Brevet FR2012537A1 — publié le 19700320

1. 2012537 L'invention est relative à un relais et, plus particulièrement, à un relais de faible encombrement comportant Tin ou plusieurs contacts magnétiques» Bien qu'on connaisse et utilise depuis 5 longtemps des relais comportant un ensemble d'un ou plusieurs contacts magnétiques scellés et un enroulement de commande, la tendance à la miniaturisation des composants et ensembles électroniques et électriques dans pratiquement tous les domaines, a imposé aux fabricants de relais la nécessité d'essayer d'effectuer des réductions 10 correspondantes dans la dimension des relais. A titre d'exemple, une application courante des relais utilisant des contacts magnétiques scellés est un module monté sur une carte de circuit imprimé. La hauteur du module au-dessus de la carte est la dimension la plus critique à considérer dans la réduction des dimensions, car elle 15 détermine l'espacement maximal de carte à carte et la densité ultime des composants» Cette dimension comporte, dans un module de contacts scellé, des facteurs tels que le diamètre du contact, l'épaisseur de l'enroulement, l'épaisseur du couvercle et de la base 20 du relais, et l'épaisseur d'un produit d'imprégnation ou d'isolement. De ces dimensions, les plus grandes sont le diamètre de la bobine et le diamètre du contact. On a essayé de réduire le diamètre du mandrin de la bobine en éliminant le mandrin et «.utilisant des enroulements imprégnés ou auto-supportés. Les résultats n'ont pas été 25 excellents parce que le poids de la bobine devient excessif et la quantité de produit d'imprégnation empêche souvent toute tentative de réduction appréciable du diamètre de la bobine. De plus, le diamètre moyen de la bobine est un paramètre important du rendement magnétique du relais, parce que le contact a le fonctionnement le 30 plus efficace quand le champ est disposé aussi près que possible de l'intervalle de contact. L'emploi de bobines imprégnées souffre aussi de l'inconvénient que l'enveloppe de verre du contact est parfois soumise au poids de la bobine. On a essayé par d'autres moyens de ré— 35 duire l'épaisseur de la paroi du mandrin à un minimum, et il semble qu'un minimum pratique pour l'épaisseur de la paroi est 0,3 à Of4mm, avec les produits et procédés de moulage actuels. De plus, le diamètre intérieur de l'ouverture du mandrin dans laquelle le contact sous verre doit être monté- tend à diminuer après moulage et le bo-40 binage d'un enroulement, à cause du fluage à froid de la matière du 69 22368 2.- 2012537 mandrin. le diamètre intérieur final est une fonction de la matière du mandrin, du diamètre du fil utilisé pour le bobinage, du nombre de spires et de la tension de bobinage. Comme l'ouverture finale du mandrin subsistant après un stockage d'une certaine durée doit être 5 suffisante pour contenir le contact, la pratique courante est d'accorder un jeu appréciable, ce qui augmente la hauteur du module. Ce jeu est aussi gênant parce que le diamètre moyen apparent de la bobine, tel qu'il se présente vers l'intervalle de contact, est plus grand. 10 L'invention a notamment pour but de re médier aux inconvénients ci-dessus. Elle concerne, à cet effet, un relais à faible encombrement du type comportant un contact magnétique scellé avec une enveloppe Isolante allongée dans laquelle sont scellés des contacts pouvant se fermer et s'ouvrir sous l'effet d*-15 un champ magnétique, relais caractérisé en ce que l'enveloppe a une section allongés dont une première dimension mesurée dans une première direction a une valeur plais grande qu'une seconde dimension mesurée -dans une seconde direction essentiellement transversale à la première, uae structure d® mandrin ayant deux parois espacées 20 formant une ouverture allongée dans laquelle est placé le contact Magnétique scellé, les dites parois étant espacées l'une de l'autre d'une distance non inférieure à la première dimension de la section de l'enveloppe et ayant aussi une hauteur essentiellement égale à la seconde dimension de cette section, et une bobine portée par cet-25 te structure de mandrin encerclant les dites parois, les spires intérieures de la bobine étant disposées au voisinage de l'enveloppe âans l'espace entre les dites parois, ce qui permet de réduire 1*encombrement. Les contacts magnétiques scellés indivi-30 duels sont tout à-fait semblables à ceux qui sont bien connus dans la technique et comportent une ampoule en verre allongée sur les extrémités opposée® d© laquelle sont scellés des barreaux magnétiques dont les extrémités intérieures sont normalement dans une disposition ©apaoéa aT©e recouvrement de façon à définir un entrefer opéra» 55 tionnelo Cependant, selos. la présenta invention, l'ampoule de verre allongé® est rendue elliptique ou'ovale en section, avec l'axe prin-aipal de l8©llipea 69 22368 3.- 2012537 située à leur voisinage. Le mandrin de la bobine comprend une paire de parois terminales réunies par une partie centrale ou manche formée par deux parois espacées ayant pour hauteur environ le 5 petit axe de la section ovale de l'ampoule de verre et espacées l'une de l'autre d'environ la longueur de l'axe principal de la section ovale ou elliptique de l'ampoule. De la sorte, quand un enroulement est bobine sur le mandrin, les parois espacées absorbent la tension et une partie appréciable du poids de la bobine, tout en 10 permettant aux spires intérieures de l'enrotilement d'être en contact direct avec la paroi extérieure de l'ampoule ovale le long de ses côtés allongés. En disposant la structure de relais obtenue de sorte que l'axe principal de la section ovale s'étende pa-15 rallèlement au plan de la plaque de circuit imprimé, on réduit la hauteur totale du module. De plus, comme les parties des barreaux magnétiques définissant l'entrefer sont placées plus près de la paroi extérieure de l'ampoule de verre, du fait de sa configuration elliptique ou ovale et du fait que les spires intérieures de l'en-20 roulement sont disposées au contact immédiat des parois extérieures allongées, le diamètre moyen de l'enroulement, tel qu'il se présente vers l'entrefer opérationnel, est considérablement réduit, d'où il résulte que le rendement magnétique du relais est amélioré, autorisant par là l'emploi d'une bobine de commande plus petite, ce qui 25 entraîne une réduction correspondante du dépassement du module de relais au-dessus de la surface du panneau de circuit imprimé. Un mode de réalisation de l'invention est représenté, à titre d'exemple non limitatif, sur les dessins ci-joints, dans lesquels t 30 - la figure 1 est une vue latérale en élévation et en coupe longitudinale partielle d'un relais selon la présente invention, - la figure 2 est une vue en coupe transversale agrandie prise le long de la ligne 2-2 de la figure 1, 35 - la figure 3 est une vue en coupe trans versale agrandie prise le long de la ligne 3-3 de la figure 1, - la figure 4 est une vue perspective a-grandie d'un mandrin d'enroulement utilisé dans le relais. La figure 1 montre un relais 10 selon 40 la présente invention, formé par un contact magnétique scellé 12 69 22368 4.- 2012537 disposé à l'intérieur de l'ouverture asial® sur un mandrin indiqué de façon générale en 14, sur lequel est placé un enroulement ou bobine de commande 16. la configuration des composants 12, 14 et 16 eat telle que le rendement magnétique du contact 10 est amélioré, 5 et ce contact exige une hauteur de dépassement minimale grandement réduite à partir d'un panneau ov. d'ime carte de circuit imprimé qui le supporte0 Le contact magnétique scellé 12 est9 sous bien des rapports, semblable aux contacts magnétiques scellés ou à 10 barreau bien connus dans la technique, comportant une ampoule allongée en verre ou en isolant 18, dont les extrémités ppposées portent une paire des barreaux magnétiques scellés 20 avec une partie de chacun de ces barreaux placée au-delà des extrémités de l'ampoule 18 pour fournir un moyen d'assurer les connexions électriques. 15 Les extrémités intérieures des barreaux 20 sont munies de parties allongées ou aplaties transversalement 20A, écartées transversalement l'une de l'autre, mais se recouvrant de façon à définir un entrefer opérationnel. Le contact scellé 12 diffère toutefois des contacts connus en ce qu'il comporte une am-20 poule de verre 18 qui est, en général, de configuration (figure 2) ou de section (figure 3) elliptique ou ovale. Les barreaux 20 et l'ampoule de verre 18 sont disposés de telle façon que les parties allongées ou aplaties transversalement 20A des barreaux sont essentiellement paral-25 lèles'à l'axe principal de la section ovale ou elliptique de l'ampoule de verre t8 (figure 3). De la sorte, l'entrefer opérationnel entre les extrémités en recouvrement 20A est placé plus près de la surface extérieure de l'ampoule 18 le long de ses côtés allongés qu'il ne serait placé avec l'ampoule de. verre habituelle qui a, en 30 général, une section circulaire» Le mandrin 14 peut être construit d'une seule pièce ou de plusieurs pièces d'une matière plastique, telle que nylon ou tout autre produit non magnétique convenable. En général, la structure du mandrin 14 comporte une paire de parois, termi-35 nales espacées 22 et 24 réunies par une partie centrale indiquée de façon générale en 26. Les structures 22, 24, 26 définissent une ouverture d'extension axiale indiquée de façon générale en 28, dans laquelle est placé le contact 12. La partie centrale 26 est dé-40 finie par une paire de parois 30 et 32 espacées entre elles d'une 69 22368 5.- 2012537 distance essentiellement égale à la longueur de l'axe principal de la section ovale de l'ampoule 18 (figure 3). les parois 30 et 32 ont une hauteur mesurée dans une direction parallèle au petit axe de la section ovale de l'ampoule de verre 18 (figure 3), essentiellement 5 égale à ce petit axe» les coins extérieurs des deux parois 30 et 32 sont munis d'un rayon pour éviter de présenter un bord aigu aux spires intérieures de la bobine 16, et les parties centrales des surfaces intérieures de ces parois sont manies de cavités courbées pour recevoir ou loger les bords arrondis de l'ampoule 18. 10 La bobine 16 est bobinée sur le mandrin 14 en étant disposée entre les parois terminales 22 et 24, avec les spires intérieures au contact de la surface extérieure des parois 30 et 32 formant la partie centrale 26 de la structure du mandrin 14. De la sorte, la structure du mandrin 14 fournit un support d1-15 enroulement qui supporte la tension et le poids de la bobine 16 et isole ce poids de l'ampoule 18 du contact scellé 12. En fonction de la tension appliquée à l'enrotilement et du poids et du diamètre du fil utilisé pour faire l'enroulement 16, les spires intérieures peuvent pendre légèrement dans l'ouverture 28 dans les zones ouvertes 20 entre les parois latérales 30 et 32. Quand le contact scellé 12 est introduit dans l'ouverture axiale 28, les parois allongées de l'ampoule 18 déplacent toute partie en flèche de l'enroulement 16, de sorte que la bobine est au voisinage immédiat ou au contact des parois latérales 25 allongées transversalement de l'ampoule de verre 18, plaçant ainsi la bobine aussi près que possible des parties terminales en recouvrement 20A des barreaux magnétiques 20 (figure 3)* Pour fournir des bornes à des connexions dépassant la bobine 16, et dans certains cas aux barreaux 20, les 30 deux parois terminales 22 et 24 sont munies de parties en saillie 22A, 22B, et 24A, 24B, dont chacune comporte un sillon courbé ou fente 34 (figures 2 et 4)® Ces sillons 34 servent à monter jusqu'à quatre bornes 36 sur la structure de relais 1QS deux sur chacune des parois terminales 22 et 24» Chacune des bornes 36 comprend une par-35 tie courbe 36A d'une configuration correspondant à celle du sillon 34, cette portion comise étant serrée dans le sillon 34 et fixée. Dans un mode de réalisation préféré, une plaque chauffée est pressée contre la surface extérieure de parties en saillie 22A, 22B, 24A, 24B, comme il est nécessaire" pour 40 chauffer la matière plastique du mandrin 14 et déformer cette matière 69 22368 6.- 2012537 dans le sillon 34 au-dessus de la portion courbe 36A des bornes 36, de façon à positionner et fixer les bornes en place. Les bornes 36 servent à assurer les connexions électriques entre les broches terminales ou circuits extérieurs et la bobine 16 ou les parties termi-5 nales des barreaux magnétiques 20. Pour faciliter l'interconnexion des bornes 36 avec les fils de début et de fin de l'enroulement 16, une jambe 36B de la borne 36 dépasse dans la position montrée en tracé tireté dans la figure 2 quand la borne 36 est montée sur la paroi 10 terminale 22» 24» Un fil de début 38 de la bobine 16 peut se placer entre les parois 30, 32 dans l'ouverture 28 et autour de la partie dépassante 22B (figure 2), vers un point voisin de la jambe 36B de la borne 36. Cela protège complètement ce fil et é-15 vite la nécessité de mouler des ouvertures ou cavités de forme spéciale dans la structure de mandrin 14. Ce fil, et le fil de fin qui est placé à 1'extrémité extérieure de la bobine 16 voisine d'une paroi terminale telle que la paroi 24, sont enroulés autour des parties des bornes 36B dépassant vers l'extérieur au-delà du bord des 20 parois terminales 22 et 24» et les parties en saillie des jambes 36B sont alors courbées vers l'arrière (figure 2) vers la position illustrée en trait continu dana la figure 1 « La partie voisine des parois terminale s 22, 24 est runie d'une cavité 22C ou 24C, de sorte que la jamba 36B ne dépasse pas hors du tracé des parois terminales. 25 Une autre jambe 360 sur la borne 36 sert à prolonger la connexion extérieure, et bien qu'elle soit montrée dans les dessins comme ayant tme direction générale parallèle aux parties terminales des barreaux 20, elle peut avoir toute position favorable. Le relais 10 peut être monté directement 30 sur une carte de circuit imprimé en plaçant les bords inférieurs des parois terminales 22, 24 (figures 2 et 3) sur la plaque de circuit iaiprimêg de façon que l'axe principal de la section ovale de l'ampoule de verr® 18 soit généralement parallèle à la carte. Des bornes convenables sur la plaque ou des moyens de connexion peuvent servir 35 à Honter- le relais 1 û et à prolonger les connexions électriques vers les bornes 36 et les barrsauz magnétiques 20. Cependant, dans une ffëaliEatioii pi>éf érée, la relais 10 est contenu à l'intérieur- d'un capot Qui peut être rempli matière d'imprégnation et, éven- ■tîuellesaenta m®a± d'ua© Galbas© portaat des connecteurs qui sont eoa-40 Mctés électriquement &®x bornes 36 et aux barreaux magnétiques 20. 69 22368 7.- 2012537 Dans le module de relais, l'orientation du relais 10 par rapport au plan de la carte de circuit imprimé est la même que celle qui a été décrite. Dans un tel module comprenant le relais 5 10 de la présente invention, le relais encapsulé terminé a une hauteur de 4,74 mm au maximum, c'est-à-dire une hauteur très inférieure à celle de tout relais connu. Cette réduction de hauteur est obtenue par l'emploi d'une ampoule de verre ovale 18 avec l'axe principal d© cette section ovale de l'ampoule de direction parallèle aux parties 10 agrandies des barreaux 20 et aussi au plan de la carte à circuit imprimé. Cette réduction de hauteur est rendue possible aussi par la suppression complète de la matière du mandrin le long des côtés allongés de la section ovale de l'ampoule de verre 18, de façon à réduire effectivement le diamètre moyen de l'enroulement 16. Cela aug-15 mente le rendement magnétique du contact et permet l'emploi d'un enroulement 16 plus petit qu'il ne serait possible avec l'ampoule de contact circulaire habituelle sur mandrin. Bien que le dessin illustre un relais 10 comportant un seul contact scellé 12, la structure de mandrin 14 20 peut être faite avec les parois 30 et 32 espacées l'une de l'autre d'une distance qui est un multiple entier de la longueur de l'axe principal de la section ovale de 11 ampoule de verre 18 pour permettre de loger plusieurs contacts scellés 12 côte à côte dans l'ouverture 28. Un tel relais comporterait les avantages procurés par la 25 construction illustrée. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'inven-30 tion. 69 22368 8.- 2012537 REVENDICATIONS 1Relais à faible encombrement du type comportant un contact magnétique sc.ellé avec une enveloppe isolante allongé© dans laquelle soat scellés des contacts pouvant se 5 fermer et s'ouvrir sous l'effet d'un champ magnétique, relais caractérisé ©n ce que 1'enveloppe a me section allongée dont une première dimension mesurée dans une première direction a une valeur plus grande qu'une seconde dimension mesurée dans une seconde direction essentiellement transversale à la première, une structure de man-10 drin ayant deux parois espacées formant une ouverture allongée dans laquelle est placé le contact magnétique scellé, les dites parois étant espacées l'une de l'autre d'une distance non inférieure à la première dimension de la section de l'enveloppe et ayant aussi une hauteur essentiellement égale à la seconde dimension de cette sec-15 tion, et une bobine portée par cette structure de mandrin encerclant les dites parois, les spires intérieures de la bobine étant disposées au voisinage de l'enveloppe dans l'espae® entre les dites parois, ca qui permet de réduire l'encombrement» 2,- Relais selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce que l'enveloppe est de section ovale ou elliptique avec un grand exe dans la première direction et un petit axe dans la seconde direction, 3,- Relais selon la revendication 2, caractérisé en ce que les contacts comprennent en général, des par- 25 ties plates espacées, transversalement, mais se recouvrant, les parties terminales plates étant, en général., parallèles au grand axe de la section de l'enveloppe, 4*- Relais selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure de mandrin comporte une paire de 30 parois terminales £ont au moins lune a un sillon courbe formé à sa surface extérieure, et une borne a une partie courbe fixée dans le sillon et une autre partie dépassant hors de la paroi terminale, 5,- Relais selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'ouverture allongée passe à travers les pa- 35 rois terminales et un fil venant de la bobine passe à travers l'ouverture pour être fixé sur la partie de borne dépassante, 6,- Relais selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie de borne dépassante prolonge la partie de la bobine et de la paroi terminale dans la direction paral- 40 lèle à l'ouverture® 69 22368 9.- 2012537 7.- Relais selon, l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le sillon ou fente courbe forme généralement un angle aigu.