FR2504311A1

FR2504311A1 - Repetitive make=and=break switch with silver contacts - of spherical and plane forms allowing compensatory metal transfer and criss=crossed pattern of furrows

Info

Publication number: FR2504311A1
Application number: FR8107602A
Authority: FR
Inventors: Pierre Diard
Original assignee: La Telemecanique Electrique SA
Current assignee: Telemecanique SA
Priority date: 1981-04-15
Filing date: 1981-04-15
Publication date: 1982-10-22
Also published as: FR2504311B1; BE892861A

Abstract

The fixed contact studs are formed of Ag-CdO or Ag-Ni alloy with a preponderance of Ag. The moving contacts are the ends of a bridge impelled by a contact carrier and spring urging the partially spherical ends into contact with the studs. The bridge may be cold-stamped from a thin conductive sheet with edges folded to form a U-section for additional rigidity. The moving contact surfaces are coated with a 20-micron thin film of pure Ag, pref. occupying a pattern of criss-crossed furrows. Currents up to 10 A can be made and broken repeatedly without appreciable degradation of contact quality, some stud alloy being transferred into the furrows to counteract loss of Ag from the moving contact film.

Description

L'invention se rapporte à un interrupteur électrique opérant la fermeture et l'ouverture répétées d'un circuit électrique sous tension, comportant au moins un couple de surfaces de contact, mobiles l'une par rapport à l'autre et sensiblement perpendiculaires à la direction du déplacement relatif, chaque couple de surfaces comprenant une première surface de contact à forte teneur en argent reliée à une première borne, et une seconde surface de contact bombée à forte teneur en argent reliée à une seconde borne. The invention relates to an electrical switch operating the repeated closing and opening of a live electrical circuit, comprising at least a pair of contact surfaces, movable relative to each other and substantially perpendicular to the direction of relative movement, each pair of surfaces comprising a first contact surface with high silver content connected to a first terminal, and a second convex contact surface with high silver content connected to a second terminal.

On connaît déjà des dispositifs d'interrupteurs présentant la constitution mentionnée ci-dessus et dans lesquels la surface bombée du contact mobile et celle du contact fixe sont formées par les surfaces extérieures de deux pastilles de contact à forte teneur en argent, fixées sur un support de contact mobile et respectivement sur un support de contact fixe. There are already known switch devices having the above-mentioned constitution and in which the convex surface of the movable contact and that of the fixed contact are formed by the outer surfaces of two contact pads with a high silver content, fixed on a support. mobile contact and respectively on a fixed contact support.

A de tels dispositifs connus, qui sont très utilisés pour établir et couper des courants industriels, on peut essentiellement reprocher la quantité importante d'argent qu'ils nécessitent pour leur réalisation, ainsi que le coût des opérations nécessaires à la fixation des pastilles sur les supports. To such known devices, which are widely used for establishing and cutting industrial currents, one can essentially criticize the large amount of money they require for their production, as well as the cost of the operations necessary for fixing the pellets to the supports.

Ces désavantages prennent une importance relative croissante lorsque les coupures et les fermetures concernent des circuits auxiliaires de commande ou des circuits de puissance où l'intensité ne dépassera pas une dizaine d'ampères. These disadvantages take on increasing relative importance when the cuts and closings relate to auxiliary control circuits or power circuits where the intensity will not exceed ten amperes.

L'invention se propose par suite de fournir un dispositif interrupteur dont la constitution générale et l'application correspondent à celles mentionnées ci-dessus, mais où des mesures seront prises pour diminuer de façon importante les quantités d'argent nécessaires sans pour autant altérer les propriétés avantageuses fournies par des interrupteurs équipés de contacts connus antérieurement. The invention therefore proposes to provide a switch device whose general constitution and application correspond to those mentioned above, but where measures will be taken to significantly reduce the amounts of money required without altering the advantageous properties provided by switches fitted with previously known contacts.

Selon l'invention, ce résultat est atteint grâce au fait que : la première surface de contact est portée par une pastille de contact à forte teneur en argent fixée sur un premier support conducteur, et que la seconde surface de contact bombée est formée par une mince couche d'argent pur, déposée sur une surface bombée formée sur un second support conducteur en tôle mince. According to the invention, this result is achieved thanks to the fact that: the first contact surface is carried by a contact pad with a high silver content fixed on a first conductive support, and that the second convex contact surface is formed by a thin layer of pure silver, deposited on a curved surface formed on a second conductive support of thin sheet.

On connaît déjà des supports de contact constitués par une feuille métallique emboutie et dans lesquels la surface de contact bombée est recouverte d'une couche d'argent. Contact supports are already known which consist of a stamped metal sheet and in which the convex contact surface is covered with a layer of silver.

Ces pièces de contact sont toutefois réservées à ce jour soit à des appareils disjoncteurs, où le nombre de fermetures et d'ouvertures du circuit électrique est faible, soit à des appareils tels que, par exemple, les blocs de jonction de barres omnibus ou les connecteurs, où ces fermetures et ouvertures sont effectuées par glissement avant la mise sous tension ; dans ces derniers cas les surfaces argentées coopèrent avec d'autres surfaces argentées.These contact parts are however reserved to date either for circuit-breaker devices, where the number of closings and openings of the electrical circuit is low, or to devices such as, for example, busbar terminal blocks or connectors, where these closings and openings are made by sliding before energizing; in the latter cases the silver surfaces cooperate with other silver surfaces.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après. The invention will be better understood with the aid of the description below.

Au dessin annexé
La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale par un plan PP' d'un dispositif interrupteur
La figure 2 représente une vue agrandie d'une région du dispositif selon la figure 1 coupée par le plan QQ' ;
La figure 3 montre une vue de dessous agrandie de la région de contact illustrée à la figure 2
La figure 4 illustre une vue de côté de la pièce de contact mobile coupée par le plan QQ' ;
La figure 5 représente un second mode de réalisa tion du dispositif interrupteur ; et,
La figure 6 représente un troisième mode de réalisation du dispositif interrupteur.In the attached drawing
FIG. 1 represents a view in longitudinal section through a plane PP ′ of a switch device
FIG. 2 represents an enlarged view of a region of the device according to FIG. 1 cut by the plane QQ ';
Figure 3 shows an enlarged bottom view of the contact region illustrated in Figure 2
FIG. 4 illustrates a side view of the movable contact piece cut by the plane QQ ';
FIG. 5 represents a second embodiment of the switch device; and,
FIG. 6 represents a third embodiment of the switch device.

Un dispositif interrupteur (1) conforme à l'invention et visible à la figure 1 comprend un corps ou boîtier (2) sur lequel sont disposés par exemple deux supports conducteurs (3, 4), reliés à deux bornes non représentées et équipés chacun d'une pastille de contact fixe (5) respectivement (6). Ces pastilles de contact fixe à forte teneur en argent sont, de façon connue, constituées soit par un mélange comprenant de 70% à 95% d'argent et de 30% à 5% d'oxyde de cadmium, soit par un mélange comprenant au moins 85% d'argent et de 0,1% à 15% de nickel. A switch device (1) according to the invention and visible in Figure 1 comprises a body or housing (2) on which are arranged for example two conductive supports (3, 4), connected to two terminals not shown and each equipped with 'a fixed contact pad (5) respectively (6). These fixed contact pads with a high silver content are, in known manner, constituted either by a mixture comprising from 70% to 95% of silver and from 30% to 5% of cadmium oxide, or by a mixture comprising at minus 85% silver and 0.1% to 15% nickel.

L'épaisseur (h) de la pastille sera de préférence comprise entre 0,1 et 1 mm, la surface de contact (19) de la pastille étant de préférence lisse et pouvant prendre une forme plane ou légèrement convexe, voir figure 2. The thickness (h) of the pellet will preferably be between 0.1 and 1 mm, the contact surface (19) of the pellet being preferably smooth and able to take a flat or slightly convex shape, see FIG. 2.

Le contact mobile est constitué à la figure 1 par un pont de contact (7) qui est associé dans sa région centrale (8) à un porte contact (9), mobile en direction F, à l'aide d'un ressort de pression de contact (10). La direction G du mouvement relatif des contacts est parallèle à F et sensiblement perpendiculaire à la surface (19). The movable contact is formed in Figure 1 by a contact bridge (7) which is associated in its central region (8) with a contact carrier (9), movable in direction F, using a pressure spring contact (10). The direction G of the relative movement of the contacts is parallel to F and substantially perpendicular to the surface (19).

Ce pont de contact est obtenu par déformation à froid par exemple par emboutissage d'une feuille mince constituée par un matériau conducteur suffisamment rigide, tel que l'un de ceux qui appartiennent à la famille des métaux et alliages cuivreux, en particulier ceux de ces matériaux aptes à présenter un durcissement structural. This contact bridge is obtained by cold deformation, for example by stamping a thin sheet made of a sufficiently rigid conductive material, such as one of those which belong to the family of copper metals and alloys, in particular those of these materials capable of exhibiting structural hardening.

La région centrale de ce pont de contact peut également présenter des bords repliés (11, 12) qui en améliorent la rigidité, voir aussi figure 4. Les extrémités opposées (13, 14) de ce pont de contact présentent des formes bombées (15) respectivement (16), dont les surfaces convexes (17 et 18) sont dirigées vers les pastilles de contact fixes et sont placées en regard de celles-ci. The central region of this contact bridge can also have folded edges (11, 12) which improve its rigidity, see also FIG. 4. The opposite ends (13, 14) of this contact bridge have domed shapes (15). respectively (16), the convex surfaces (17 and 18) of which are directed towards and are positioned opposite the fixed contact pads.

Ces surfaces convexes qui peuvent ne présenter qu'une simple courbure R1, comportent de préférence une double courbure R1, R2, ainsi qu'on le voit à la figure 2, et sont recouvertes par une mince couche d'argent pur (20) déposée, par exemple, par voie électrolytique; si ce procédé de dépôt de la couche a été choisi, l'ensemble du pont sera éventuellement argenté, mais on peut également ne déposer que des couches d'argent localisées sur les surfaces bombées. These convex surfaces which may have only a single curvature R1, preferably have a double curvature R1, R2, as can be seen in FIG. 2, and are covered by a thin layer of pure silver (20) deposited , for example, electrolytically; if this layer deposition method has been chosen, the entire bridge will possibly be silver, but it is also possible to deposit only silver layers located on the curved surfaces.

Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, les surfaces convexes (17, 18) sont lisses, mais des surfaces bombées (18) comportant des stries (21) et recouvertes ensuite d'une mince couche d'argent (20) telles que celle montrée en (21) aux figures 2 et 3 seront de préférence utilisées. In the embodiment illustrated in FIG. 1, the convex surfaces (17, 18) are smooth, but curved surfaces (18) comprising ridges (21) and then covered with a thin layer of silver (20) such that that shown in (21) in Figures 2 and 3 will preferably be used.

L'épaisseur (e) de la couche d'argent sera avantageusement comprise entre 10 pm et 70 Um et de préférence voisine de 20 Um ; toutefois des épaisseurs variant de 1 tim à iQO pm peuvent être justifiées par des applications particulières. The thickness (e) of the silver layer will advantageously be between 10 μm and 70 μm and preferably close to 20 μm; however, thicknesses varying from 1 tim to iQO pm may be justified by particular applications.

Le mode de mise en oeuvre de l'invention représenté à la figure 1, porte sur un dispositif interrupteur à double coupure, mais peut également être appliqué à un interrupteur à simple coupure. Dans ce dernier cas (voir figure 5) la surface de contact mobile argentée (22), de la surface bombée (34) analogue à la précédente (21) est portée par un bras (23) monté de préférence sur un pivot (24) et est reliée à l'une des bornes, soit par le pivot lui-même, soit par une tresse ou une lame souple telle que (25). Ce contact mobile coopère ici encore avec la surface (26) d'une pastille de contact fixe (27), analogue à la pastille précédente (19). The embodiment of the invention shown in FIG. 1 relates to a double-break switch device, but can also be applied to a single-break switch. In the latter case (see FIG. 5) the silver mobile contact surface (22), of the convex surface (34) similar to the previous one (21) is carried by an arm (23) preferably mounted on a pivot (24) and is connected to one of the terminals, either by the pivot itself, or by a braid or a flexible blade such as (25). This movable contact here again cooperates with the surface (26) of a fixed contact pad (27), similar to the previous pad (19).

Dans les deux modes de mise en oeuvre qui viennent d'être présentés, le contact mobile, représenté par la couche d'argent déposée sur la surface convexe, effectuera au moins, au moment du contact, un mouvement de fermeture (G) ou (J) sensiblement perpendiculaire à la surface de contact (19) respectivement (26) de la pastille de contact fixe (5) respectivement (27). In the two modes of implementation which have just been presented, the movable contact, represented by the silver layer deposited on the convex surface, will carry out at least, at the time of contact, a closing movement (G) or ( J) substantially perpendicular to the contact surface (19) respectively (26) of the fixed contact pad (5) respectively (27).

Les essais effectués sur des contacteurs équipés d'interrupteurs tels que ceux qui viennent d'être décrits ont montré que des courants d'une intensité nominale inférieure à 10 A pouvaient être établis et coupés un grand nombre de fois sans altération notable de la qualité des contacts. Tests carried out on contactors fitted with switches such as those which have just been described have shown that currents with a nominal current of less than 10 A can be established and cut a large number of times without appreciable deterioration in the quality of the contacts.

En particulier, lorsque la surface du contact mobile est striée, une certaine quantité de métal de la pastille de contact est transportée en cours de travail dans ces stries, et compense la perte d'argent subie par la couche déposée. In particular, when the surface of the movable contact is striated, a certain amount of metal from the contact pad is transported during work in these ridges, and compensates for the loss of silver undergone by the deposited layer.

Les dimensions de ces stries et leur écartement sont déterminés par voie expérimentale. The dimensions of these streaks and their spacing are determined experimentally.

Dans les dispositifs décrits précédemment, les surfaces bombées et argentées sont portées par un support mobile, mais l'interrupteur, objet de l'invention, peut être mis en oeuvre lorsque cette surface bombée argentée constitue au contraire la surface de contact fixe, ainsi qu'on le voit à la figure 6, où le contact fixe est représenté par une surface d'argent pur (33) déposée sur une surface bombée (35) appartenant à un support fixe (32) formé par emboutissage d'une tôle mince, tandis que la surface de contact mobile (31) est portée par une pastille de contact mobile (30), à forte teneur en argent, fixée sur un levier mobile (29), l'ensemble représentant un interrupteur à simple coupure ; un interrupteur à double coupure utilisant un pont de contact mobile équipé de pastilles de contact peut également coopérer avec deux surfaces bombées argentées fixes telles que (33). In the devices described above, the curved and silver surfaces are carried by a mobile support, but the switch, object of the invention, can be implemented when this curved silver surface constitutes on the contrary the fixed contact surface, as well as 'we see in Figure 6, where the fixed contact is represented by a pure silver surface (33) deposited on a curved surface (35) belonging to a fixed support (32) formed by stamping a thin sheet, while the movable contact surface (31) is carried by a movable contact pad (30), with a high silver content, fixed on a movable lever (29), the assembly representing a single-break switch; a double break switch using a movable contact bridge equipped with contact pads can also cooperate with two fixed silver curved surfaces such as (33).

Dans les exemples représentés aux figures 1, 5 et 6 les surfaces bombées peuvent également être striées pour bénéficier des avantages mentionnés ci-dessus. In the examples shown in FIGS. 1, 5 and 6, the curved surfaces can also be striated in order to benefit from the advantages mentioned above.

Le transport d'argent qui a été mentionné cidessus peut avantageusement être amélioré en communiquant aux surfaces qui viennent d'entrer en contact au moment de la fermeture, un léger déplacement relatif parallèlement à elles-mêmes; un tel mouvement peut être communiqué soit de façon connue en soi par la coopération de portions de surfaces placées sur le porte-contact (9) et respectivement dans la région centrale (8) du pont (7), soit encore grâce au fait que le pont de contact présente une flexibilité telle, que la pression de contact provoque ce léger mouvement relatif entre les surfaces en contact lorsque le pont de contact se déforme légèrement. The transport of money which has been mentioned above can advantageously be improved by communicating to the surfaces which have just come into contact at the time of closure, a slight relative displacement parallel to themselves; such a movement can be communicated either in a manner known per se by the cooperation of portions of surfaces placed on the contact carrier (9) and respectively in the central region (8) of the bridge (7), or also thanks to the fact that the The contact bridge has such flexibility that the contact pressure causes this slight relative movement between the contacting surfaces when the contact bridge slightly deforms.

Claims

REVENDICATIONS

1- Interrupteur électrique opérant la fermeture et l'ouverture répétées d'un circuit électrique sous tension comportant au moins un couple de surfaces de contact, mobiles l'une par rapport à l'autre et sensiblement perpendiculaires à la direction du déplacement relatif, chaque couple de surfaces comprenant une première surface de contact à forte teneur en argent reliée à une première borne et une seconde surface de contact bombée à forte teneur en argent reliée à une seconde borne, caractérisé en ce que la première surface de contact (19) respectivement (26) r-espectivement (31) est portée par une pastille de contact (5) respectivement (27) respectivement (30) fixée sur un premier support conducteur (3) respectivement (28) respectivement (29), et que la seconde surface de contact bombée est constituée par une mince couche d'argent pur (20, 22, 33) déposée sur une surface bombée (18) respectivement (34) respectivement (35) formée sur un second support conducteur en tôle mince (7) respectivement (23) respectivement (32). 1- Electric switch operating the repeated closing and opening of a live electrical circuit comprising at least a couple of contact surfaces, movable relative to each other and substantially perpendicular to the direction of relative movement, each pair of surfaces comprising a first contact surface with high silver content connected to a first terminal and a second domed contact surface with high silver content connected to a second terminal, characterized in that the first contact surface (19) respectively (26) respectively (31) is carried by a contact pad (5) respectively (27) respectively (30) fixed on a first conductive support (3) respectively (28) respectively (29), and that the second surface of curved contact consists of a thin layer of pure silver (20, 22, 33) deposited on a curved surface (18) respectively (34) respectively (35) formed on a second conductive support of thin sheet (7) respec respectively (23) respectively (32).

2- Interrupteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la surface bombée (18) porte des stries (21), la couche d'argent (20) étant déposée sur cette surface striée. 2- Switch according to claim 1 characterized in that the curved surface (18) carries ridges (21), the silver layer (20) being deposited on this striated surface.

3- Interrupteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier support conducteur (7) respectivement (23) est mobile. 3- Switch according to claim 1 or 2, characterized in that the first conductive support (7) respectively (23) is movable.

4- Interrupteur selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le premier support conducteur (32) est fixe. 4- Switch according to claim 1 or 2 characterized in that the first conductive support (32) is fixed.

5- Interrupteur selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le support de contact mobile (7) est un pont de contact à double coupure. 5- Switch according to one of claims 1 to 4 characterized in that the movable contact support (7) is a double break contact bridge.

6- Interrupteur selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le support de contact mobile est un levier (23) de contact à simple coupure. 6- Switch according to one of claims 1 to 5 characterized in that the movable contact support is a contact lever (23) with single break.

7- Interrupteur selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la couche d'argent (20) possède une épaisseur comprise entre 1 pm et 100 pm et plus avantageuse ment comprise entre 10 pm et 70 ijm 7- Switch according to one of claims 1 to 6 characterized in that the silver layer (20) has a thickness between 1 pm and 100 pm and more advantageously between 10 pm and 70 ijm

8- Interrupteur selon la revendication 7 caractérisé en ce que la couche d'argent possède de préférence une épaisseur voisine de 20 pm. 8- Switch according to claim 7 characterized in that the silver layer preferably has a thickness close to 20 µm.

9- Interrupteur selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la pastille de contact (5) respectivement .27) respectivement (30) comprend au moins 85% d'argent et de 0,1% à 15% de nickel. 9- Switch according to one of claims 1 to 8 characterized in that the contact pad (5) respectively .27) respectively (30) comprises at least 85% silver and 0.1% to 15% nickel .

10- Interrupteur selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la pastille de contact (5) respectivement (27) respectivement (30) comprend au moins de 70% à 95% d'argent et de 30% à 5% d'oxyde de cadmium. 10- Switch according to one of claims 1 to 8 characterized in that the contact pad (5) respectively (27) respectively (30) comprises at least 70% to 95% silver and 30% to 5% cadmium oxide.

11- Interrupteur selon l'une des revendications 9 ou 10 caractérisé en ce que la pastille de contact (5) respectivement (27) respectivement (30), possède une épaisseur (h) comprise entre 0,1 mm et 1 mm. 11- Switch according to one of claims 9 or 10 characterized in that the contact pad (5) respectively (27) respectively (30), has a thickness (h) between 0.1 mm and 1 mm.

12- Interrupteur selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que la couche d'argent pur (20) est déposée sur la surface bombée par voie électrolytique. 12- Switch according to one of claims 1 to 11 characterized in that the layer of pure silver (20) is deposited on the curved surface by electrolytic means.

13- Interrupteur selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que celui-ci est disposé dans un contacteur, relais ou appareil de coupure à commande manuelle établissant et coupant des courants inférieurs à 10 A. 13- Switch according to one of claims 1 to 12 characterized in that it is arranged in a contactor, relay or cut-off device with manual control establishing and cutting currents less than 10 A.

14- Interrupteur selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que des moyens, indifféremment placés sur le pont de contact, ou aptes à conférer à celuici une certaine flexibilité, sont prévus pour donner aux surfaces qui viennent d'entrer en contact un faible mouvement relatif parallèlement à elles-mêmes, ce mouvement favorisant un transport d'une certaine quantité d'argent de la pastille de contact vers la surface argentée, en particulier dans la région des stries qu'elle peut présenter. 14- Switch according to one of claims 1 to 13, characterized in that means, indifferently placed on the contact bridge, or capable of giving it a certain flexibility, are provided to give the surfaces which have just come into contact a small relative movement parallel to themselves, this movement promoting the transport of a certain amount of silver from the contact patch to the silver surface, in particular in the region of the streaks that it may have.