FR3012662A1

FR3012662A1 - Appareil de commutation electrique de courant continu bidirectionnel comportant de petits aimants permanents sur des elements lateraux ferromagnetiques et un ensemble de plaques de sectionnement d'arc

Info

Publication number: FR3012662A1
Application number: FR1458997A
Authority: FR
Inventors: Mark Allan Juds; Xin Zhou; Amogh Vilas Kank; Paul Jason Rollmann
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2015-05-01
Also published as: GB201418983D0; CA2860538A1; CN104599915A; DE102014015061A1; GB2521731A; JP6444103B2; CN104599915B; US20150114934A1; MX2014013236A; GB2521731B; AU2014216055A1; US9343251B2; JP2015088477A; DE102014015061B4; AU2014216055B2; BR102014025095A2; MX353788B

Abstract

Appareil de commutation électrique (2) pour une commutation et une interruption de courant continu (DC) bidirectionnel comporte des contacts séparables (4), un mécanisme d'actionnement (6) pour ouvrir et fermer les contacts, et une boîte de soufflage (8). La boîte de soufflage comporte deux éléments latéraux ferromagnétiques (10), ayant chacun un premier côté (12, 18) et un deuxième côté opposé (14, 20), le premier côté d'un deuxième élément latéral ferromagnétique (16) faisant face au premier côté (18) d'un premier élément latéral ferromagnétique (10), un premier aimant permanent (22) disposé sur le premier côté du premier élément latéral, un deuxième aimant permanent (24) disposé sur le premier côté du deuxième élément latéral, et un ensemble unique (26) d'une pluralité de plaques de sectionnement d'arc (28) disposé entre les aimants permanents. Les aimants permanents ont une taille substantiellement plus petite que celle de chacun des éléments latéraux. La boîte de soufflage est divisée en deux chambres à arc (30, 32) dont chacune est destinée à une direction correspondante de circulation de courant continu à travers les contacts.

Description

APPAREIL DE COMMUTATION ÉLECTRIQUE DE COURANT CONTINU BIDIRECTIONNEL COMPORTANT DE PETITS AIMANTS PERMANENTS SUR DES ÉLÉMENTS LATÉRAUX FERROMAGNÉTIQUES ET UN ENSEMBLE DE PLAQUES DE SECTIONNEMENT D'ARC ARRIÈRE-PLAN Domaine Le concept divulgué concerne globalement un appareil de commutation électrique et, plus particulièrement, un appareil de commutation électrique de courant continu bidirectionnel, tel que, par exemple, des disjoncteurs comportant une boîte de soufflage.

Informations d'Arrière-plan Des appareils de commutation électrique utilisant des contacts séparables exposés à l'air peuvent être structurés pour ouvrir un circuit de puissance transportant un courant important. Ces appareils de commutation électrique, tels que, par exemple, des disjoncteurs, subissent typiquement une formation d'arc à mesure que les contacts se séparent et incorporent communément des boîtes de soufflage pour aider à éteindre l'arc. De telles boîtes de soufflage comprennent typiquement une pluralité de plaques électriquement conductrices maintenues espacées autour des contacts séparables par un logement électriquement isolant. L'arc est transféré vers les plaques d'arc où il est étiré et refroidi jusqu'à ce qu'il s'éteigne. Typiquement, des disjoncteurs à boîtier moulé (MCCB) ne sont pas conçus spécifiquement pour une utilisation dans des applications à courant continu (DC). Lorsqu'on cherche à appliquer des MCCB à courant alternatif (AC) classiques dans des applications à courant continu, plusieurs pôles sont reliés électriquement en série pour obtenir la performance d'interruption ou de commutation requise sur la base de la tension continue de système et du courant continu de système souhaités. L'un des défis de l'interruption de courant continu est d'entraîner l'arc dans la chambre d'interruption d'arc, 5 spécifiquement à des niveaux de courant relativement faibles. Certains dispositifs de commutation de courant continu existants utilisent des aimants permanents pour entraîner l'arc dans les plaques de sectionnement d'arc. Cependant, soit ils assurent uniquement une interruption de 10 courant unidirectionnel, soit ils sont relativement grands à cause de l'utilisation de deux chambres à arc séparées dans le but d'obtenir une performance bidirectionnelle. Une amélioration peut être apportée à l'appareil de commutation électrique de courant continu bidirectionnel. 15 RÉSUMÉ Ces besoins et d'autres besoins sont satisfaits par des modes de réalisation du concept divulgué dans lequel un appareil de commutation électrique est destiné à 20 l'interruption et la commutation de courant continu bidirectionnel. L'appareil de commutation électrique comprend : des contacts séparables ; un mécanisme d'actionnement structuré pour ouvrir et fermer les contacts séparables ; et une boîte de soufflage comprenant : un 25 premier élément latéral ferromagnétique ayant un premier côté et un deuxième côté opposé, un deuxième élément latéral ferromagnétique ayant un premier côté et un deuxième côté opposé, le premier côté du deuxième élément latéral ferromagnétique faisant face au premier côté du 30 premier élément latéral ferromagnétique, un premier aimant permanent disposé sur le premier côté du premier élément latéral ferromagnétique, un deuxième aimant permanent disposé sur le premier côté du deuxième élément latéral ferromagnétique, et un ensemble unique d'une pluralité de 35 plaques de sectionnement d'arc disposées entre les premier et deuxième aimants permanents, où la taille des premier et deuxième aimants permanents est substantiellement plus petite que celle de chacun des premier et deuxième éléments latéraux ferromagnétiques, où la boîte de soufflage est divisée en deux chambres à arc, et où chacune des deux chambres à arc est destinée à une direction correspondante de circulation de courant continu à travers les contacts séparables. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Une compréhension complète du concept divulgué peut être obtenue à partir de la description suivante des modes de réalisation préférés, lorsqu'elle est lue conjointement avec les dessins annexés, dans lesquels : La Figure 1 représente une vue isométrique d'une boîte de soufflage de disjoncteur comportant des aimants permanents relativement petits sur des parois latérales ferromagnétiques et un ensemble de plaques de sectionnement d'arc conformément à des modes de réalisation du concept divulgué.

La Figure 2A représente une vue isométrique d'une partie de la boîte de soufflage de la Figure 1, dans laquelle les plaques de sectionnement d'arc sont des plaques de sectionnement d'arc non magnétiques. La Figure 2B représente une vue isométrique d'une partie d'une autre boîte de soufflage comportant l'un de deux aimants permanents, l'une de deux parois latérales ferromagnétiques, et une partie magnétique d'une pluralité de plaques de sectionnement d'arc composites conformément à un mode de réalisation du concept divulgué.

La figure 3 représente un tracé de champ magnétique par analyse par éléments finis pour une structure antérieure d'aimant permanent et de paroi latérale ferromagnétique droite montrant l'emplacement d'un point zéro magnétique et une ligne d'inversion de champ magnétique.

La Figure 4 représente un tracé de champ magnétique par analyse par éléments finis pour la boîte de soufflage de disjoncteur de la Figure 2A montrant que l'emplacement du point zéro magnétique et la ligne d'inversion de champ magnétique sont déplacés vers la droite par rapport au tracé de la Figure 3. La Figure 5 représente un tracé de champ magnétique par analyse par éléments finis pour la boîte de soufflage de la Figure 2B montrant que l'emplacement du point zéro magnétique et la ligne d'inversion de champ magnétique sont déplacés vers la droite par rapport au tracé de la Figure 3. La Figure 6 représente une vue en plan simplifiée de la boîte de soufflage de la Figure 2A.

La Figure 7 représente une vue en plan simplifiée de la boîte de soufflage de la Figure 2B. La Figure 8 représente une vue isométrique d'une boîte de soufflage comportant des aimants permanents relativement petits sur des parois latérales ferromagnétiques, une paroi arrière ferromagnétique et un ensemble de plaques de sectionnement d'arc composites conformément à un mode de réalisation du concept divulgué. La Figure 9 représente une vue en plan simplifiée de la boîte de soufflage de la Figure 8.

La Figure 10 représente un tracé de champ magnétique pour la boîte de soufflage de la Figure 8 sauf que c'est avec des plaques de sectionnement d'arc non magnétiques où il n'y a pas de zéro magnétique et il n'y a pas d'inversion de champ magnétique conformément à un mode de réalisation du concept divulgué. La Figure 11 représente un tracé de champ magnétique pour la boîte de soufflage de la Figure 8, dans lequel il n'y a pas de zéro magnétique et il n'y a pas d'inversion de champ magnétique.35 DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Comme employé ici, le terme « nombre » signifie un ou un nombre entier supérieur à un (c'est-à-dire, une pluralité).

Comme employé ici, l'énoncé que deux ou plusieurs parties sont « reliées » ou « couplées » ensemble signifie que les parties sont assemblées soit directement ou assemblées par l'intermédiaire d'une ou de plusieurs partie(s) intermédiaire(s).

Le concept divulgué utilise un agencement d'aimants permanents et une structure unique de contact à ouverture pour obtenir une capacité d'interruption et de commutation de courant continu (DC) bidirectionnel, y compris à des niveaux de courant relativement faibles. Ceci permet d'améliorer l'orientation du champ magnétique qui entraîne un arc dans l'une de deux chambres à arc (en fonction de la direction de courant continu) et sectionne l'arc. En se référant à la Figure 1, un appareil de commutation électrique, tel que le disjoncteur 2 à titre d'exemple, est destiné à une commutation et une interruption de courant continu bidirectionnel. Le disjoncteur 2 comporte des contacts séparables 4, un mécanisme d'actionnement 6 structuré pour ouvrir et fermer les contacts séparables 4, et une boîte de soufflage 8.

Dans cet exemple, les contacts séparables 4 représentent une structure unique de contact à ouverture. La boîte de soufflage 8 comporte un premier élément latéral ferromagnétique 10 (par exemple, sans limitation, de l'acier) ayant un premier côté 12 et un deuxième côté opposé 14, et un deuxième élément latéral ferromagnétique 16 (par exemple, sans limitation, de l'acier) ayant un premier côté 18 et un deuxième côté opposé 20. Le premier côté 18 du deuxième élément latéral ferromagnétique 16 fait face au premier côté 12 du premier élément latéral ferromagnétique 10. Un premier aimant permanent 22 est disposé sur le premier côté 12 du premier élément latéral ferromagnétique 10, et un deuxième aimant permanent 24 est disposé sur le premier côté 18 du deuxième élément latéral ferromagnétique 16. Un ensemble unique 26 d'une pluralité de plaques de sectionnement d'arc 28 est disposé entre les premier et deuxième aimants permanents 22, 24, qui ont substantiellement une taille plus petite (comme cela est mieux représenté dans les Figures 2A et 2B) que celle de chacun des premier et deuxième éléments latéraux ferromagnétiques 10, 16. La boîte de soufflage 8 est divisée en deux chambres à arc 30, 32, dont chacune est destinée à une direction correspondante de circulation de courant continu à travers les contacts séparables 4. La Figure 2A montre une partie de la boîte de soufflage 8 de la Figure 1, comportant l'élément latéral ferromagnétique 10, l'aimant permanent relativement petit 22 et les plaques de sectionnement d'arc 28, qui sont réalisées en un matériau non magnétique. La Figure 2B montre une partie d'une autre boîte de soufflage 8' (comme cela est mieux représenté dans la Figure 7) comportant le premier aimant permanent 22, le premier élément latéral ferromagnétique 10, et une partie magnétique 64 d'une pluralité de plaques de sectionnement d'arc composites 28". Comme le montre la Figure 7, les premier et deuxième aimants permanents 22, 24 et les premier et deuxième éléments latéraux ferromagnétiques 10, 16 sont recouverts d'une isolation électrique 34 pour empêcher un court-circuit de la colonne d'arc. Les éléments latéraux ferromagnétiques 10, 16 et les aimants permanents 22, 24 sont électriquement conducteurs et sont électriquement isolés pour maintenir la tension d'arc et pour obtenir une interruption. Dans le cas contraire, le courant électrique d'arc va se déplacer dans l'élément ferromagnétique électriquement conducteur (par exemple, sans limitation, de l'acier) et les matériaux d'aimants permanents et la tension d'arc va diminuer de manière significative et l'interruption ne sera pas obtenue. Les plaques de sectionnement d'arc 28 (Figure 1) peuvent être des plaques de sectionnement d'arc non magnétiques 28' (Figure 6) ou peuvent être des plaques de sectionnement d'arc composites 28" (Figure 7) avec une partie magnétique intermédiaire 64 (par au carbone). Les plaques de sectionnement d'arc la Figure 6, sont non magnétiques ; dans le cas contraire, le champ magnétique provenant des premier et deuxième aimants permanents 22, 24 sera réduit de manière significative dans la zone des plaques de sectionnement d'arc 28'. Il est important que le champ magnétique dans la zone de plaques de sectionnement d'arc soit suffisamment grand pour déplacer l'arc dans les plaques de sectionnement 28', sectionner l'arc et maintenir l'arc dans celles-ci pour obtenir l'interruption de courant. En variante, comme le montre la Figure 7, les plaques de sectionnement d'arc 28" sont réalisées avec la partie magnétique intermédiaire 64, qui augmente le champ magnétique dans la zone de plaques de sectionnement d'arc et sur les contacts séparables 4 fermés (Figure 1). La Figure 3 montre un tracé de champ magnétique par analyse par éléments finis 40 pour une structure antérieure de paroi latérale ferromagnétique droite et d'aimant permanent (non représentée). Le tracé comporte un emplacement d'un point zéro magnétique 42 et une ligne d'inversion de champ magnétique 44. Ici, le point zéro 42 et l'inversion de champ 44 sont relativement beaucoup plus proches des contacts séparables fermés 46 et des plaques de sectionnement d'arc 50. Dans les cas où la taille de colonne d'arc est très grande à des niveaux de courant relativement élevés, l'arc peut croiser le point zéro 42 et entrer dans le champ inversé, qui tire l'arc loin des plaques de sectionnement d'arc 50. limitation, réalisée en acier magnétique ; de exemple, l'acier 28' de sans Les configurations d'aimants permanents relativement petit (Figures 1 et 2A-2B) et relativement grand (Figure 3) ont toutes deux des aimants permanents qui dirigent le champ magnétique vers les éléments latéraux ferromagnétiques. Dans la Figure 3, un aimant permanent relativement grand 51 amène le champ magnétique à entrer dans un élément latéral ferromagnétique 52, et à revenir dans une zone de contact à partir d'un matériau ferromagnétique 53 sur le côté gauche (par rapport à la Figure 3) et à partir de l'air sur le côté droit (par rapport à la Figure 3). Par conséquent, le point zéro magnétique 42 est le point où les champs se rencontrent. Si la géométrie a été parfaitement symétrique, alors le point zéro magnétique 42 serait au centre de l'aimant permanent 51. Cependant, le matériau ferromagnétique 53 amène le point zéro magnétique 42 à être légèrement vers la droite du centre (vers la droite des contacts séparables fermés 46). Il y a également une deuxième inversion de champ magnétique 54 (par exemple, une boucle relativement petite de flux) au niveau du bord gauche (par rapport à la Figure 3) de l'aimant permanent 51 qui amène l'arc à s'arrêter à cette position, et qui garde l'arc dans les plaques de sectionnement d'arc 50 afin de maintenir une tension d'arc relativement élevée et d'obtenir une interruption de courant. La Figure 4 montre un tracé de champ magnétique par analyse par éléments finis 64 pour la boîte de soufflage 8 de la Figure 2A. L'emplacement du point zéro magnétique 60 et la ligne d'inversion de champ magnétique 62 sont 30 déplacés vers la droite par rapport à la Figure 4. De manière plus spécifique, le point zéro magnétique 60 et l'inversion de champ magnétique 62 sont disposés loin des contacts séparables 4 fermés et sont disposés plus loin des plaques de sectionnement d'arc 28. Les aimants permanents 35 22, 24 (Figure 1) forment le champ magnétique et forcent le point zéro de champ magnétique 60 et l'inversion de champ magnétique 62 loin des plaques de sectionnement d'arc 28, et augmentent une amplitude du champ magnétique à proximité des contacts séparables 4 fermés. Le champ magnétique tire un arc amorcé entre les contacts séparables 4 lors d'un déplacement d'une position fermée de ceux-ci vers une position ouverte de ceux-ci vers les plaques de sectionnement d'arc 28, indépendamment d'une direction initiale de déplacement de l'arc. En se référant à nouveau à la Figure 1, les aimants permanents 22, 24 amènent le champ magnétique à entrer dans l'un des éléments latéraux ferromagnétiques respectifs 10, 16 et à revenir dans une zone des contacts séparables 4 fermés à partir de l'air sur un côté et à partir de l'autre élément latéral ferromagnétique 10 ou 16 sur l'autre côté.

Les aimants permanents 22, 24 sont situés au niveau des premiers bords 11, 17 des éléments latéraux ferromagnétiques 10, 16, respectivement, distaux par rapport aux contacts séparables 4. Une extension des éléments latéraux ferromagnétiques 10, 16 vers les contacts séparables 4 amène le champ magnétique à être dirigé vers un aimant correspondant des aimants permanents 22, 24. Le point zéro magnétique 60 (Figure 4) est situé approximativement au niveau d'un deuxième bord opposé 61 des éléments latéraux ferromagnétiques 10, 16 distal par rapport aux contacts séparables 4. La deuxième inversion de champ magnétique 62 approximativement au niveau des premiers bords 11, 17 des éléments latéraux ferromagnétiques 10, 16 amène un arc amorcé entre les contacts séparables 4 à s'arrêter au niveau des premiers bords 11 ou 17. Le champ magnétique augmente approximativement au niveau d'un côté des contacts séparables 4 distal par rapport au deuxième bord opposé 61 des éléments latéraux ferromagnétiques 10, 16 dans la position fermée des contacts séparables 4. Le champ magnétique amène l'arc à se déplacer vers les plaques de sectionnement d'arc 28.

Le concept divulgué utilise les aimants permanents relativement petits 22, 24 sur les éléments latéraux ferromagnétique respectifs 10, 16 de la boîte de soufflage 8 formant les deux chambres à arc 30, 32 et utilise les 5 plaques de sectionnement d'arc 28' qui sont non magnétiques (Figure 6) ou des plaques de sectionnement d'arc composites 28" avec la partie magnétique intermédiaire 64 (Figure 7) pour améliorer l'amplitude et l'orientation du champ magnétique qui entraîne l'arc dans les plaques de 10 sectionnement d'arc 28, 28' , 28". L'orientation de champ magnétique améliorée force le point zéro de champ magnétique et l'inversion de champ loin des boîtes de soufflage 8, 8', et augmente l'amplitude du champ magnétique à proximité des contacts séparables 4 fermés 15 (Figure 1) (par exemple, où l'arc est déclenché lorsque les contacts commencent initialement à se séparer). Ceci permet au champ magnétique de tirer l'arc vers les plaques de sectionnement d'arc 28, 28', 28" indépendamment de la direction initiale de déplacement d'arc. 20 Les aimants permanents relativement petits 22, 24 de la Figure 1 amènent le champ magnétique à entrer dans l'un des éléments latéraux ferromagnétiques 10, 16, et à revenir dans la zone de contact à partir de l'air sur le côté gauche (par rapport à la Figure 1) et à partir de l'élément 25 latéral ferromagnétique sur le côté droit (par rapport à la Figure 1). Les aimants permanents 22, 24 sont situés au niveau des bords gauches 11, 17 (par rapport à la Figure 1) des éléments latéraux ferromagnétiques 10, 16. Par conséquent, les éléments latéraux ferromagnétiques 10, 16 30 s'étendant vers la droite (par rapport à la Figure 1) amènent le champ magnétique à être dirigé vers les aimants permanents 22, 24 vers la gauche (par rapport à la Figure 1), et le zéro magnétique 60 est situé presque au niveau du bord droit 61 (par rapport à la Figure 1) des éléments 35 latéraux ferromagnétiques 10, 16. Il y a également la deuxième inversion de champ magnétique 62 (par exemple, une boucle de flux relativement petite) au niveau des bords gauches 11 ou 17 (par rapport à la Figure 1) des aimants permanents 22 ou 24, respectivement, qui amène l'arc à s'arrêter à cette position, et qui garde l'arc dans les plaques de sectionnement 28 afin de maintenir une tension d'arc élevée et d'obtenir une interruption de courant. Le champ magnétique augmenté est proche du côté droit (par rapport à la Figure 1) des contacts séparables 4 fermés. Le zéro magnétique 60 amène l'amplitude de champ magnétique à chuter à zéro, et la direction du champ magnétique est inversée vers la droite (par rapport à la Figure 1) du zéro magnétique 60. Par conséquent, si un arc est allumé au niveau du bord droit (par rapport à la Figure 3) des contacts séparables fermés 46, et si le zéro magnétique 42 est proche du bord droit (par rapport à la Figure 3) des contacts séparables fermés 46 (comme avec la configuration d'aimant permanent relativement grand de la Figure 3), alors l'arc sera dans un champ magnétique de très faible amplitude, où il peut se déplacer de manière aléatoire (en raison d'autres forces telles que la pression de gaz, la pression de dégazage d'isolation de paroi, la contamination chimique sur les contacts ou une isolation de paroi ou de conducteur) vers la droite (par rapport à la Figure 3) et dans une zone où le champ magnétique force l'arc à se déplacer vers la droite loin des plaques de sectionnement 28 (par rapport à la Figure 3), qui est le mauvais sens. La configuration d'aimant permanent relativement petit de la Figure 1 présente une zone relativement très grande entre le bord droit des contacts séparables 4 fermés et le zéro magnétique 60, dans laquelle le champ magnétique amène l'arc à se déplacer vers la gauche (par rapport à la Figure 1) vers les plaques de sectionnement d'arc 28. La Figure 5 montre un tracé de champ magnétique par 35 analyse par éléments finis 66 pour la boîte de soufflage 8' de la Figure 2B. L'emplacement du point zéro magnétique 60 et la ligne d'inversion de champ magnétique 62 sont déplacés vers la droite par rapport à la Figure 3. La Figure 6 montre une vue en plan simplifiée de la boîte de soufflage 8 de la Figure 1 avec les aimants permanents relativement petits 22, 24 sur les éléments latéraux ferromagnétiques respectifs 10, 16 et les plaques de sectionnement d'arc non magnétiques 28' (par exemple, sans limitation, du cuivre ; de l'acier inoxydable). La boîte de soufflage 8 comporte en outre un diviseur isolant 68. Les deux chambres à arc 30, 32 sont formées par le diviseur électriquement isolant (par exemple, sans limitation, un diviseur en plastique intermédiaire relativement mince) 68, qui divise l'ensemble unique 26 des plaques de sectionnement d'arc 28' en la première chambre à arc 30 et la deuxième chambre à arc adjacente 32. Ceci confine l'arc dans la zone où le champ magnétique est orienté pour maintenir l'arc dans les plaques de sectionnement d'arc 28'. Si l'arc est autorisé à s'étendre ou à dériver à travers le centre des plaques de sectionnement d'arc 28', alors il subira une force vers la gauche (par rapport à la Figure 6) et loin des plaques de sectionnement 28' (par rapport à la Figure 6), qui est le mauvais sens. Un arc de première polarité 78 interagit avec le champ 25 magnétique 80 dans la Figure 6 pour se déplacer vers la plaque de sectionnement d'arc 28'. Un arc de deuxième polarité opposée 78' interagit avec le champ magnétique 80' pour se déplacer vers la plaque de sectionnement d'arc 28'. Les plaques de sectionnement d'arc 28' sont réalisées 30 en un matériau non magnétique (par exemple, sans limitation, du cuivre ; de l'acier inoxydable non magnétique, tel que l'acier inoxydable austénitique). Dans la Figure 6, il n'y a pas de plaque d'acier verticale au centre des plaques de sectionnement d'arc 28'. Il peut y 35 avoir, à titre d'exemple, le diviseur électriquement isolant 68 ou pas d'isolant du tout. Les aimants permanents 22, 24 sont aussi larges et aussi épais que possible. Le bord 23 des aimants permanents 22, 24 orienté vers les contacts séparables 4 et le mécanisme d'actionnement 6 (Figure 1) est, de préférence, à environ la moitié des plaques de sectionnement d'arc 28' ou plus près de l'arrière de celles-ci. Les plaques de sectionnement d'arc 28' ont une première partie 29 faisant face aux contacts séparables 4 (Figure 1), une deuxième partie opposée 31 et une partie intermédiaire 33 entre les première et deuxième parties. Le bord 23 des aimants permanents 22, 24 orienté vers les contacts séparables 4 (Figure 1) est situé entre la partie intermédiaire 33 et la deuxième partie 31. La Figure 7 montre une vue en plan simplifiée de la boîte de soufflage 8' de la Figure 2B. Ceci comporte les aimants permanents relativement petits 22, 24 sur les éléments latéraux ferromagnétiques 10, 16 et la partie magnétique intermédiaire 64 (par exemple, sans limitation, de l'acier au carbone) entre les deux parties de plaque de sectionnement d'arc composite (par exemple, sans limitation, un matériau non magnétique ; du cuivre ; de l'acier inoxydable non magnétique) 70, 72. La partie magnétique intermédiaire 64 a une largeur d'environ 3 mm (par exemple, la dimension verticale de la Figure 7). La partie magnétique intermédiaire 64 et les deux parties de plaque de sectionnement d'arc composite 70, 72 sont couplées (par exemple, sans limitation, soudées) l'une à l'autre le long des bords 63, 65 de la partie magnétique intermédiaire 64. Les Figures 8 et 9 montrent une autre boîte de soufflage 8.. comportant des aimants permanents relativement petits 22, 24 sur les éléments latéraux ferromagnétiques 10, 16 et un troisième aimant permanent 74 disposé sur un élément arrière ferromagnétique 76 disposé entre les premier et deuxième éléments latéraux ferromagnétiques 10, 16, et les plaques de sectionnement d'arc composites 28" (Figure 7). Les aimants permanents 22, 24, 74 et les éléments ferromagnétiques 10, 16, 76 sont recouverts d'une isolation électrique 34 pour empêcher un court-circuit de la colonne d'arc. La boîte de soufflage 8" I contient un ensemble unique des plaques de sectionnement d'arc composites 28", et est divisée en les deux chambres à arc 30, 32 formées par le diviseur électriquement isolant 68, qui divise les plaques de sectionnement d'arc 28" en la première chambre à arc 30 et la deuxième chambre à arc adjacente 32. En variante, l'ensemble unique des plaques de sectionnement d'arc 28' (Figure 6) peut être utilisé. L'élément arrière ferromagnétique 76 fait face aux deux chambres à arc 30, 32. Un champ magnétique provenant du troisième aimant permanent 74 est orienté dans une même direction qu'un champ magnétique au niveau des contacts séparables 4 (Figure 1) dans une position fermée de ceux-ci. Ceci conduit à une augmentation de champ magnétique dans la zone des contacts séparables 4 fermés et il n'y a pas de point zéro de champ magnétique. Par exemple et sans limitation, l'ajout de la partie magnétique intermédiaire 64 entre les deux parties de plaque de sectionnement d'arc 70, 72 augmente cet effet. La Figure 10 montre un tracé de champ magnétique 80 pour la boîte de soufflage 8" des Figures 8 et 9, sauf que les plaques d'arc non magnétiques 28' (Figure 2A) sont utilisées. Ici, il n'y a pas de point zéro de champ magnétique et il n'y a pas d'inversion de champ magnétique à une position derrière les contacts séparables 4 et distale par rapport aux plaques d'arc 28'.

La Figure 11 montre un tracé de champ magnétique 82 pour la boîte de soufflage 8" des Figures 8 et 9, comportant les plaques de sectionnement d'arc composites 28" (Figure 7). Ici, à nouveau, il n'y a pas de zéro magnétique et il n'y a pas d'inversion de champ magnétique. Également, l'amplitude du champ magnétique augmente à proximité des contacts séparables 4 fermés (Figure 1). Ceci permet d'améliorer l'orientation du champ magnétique qui entraîne l'arc dans l'une des chambres à arc double 30, 32 (Figure 9) (en fonction de la direction du courant) et sectionne l'arc.

Alors que des modes de réalisation spécifiques du concept divulgué ont été décrits en détail, il sera apprécié par les hommes du métier que plusieurs modifications et alternatives à ces détails peuvent être développées à la lumière des enseignements généraux de la divulgation. En conséquence, les agencements particuliers divulgués sont sensés être uniquement illustratifs et ne se limitent pas à l'étendue du concept divulgué qui doit avoir l'ensemble des revendications annexées et toutes les revendications qui lui sont équivalentes. 20 25 30 35

Claims

REVENDICATIONS1. Appareil de commutation électrique (2) pour une commutation et une interruption de courant continu bidirectionnel, ledit appareil de commutation électrique 5 comprenant : des contacts séparables (4) ; un mécanisme d'actionnement (6) structuré pour ouvrir et fermer lesdits contacts séparables ; et une boîte de soufflage (8) comprenant : 10 un premier élément latéral ferromagnétique (10) ayant un premier côté (12) et un deuxième côté opposé (14), un deuxième élément latéral ferromagnétique (16) ayant un premier côté (18) et un deuxième côté opposé (20), le premier côté dudit deuxième élément latéral 15 ferromagnétique faisant face au premier côté dudit premier élément latéral ferromagnétique, un premier aimant permanent (22) disposé sur le premier côté dudit premier élément latéral ferromagnétique, un deuxième aimant permanent (24) disposé sur le 20 premier côté dudit deuxième élément latéral ferromagnétique, et un ensemble unique (26) d'une pluralité de plaques de sectionnement d'arc (28) disposées entre lesdits premier et deuxième aimants permanents, 25 où lesdits premier et deuxième aimants permanents ont une taille substantiellement plus petite que celle de chacun desdits premier et deuxième éléments latéraux ferromagnétiques, où ladite boîte de soufflage est divisée en deux 30 chambres à arc (30, 32), et où chacune des deux chambres à arc est destinée à une direction correspondante de circulation de courant continu à travers lesdits contacts séparables. 35
2. Appareil de commutation électrique (2) de la revendication 1, dans lequel lesdits premier et deuxièmeaimants permanents et lesdits premier et deuxième éléments latéraux ferromagnétiques sont recouverts d'une isolation électrique (34).
3. Appareil de commutation électrique (2) de la 5 revendication 1, dans lequel ladite boîte de soufflage comprend en outre un diviseur isolant (68) ; et dans lequel lesdites deux chambres à arc sont formées par la division, par le biais d'un diviseur isolant, desdites plaques de sectionnement d'arc en une première chambre à arc (30) et 10 une deuxième chambre à arc adjacente (32) desdites deux chambres à arc.
4. Appareil de commutation électrique (2) de la revendication 1, dans lequel lesdites plaques de sectionnement d'arc (28') sont réalisées en un matériau 15 non magnétique.
5. Appareil de commutation électrique (2) de la revendication 4, dans lequel ledit matériau non magnétique est choisi dans le groupe constitué de cuivre et d'acier inoxydable non magnétique. 20
6. Appareil de commutation électrique (2) de la revendication 1, dans lequel chacune desdites plaques de sectionnement d'arc comporte deux parties de plaque de sectionnement d'arc composite (70, 72) et une partie magnétique intermédiaire (64) entre celles-ci. 25
7. Appareil de commutation électrique (2) de la revendication 6, dans lequel ladite partie magnétique intermédiaire est réalisée en acier au carbone ; et dans lequel lesdites deux parties de plaque de sectionnement d'arc composite sont réalisées à partir d'un matériau non 30 magnétique choisi dans le groupe constitué de cuivre et d'acier inoxydable non magnétique.
8. Appareil de commutation électrique (2) de la revendication 7, dans lequel la largeur de ladite partie magnétique intermédiaire est d'environ 3 mm. 35
9. Appareil de commutation électrique (2) de la revendication 7, dans lequel ladite partie magnétiqueintermédiaire et lesdites deux parties de plaque de sectionnement d'arc composite sont couplées l'une à l'autre le long des bords (63, 65) de ladite partie magnétique intermédiaire.
10. Appareil de commutation électrique (2) de la revendication 1, dans lequel ladite boîte de soufflage (8") comprend en outre un élément arrière ferromagnétique (76) disposé entre lesdits premier et deuxième éléments latéraux ferromagnétiques et un troisième aimant permanent (74) disposé sur ledit élément arrière ferromagnétique faisant face auxdites deux chambres à arc ; et dans lequel un champ magnétique provenant dudit troisième aimant permanent est orienté dans une même direction qu'un champ magnétique au niveau desdits contacts séparables dans une position fermée de ceux-ci.
11. Appareil de commutation électrique (2) de la revendication 10, dans lequel ledit troisième aimant permanent et lesdits premier et deuxième aimants permanents coopèrent pour augmenter le champ magnétique au niveau 20 desdits contacts séparables dans la position fermée ; et dans lequel ledit champ magnétique au niveau desdits contacts séparables ne forme pas un point zéro de champ magnétique à une position derrière lesdits contacts séparables et distale par rapport auxdites plaques de 25 sectionnement d'arc .
12. Appareil de commutation électrique (2) de la revendication 10, dans lequel ledit troisième aimant permanent et lesdits premier et deuxième aimants permanents sont recouverts d'une isolation électrique (34). 30
13. Appareil de commutation électrique (2) de la revendication 10, dans lequel chacune desdites plaques de sectionnement d'arc comporte deux parties de plaque de sectionnement d'arc composite (70, 72) et une partie magnétique intermédiaire entre celles-ci (64). 35
14. Appareil de commutation électrique (2) de la revendication 1, dans lequel un point zéro magnétique (60)et une inversion de champ magnétique (62) sont disposés loin desdits contacts séparables dans une position fermée de ceux-ci et sont disposés plus loin de ladite boîte de soufflage.
15. Appareil de commutation électrique (2) de la revendication 1, dans lequel lesdits contacts séparables comportent une structure unique de contact à ouverture (4).
16. Appareil de commutation électrique (2) de la revendication 4, dans lequel lesdites plaques de 10 sectionnement d'arc présentent une première partie (29) faisant face auxdits contacts séparables, une deuxième partie opposée (31) et une partie intermédiaire (33) entre lesdites première et deuxième parties ; et dans lequel un bord (23) desdits premier et deuxième aimants permanents 15 sur chacun desdits premier et deuxième éléments latéraux ferromagnétiques orienté vers lesdits contacts séparables est situé entre lesdites partie intermédiaire et deuxième partie.
17. Appareil de commutation électrique (2) de la 20 revendication 1, dans lequel lesdits premier et deuxième aimants permanents forment un champ magnétique et forcent un point zéro de champ magnétique (60) et une inversion de champ magnétique (62) loin de ladite boîte de soufflage, et augmentent une amplitude du champ magnétique à proximité 25 desdits contacts séparables dans une position fermée de ceux-ci.
18. Appareil de commutation électrique (2) de la revendication 1, dans lequel lesdits premier et deuxième aimants permanents forment un champ magnétique qui tire un 30 arc amorcé entre lesdits contacts séparables lors d'un déplacement d'une position fermée de ceux-ci vers une position ouverte de ceux-ci vers lesdites plaques de sectionnement d'arc indépendamment d'une direction initiale de déplacement dudit arc. 35
19. Appareil de commutation électrique (2) de la revendication 1, dans lequel lesdits premier et deuxièmeaimants permanents forment un champ magnétique et sont structurés pour amener le champ magnétique à entrer dans l'un desdits premier et deuxième éléments latéraux ferromagnétiques et à revenir dans une zone desdits contacts séparables dans une position fermée de ceux-ci à partir de l'air sur un côté et à partir de l'autre élément desdits premier et deuxième éléments latéraux ferromagnétiques sur l'autre côté ; dans lequel lesdits premier et deuxième aimants permanents sont situés au niveau d'un premier bord (11, 17) desdits premier et deuxième éléments latéraux ferromagnétiques distal par rapport auxdits contacts séparables ; dans lequel une extension desdits premier et deuxième éléments latéraux ferromagnétiques vers lesdits contacts séparables amène le champ magnétique à être dirigé vers un aimant correspondant desdits premier et deuxième aimants permanents ; dans lequel un point zéro magnétique (60) est situé approximativement au niveau d'un deuxième bord opposé (61) desdits premier et deuxième éléments latéraux ferromagnétiques distal par rapport auxdits contacts séparables ; dans lequel une inversion de champ magnétique (62) approximativement au niveau du premier bord desdits premier et deuxième éléments latéraux ferromagnétiques amène un arc amorcé entre lesdits contacts séparables à s'arrêter au niveau dudit premier bord ; dans lequel le champ magnétique augmente approximativement au niveau d'un côté desdits contacts séparables distal par rapport au deuxième bord opposé desdits premier et deuxième éléments latéraux ferromagnétiques dans une position fermée desdits contacts séparables ; et dans lequel le champ magnétique amène l'arc à se déplacer vers lesdites plaques de sectionnement d'arc .35