenue mécanique, l'isolation électrique et la tenue diélectrique de l'assemblage, par injection ou par compression-transfert d'un matériau BMC ou par compression d'un matériau BMC ou SMC autour de l'assemblage, le matériau BMC ou SMC utilisé ayant un coefficient de dilatation thermique α2 constant et inférieur à 25. ICT6 0C"1, une rigidité diélectrique supérieure à 8 kV/mm et une contrainte de rupture en flexion perpendiculaire supérieure à 40 MPa.
Avantageusement, la couche de surmoulage comprend des ailettes sur sa surface extérieure. La présence des ailettes permet d'obtenir une distance diélectrique suffisante pour assurer la fonction diélectrique du disjoncteur. Ainsi, l'avantage du procédé selon l'invention est qu'il permet d'obtenir une géométrie souhaitée, notamment sur la surface extérieure de la couche de surmoulage où l'on peut avoir une géométrie avec des ailettes uniformes ou alternées, afin d'obtenir une ligne de fuite souhaitée, le tout en une seule étape et grâce à une seule et même couche de surmoulage.
Avantageusement, l'injection et la compression-transfert sont obtenues en réalisant les étapes suivantes : a) chauffage d'un moule contenant l'assemblage à surmouler ; b) injection du matériau dans le moule en exerçant une pression jusqu'à obtenir la fluidification du matériau à l'intérieur du moule ; c) réticulation du matériau ; d) retrait de l'assemblage surmoulé du moule. On obtient au final un pôle de disjoncteur.
Avantageusement, la compression est obtenue en réalisant les étapes suivantes : a) chauffage du moule ; b) placement du matériau sur les parois internes du moule ; c) placement de l'assemblage à surmouler dans le moule, ledit assemblage étant au préalable chauffé ; d) fermeture du moule et application d'une pression et/ou d'un chauffage dans le moule jusqu'à obtenir la fluidification du matériau SMC ou BMC ; e) réticulation du matériau SMC ou BMC ; f) retrait de l'assemblage surmoulé du moule .
Avantageusement, entre les étapes a) et b) de la compression, on peut éventuellement rajouter du matériau autour de l'assemblage, en fonction de la géométrie du pôle de disjoncteur que l'on souhaite obtenir .
Avantageusement, entre les étapes c) et d) de la compression, on peut éventuellement rajouter de la matière SMC ou BMC sur l'assemblage.
L' invention concerne également l'utilisation d'un matériau composite SMC ou BMC ayant un coefficient de dilatation thermique constant et inférieur à 25.10~6 0C"1, une rigidité diélectrique supérieure à 8 kV/mm et une contrainte de rupture en flexion perpendiculaire supérieure à 40 MPa pour assurer la tenue mécanique, la tenue diélectrique et l'isolation électrique d'un assemblage d'un pôle de disjoncteur par la formation d'une couche de surmoulage en ledit matériau composite sur la surface externe de l'assemblage, ledit assemblage comprenant une ampoule à vide et deux connexions électriquement conductrices.
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 0C"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 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 0C"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 et ayant une rigidité diélectrique supérieure à 8 kV/mm et une contrainte de rupture en flexion perpendiculaire supérieure à 40 MPa telles que la couche de surmoulage assure également la tenue mécanique et l'isolation électrique de l'ampoule à vide. Au final, cela permet de simplifier le procédé de surmoulage de l'assemblage de l'ampoule à vide et des connexions métalliques pour former un pôle de disjoncteur et de diminuer d'une façon non négligeable le coût de l'isolation électrique du pôle, et en particulier de l'ampoule à vide. L'utilisation d'un matériau SMC, et de préférence un matériau BMC, rend également possible la réalisation d'ailettes sur la surface externe de la couche de surmoulage afin d'augmenter les lignes de fuite entre les bornes conductrices de l'ampoule à vide du pôle de disjoncteur et entre les bornes conductrices et la masse.
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.
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 axiale d'un pôle de disjoncteur (obtenu par le surmoulage d'un assemblage d'une ampoule à vide et de connexions électriques) selon l'invention, le pôle de disjoncteur étant recouvert d'une couche de surmoulage à base d'un matériau composite BMC ou SMC.
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'assemblage de l'ampoule à vide et des connexions métalliques, 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 la mise en forme du matériau BMC par injection ou par compression-transfert permet d'obtenir une couche homogène de bonne qualité (tenue mécanique, rigidité diélectrique supérieure à 8 kV/mm et coefficient de dilatation thermique inférieur à 25.10"60C"1), et ceci, même si le taux de charges du matériau est élevé.
Un pôle de disjoncteur 10 comprenant une ampoule à vide surmoulée 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 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 et se prolonge au-delà de l'une des extrémités de l'ampoule à vide afin de créer un espace 11 dans lequel on pourra par la suite venir loger un élément du disjoncteur.
La surface latérale extérieure de la couche de surmoulage 4 comporte une pluralité d'ailettes 8 longitudinales, alternées ou non, destinées à augmenter la ligne de fuite entre les bornes 30, 32 conductrices
(la borne 30 étant une borne de contact fixe et la borne 32 étant une borne de contact mobile de l'ampoule à vide) et entre la borne conductrice 32 et la masse 33, l'une de ces bornes reliant l'un des contacts électriquement conducteurs 3 de l'ampoule à vide. La ligne de fuite correspond à la distance la plus courte entre ces parties à la surface de la couche de surmoulage. En fonctionnement normal, les bornes de contact 30 et 32 sont fermées, c'est-à-dire qu'elles sont au même potentiel. Dans ce cas, la ligne de fuite entre la borne 32 et la masse assure l'isolation diélectrique de l'ampoule à vide. Lorsque les bornes de contact 30 et 32 sont ouvertes, l'isolation diélectrique de l'ampoule à vide est assurée entre la borne de contact 30 et la masse, la borne de contact 32 restant au potentiel flottant.
Pour illustrer l'invention, nous allons à présent décrire la réalisation d'un pôle de disjoncteur à vide surmoulé comprenant des ailettes par surmoulage d'un assemblage d'une ampoule à vide et de connexions métalliques à l'aide d'une couche de matériau composite SMC ou BMC obtenue par compression.
Tout d'abord, on réalise une ampoule à vide en assemblant une enceinte en céramique présentant à ses deux extrémités des connexions métalliques. Par exemple, l'ampoule à vide est réalisée en assemblant un corps en alumine émaillée ayant un coefficient de dilatation thermique d'environ 7,5.10~6 0C"1, avec des connexions métalliques en cuivre. Les connexions métalliques sont reliées à des bornes électriquement conductrices, coudées ou non.
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 l'assemblage de l'ampoule à vide et des connexions métalliques.
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 (une rigidité diélectrique supérieure à 8 kV/mm dans la masse (ou dans le volume) ) , un coefficient de dilatation thermique proche de celui de l'ampoule à vide et une contrainte de rupture en flexion perpendiculaire supérieure à 40 Mpa afin que la tenue mécanique de l'ampoule à vide soit assurée, même lorsque l'ampoule à vide subit des ouvertures/fermetures en cours de fonctionnement.
Ces matériaux SMC ou BMC sont choisis parmi les références commerciales disponibles en fonction des propriétés spécifiques que l'on souhaite obtenir.
Il peut s'agir par exemple d'un matériau SMC choisi parmi les matériaux composites fabriquées par la société PERMALI « PMP 321 », « PMP 329 » et « PMP 332 », qui ont un coefficient de dilatation thermique de 24. ICT6 0C"1, une contrainte de rupture en flexion perpendiculaire et une contrainte de rupture en compression perpendiculaire de 140 et 200 MPa, respectivement 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 0C"1, une contrainte de rupture en flexion perpendiculaire et une contrainte de rupture en compression perpendiculaire de 170 et 220 Mpa pour le « PMP 325 », de 120 et 200 MPa pour le « PMP 339 » et de 170 et 220 Mpa pour le « PMP 340 » et une rigidité diélectrique transversale de 12 kV/mm pour « PMP 325 », « PMP 339 » et « PMP 340 » (données fournies 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 0C"1. Ces matériaux sont commercialisés par la société Permali . Dans notre exemple de réalisation, on utilise un matériau du type BMC pour réaliser le surmoulage de l'assemblage de l'ampoule à vide et des connexions métalliques. Ce matériau composite BMC est commercialisé par la société Permali et peut par exemple être choisi parmi les références PERMALI « PP212 », « PP213 » ou « PP252 ». Ce matériau a un coefficient de dilatation thermique de 20. ICT6 0C"1. Ce matériau convient donc pour surmouler une ampoule à vide ayant un coefficient de dilatation thermique de 7,5.1(T6 0C"1. On retire l'assemblage de l'ampoule à vide et des connexions métalliques préchauffé de l'étuve et on le place dans un moule de manière à ce que l'espace entre l'assemblage et le moule puisse être rempli avec le matériau composite BMC pour former un pôle de disjoncteur. 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 BMC « PP 212 ») permette d'obtenir une couche de surmoulage compacte, ayant l'épaisseur souhaitée et présentant éventuellement des ailettes sur la surface externe.
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.
Grâce à la force de compression et à la chaleur diffusée par le chauffage du moule, le matériau composite BMC 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'assemblage surmoulé en l'extrayant du moule et on obtient alors un pôle de disjoncteur .
Eventuellement, le pôle de disjoncteur est ensuite ébavuré .
De manière générale, on réalise un assemblage préalable entre l'ampoule à vide et ses connexions conductrices supérieure et inférieure et on positionne l'assemblage dans un moule. Le moule comporte un noyau, destiné à être positionné à une des extrémités de l'ampoule à vide, au niveau d'une des connexions conductrices, et qui permet, par le moulage, de former la paroi intérieure du pôle de disjoncteur. Après démoulage, on obtient alors un espace 11 délimité par la paroi intérieure du pôle et l'extrémité de l'ampoule à vide (voir la figure) et qui est destiné à recevoir un élément (non représenté) du pôle de disjoncteur. Le moule est ensuite rempli avec des matériaux SMC ou BMC.
Dans le cas d'un moulage en utilisant un matériau SMC ou BMC, les feuilles de SMC ou la masse de BMC sont disposées dans l'empreinte du moule.
Par exemple, l'assemblage de l'ampoule à vide et des connexions supérieure et inférieure est préchauffé à une température d'environ 15O0C. Le moule est quant à lui chauffé entre 130 et 17O0C.
On vient ensuite positionner, par-dessus la matière SMC ou BMC, l'assemblage dans le moule. On termine ensuite de disposer le matériau SMC ou BMC autour de l'assemblage et on ferme le moule. Puis, le matériau SMC ou BMC est compressé en exerçant une pression dans le moule située entre 20 et 100 bars.
Grâce à la pression et à la température du moule, le matériau BMC ou SMC se fluidifie et s'écoule dans le moule en remplissant toutes les formes et recoins complexes de l'empreinte du moule.
Après réticulation du matériau SMC ou BMC, le moule est ouvert et la pièce moulée est éjectée du moule. La pièce est éventuellement ébavurée et laissée à refroidir à l'air. Cette pièce moulée forme un pôle de disjoncteur selon l'invention.
Selon un autre exemple relatif à un moulage en utilisant du matériau BMC, l'assemblage est préchauffé, puis est disposé dans un moule chauffé à 16O0C. Le matériau BMC est injecté dans le moule fermé par pression variant de 30 à 150 bars. Sous l'effet de la chaleur et de la pression exercée, le matériau BMC se fluidifie et, du fait qu'il contient des fibres courtes, va pouvoir facilement s'écouler dans les recoins de l'empreinte du moule. L'utilisation de cette méthode de moulage avec du BMC permet de mouler une pièce ayant une géométrie complexe à un coût réduit.
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 et moins coûteux à mettre en œuvre 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 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 injection ou par compression-transfert du matériau composite BMC, ou par compression 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. Par ailleurs, il est à noter que, contrairement aux pré-imprégnés, les matériaux BMC et SMC peuvent être utilisés pour réaliser des couches de surmoulage de pôle de disjoncteur qui peuvent être installés à l'extérieur. En effet, contrairement aux matériaux BMC et SMC, les pré-imprégnés n'ont pas une bonne résistance à l'absorption de l'humidité et ne doivent donc pas être exposés à l'humidité de l'air ambiant, sous peine de se gorger d'eau par capillarité au niveau des brins de fibres de verre et ainsi de perdre leur propriétés d'isolation diélectrique. Ainsi, l'utilisation de pré-imprégnés nécessite des précautions bien particulières pour que les fibres continues ne soient pas en contact avec l'humidité, ce qui entraine une augmentation du coût final du pôle de disjoncteur .
BIBLIOGRAPHIE
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[3] Brevet japonais P2000-294087 A

Claims

REVENDICATIONS
1. Pôle de disjoncteur (1) comprenant un assemblage, formé d'une ampoule à vide ayant une enceinte (2) en un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique α,i et de deux connexions électriquement conductrices, et une couche de surmoulage (4), appliquée sur l'assemblage, ayant un coefficient de dilatation thermique α2, caractérisé en ce que la couche de surmoulage (4) est en un matériau composite SMC ou BMC ayant un coefficient de dilatation thermique α2 constant et inférieur à 25. ICT6 0C"1, une rigidité diélectrique supérieure à 8 kV/mm et une contrainte de rupture en flexion perpendiculaire supérieure à 40 MPa, ladite couche de surmoulage servant à la fois à isoler électriquement l'assemblage et à assurer la tenue diélectrique et la tenue mécanique de l'assemblage.
2. Pôle de disjoncteur (1) selon la revendication 1, dans lequel le matériau composite SMC ou BMC a une température de fléchissement sous charge (HDT) supérieure à 15O0C.
3. Pôle de disjoncteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le coefficient de dilatation thermique α,i de l'enceinte est inférieur au coefficient de dilatation thermique α2 du matériau composite SMC ou BMC de la couche de surmoulage (4) et est de préférence compris entre 7,5 et 25.10~6 0C"1.
4. Pôle de disjoncteur (1) selon la revendication 3, dans lequel le coefficient de dilatation thermique α2 du matériau composite SMC ou BMC est compris entre 10.1(T6 0C"1 et 20.1(T6 0C"1.
5. Pôle de disjoncteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le coefficient de dilatation thermique α,i de l'enceinte et le coefficient de dilatation thermique α2 du matériau composite SMC ou BMC de la couche de surmoulage (4) sont égaux à +/- 2.10"60C"1 près.
6. Pôle de disjoncteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le matériau composite SMC ou BMC de la couche de surmoulage (4) comprend des fibres végétales.
7. Pôle de disjoncteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la couche de surmoulage (4) est mise en forme sur la surface externe de l'assemblage par compression du matériau composite
SMC ou BMC disposé sur la surface externe de 1' assemblage .
8. Pôle de disjoncteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la couche de surmoulage (4) est mise en forme sur la surface externe de l'assemblage par injection ou par compression- transfert du matériau composite BMC sur la surface externe de l'assemblage.
9. Pôle de disjoncteur selon la revendication 1, dans lequel la couche de surmoulage (4) comprend à la fois un matériau SMC et un matériau
BMC.
10. Procédé de formation d'un pôle de disjoncteur par surmoulage d'un assemblage comprenant une ampoule à vide, ayant une enceinte (2) en un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique α,i, et deux connexions électriquement conductrices, dans une couche de surmoulage (4) en contact avec la surface externe de l'assemblage, ladite couche de surmoulage (4) assurant la tenue mécanique, l'isolation électrique et la tenue diélectrique de l'assemblage, par injection ou par compression-transfert d'un matériau BMC ou par compression d'un matériau BMC ou SMC autour de l'assemblage, le matériau BMC ou SMC utilisé ayant un coefficient de dilatation thermique α2 constant et inférieur à 25. ICT6 0C"1, une rigidité diélectrique supérieure à 8 kV/mm et une contrainte de rupture en flexion perpendiculaire supérieure à 40 MPa.
11. Procédé de formation d'un pôle de disjoncteur selon la revendication 10, dans lequel la couche de surmoulage comprend des ailettes sur sa surface extérieure.
12. Procédé de formation d'un pôle de disjoncteur selon la revendication 10, dans lequel l'injection et la compression-transfert sont obtenues en réalisant les étapes suivantes : a) chauffage d'un moule contenant l'assemblage à surmouler ; b) injection du matériau dans le moule en exerçant une pression jusqu'à obtenir la fluidification du matériau à l'intérieur du moule ; c) réticulation du matériau ; d) retrait de l'assemblage surmoulé du moule .
13. Procédé de formation d'un pôle de disjoncteur selon la revendication 10, dans lequel la compression est obtenue en réalisant les étapes suivantes : a) chauffage du moule ; b) placement du matériau sur les parois internes du moule ; c) placement de l'assemblage à surmouler dans le moule, ledit assemblage étant au préalable chauffé ; d) fermeture du moule et application d'une pression et/ou d'un chauffage dans le moule jusqu'à obtenir la fluidification du matériau SMC ou BMC ; e) réticulation du matériau SMC ou BMC ; f) retrait de l'assemblage surmoulé du moule.
14. Utilisation d'un matériau composite SMC ou BMC ayant un coefficient de dilatation thermique constant et inférieur à 25.10~6 0C"1, une rigidité diélectrique supérieure à 8 kV/mm et une contrainte de rupture en flexion perpendiculaire supérieure à 40 MPa pour assurer la tenue mécanique, la tenue diélectrique et l'isolation électrique d'un assemblage d'un pôle de disjoncteur par la formation d'une couche de surmoulage en ledit matériau composite sur la surface externe de l'assemblage, ledit assemblage comprenant une ampoule à vide et deux connexions électriquement conductrices.
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