Brevet FR2008341A1 — publié le 19700123

La présente invention concerne les relais électromagnétiques. Les relais électromagnétiques existants sont formés d'une série d'éléments qui, en général, ne sont pas interchangeables entre relais dont les caractéristiques de fonctionnement sont diffé-5 rentes. Par exemple, le socle et les contacts d'un relais à contact ouvert en position de repos ne sont pas habituellement interchangeables avec les éléments correspondants d'un relais fermé en position de repos. Ces relais antérieurs dont le circuit magnétique est entièrement formé de pièces plates en tôle estampée exi-10 gent un réglage ou un étalonnage préalable et ne sont plus réglables après assemblage définitif. De plus, la structure des relais antérieurs rend difficile, sinon impossible le démontage rapide et le remplacement de l'enroulement posé. Si l'on pose un enroulement différent sans modifier beaucoup des autres éléments d'un relais 15 existant, le relais fonctionne mal, notamment du fait qu'on ne peut plus le régler et l'étalonner. De plus, du fait de certaines conditions imposées par leur structure, les relais connus sont souvent volumineux et encombrants pour une charge nominale donnée» En outre, leur longévité électrique est habituellement inférieure 20 à leur longévité mécanique à cause des arcs qui jaillissent au niveau des contacts, dont ils détériorent la surface» Ainsi, le relais présente souvent un temps de vie limité par sa longévité é-lectrique, bien qu'il demeure mécaniquement apte à fonctionner® L'invention "vise un relais électromagnétique dont les 25 éléments sont en quasi-totalité interchangeables avec ceux de relais dont les caractéristiques de fonctionnement sont différentes0 Bien que réalisés en tôle plate estampée, les éléments du circuit magnétique du relais n'exigent pas ds pré-étalonnage, mais peuvent être étalonnés peu avant utilisation et après assemblage complet» 30 De plus, des relais réalisés suivant l'invention se prêtent bien à une modification réduisant ou accroissant leur tension de déclenchement. Leur structure facilite la dépose de l'enroulement et son remplacement par un nouvel enroulement de caractéristique soit é-gale, aoit différente, j^nfin, le relais peut être nettement plus 35 petit qu'un relais antérieur ayant sensiblement- la même charge nominale et les contacts sont situés à faible distance du circuit ma&néti^ue, ce qui permet d'assurer à leur niveau un soufflage magnétique. Le coût et l'encombrement du relais sont sensiblement réduits et la longévité électrique est nettement accrue, au point 40 de devenir éventuellement supérieure à la longévité mécanique nor- 196/69. maie du relais» D'une manière générale,les relais électromagnétiques réalisés suivant l'invention comportent un circuit magnétique à noyau magnétique porteur d'un enroulement, et une armature à commande 5 magnétique, espacée du noyau et agencée pour être attirée par lui. Des contacts peuvent prendre et quitter la position de contact en réponse à des variations de l'état magnétique du noyau et sont situés assez près du circuit magnétique pour -que le flux magnétique empruntant ce dernier assure à leur niveau un effet de soufflage 10 magnétique» Dans la suite de la description, on se référera au dessin annexé dans lequel : Fig» 1 est une 'rue en perspective d'un relais électromagnétique suivant un mode de réalisation de l'invention; 15 Fig» 2 est une vue en plan de ce relais après dépose du ca pot; •Fig» 3 est une vue en coupe de profil suivant la ligne 3-3 de la figure 2. 3?ig. 4 est une vue de détail en coupe d'un relais comportant 20 des contacts fixe et mobile agencés suivant une variante; î'ig. 5 est ime vue de détail en plan d'un relais, montrant des connexions d'enroulement agencées suivant une autre variante. Fig» 6 est une vue de détail en coupe analogue à la figure 3 mais d'ur^eelais suivant une autre variante, 25 ï'igo 7 est une vue en plan d'un mode de réalisation d'un re lais électromagnétique à double-contact, et I?ig = 8 est une vue de détail en coupe suivant la ligne 8-8 de la figure 7, après enlèvement de l'enroulement» J--e relais suivant le mode de réalisation illsutré par les 30 figures 1 à 3 comprend un socle 10 de forme générale rectangulaire qui présente, dans l'une de ses faces 14 deux logements allongés 12 et 13 3 perpendiculaires entre eux. Un ressort à lame souple 16, électriquement conducteur, s'étend suivant la longueur du logement le plus long (12) et est fixé, à l'une de ses extré-35 mités 18,par une broche de connexion 20.Un noyau coudé 22, en métal aimantable estampé, est fixé par une extrémité 23 dans le logement 12, se dresse vers le haut sur la surface du socle et se termine par une branche plane 24 parallèle à la face 14. La partie en porte-à-faux 24 du noyau 22 porte en enroulement 26,compor 40 tant une pluralité de spires de fil électriquement conducteur .L'enrou BAD ORIGINAL 1 69 11336 3. 2008341 lement 26 est enfilé sur l'extrémité de la "branche en por"ce-à-faux 24 et ses tronçons d'extremité 27 et 28 sont fixés à des pattes de connexion 30 et 31, montées sur la face 14 du socle par des broches de connexion rivetées, :>3 et 34 respectivement. Une armature 5 3c coudee en équerre, dont une branche 37 est agrafee sur le ressort à lame 16 par un ou plusieurs rivets 38, complète le circuit magnétique et s'atend le long du logement 12, sous la branche en porte-à-faux 24 du noyau et l'enroulement 2o= L'autre branche, 40, de l'armature 36 s'étend vers le haut, vers l'extrémité de la bran-10 che en porte-à-faux 24 du noyau, dont elle est séparée par un entrefer. Toutefois, la branche 40 est agencée pour être attirée vers le noyau sous l'action de courant circulant dans l'enroulement 26„ Le noyau 22 et l'armature 36 sont obtenus par estamjjage de matériai aimantable, tel qu'un métal ferreux. 15 Le logement 13 est perpendiculaire au logement 12 et présente un épaulement 42 et une dépression peu profonde 43, située en face du logement le plus long 1^.. Un bras rigide coudé 44, en métal estampé, est rivé par une extrémité sur 1'épaulement 42 par une broche de connexion 46, son autre extrémité portant un contact 20 fixe 48, dirigé vers le bas, situé tout près du circuit magnétique formé par l'armature et par le noyau, m. l'opposé de son extrémité fixée 18, le ressort à lame lb porte aussi un contact 50, dirigé vers le haut, situé également tout près du circuit magnétique et agencé pour se déplacer avec le ressort à lame afin de rencontrer 25 le contact fixe 48. Un capot approprié 51 s'emboîte sur le relais pour le protéger contre les poussières et autres corps étrangers. Le relais électromagnétique représenté sur les figures 1 à 3 est du type unipolaire, à contact ouvert en position de repos dans lequel un seul contact fixe est disposé au-dessus du con-30 tact mobile 50. Dans un tel relais, quand du courant ne traverse pas l'enroulement 26, le noyau 2 196/69. BAD ORIGINAL " 69 11336 4. 2008341 ascendant de l'armature 36, le ressort à lame 16 se déplace aussi vers le haut, car il est fixé en 38 sur l'armature. Ainsi, le contact mobile 50 rencontre le contact fixe 48 pour établir un circuit électrique à travers la broche de.connexion 20, le ressort à 5 lam- 16, le contact mobile 5^, le contact fixe 48, le bras de contact rigide 44 et' la broche de connexion 46. On peut éventuellement réaliser le relais montré sur les figures 1 à 3 sous forme de relais unipolaire à deux directions en prévoyant une autre broche de connexion 47, comme représenté sur 10 la figure 3» La broche 47 porte, à son extrémité située dans le logement 43, un contact fixe 48', étroitement voisin du circuit magnétique, destiné à être rencontré par un contact mobile 50', dirigé vers le bas. .ainsi, quand le ressort à lame 16 est en position basse limite, les contacts 48' et 50' portent l'un contre 15 l'autre et établissent un circuit à travers la borne 47 et, quand le ressort 16 est en position haute limite, les contacts 48' et 50' sont séparés et les contacts 48 et 50 réunis, établissant un circuit à travers la borne 46. ai l'on désire un relais unipolaire à contact fermé en 2o position de repos il suffit de retourner le bras de contact rigide 44, comme illustré par la figure 4. Quand le bras 44 occupe cette position, son extrémité formant contact fixe est disposée dans la dépression 43 du logement 13, sous le contact mobile 50. Lorsqu'aucun courant ne traverse l'enroulement 26, un entrefer sépare l'ar-25 mature 36 du noyau 24 et, du fait de l'élasticité du ressort à lame 16, le contact mobile 50 prend sa position basse, appliquant le contact mobile contre le contact fixe 48 sous-jacent. Ainsi, un circuit s'établit à travers la "borne 20 (voir figure 3), le ressort à lame 16, le contact mobile 50, le contact fixe 48, le bras 30 de contact rigide 44 et la borne 4b. La figure 5 illustre un autre agencement selon lequel une extrémité 28 de l'enroulement est connectée non à une borne séparée, comme représenté sur les figures 1 à 3, mais à une patte de connexion 52, formée par un tronçon coudé du ressort à lame 16, 35 comme on le voit clairement sur la figure o. Le passage du courant dans l'enroulement est simplement commandé par interruption et é-tablissement du circuit passant par la broche-de connexion 33, reliée à l'autre extrémité 27 de 1''enroulement 26o" Bans cet agencement, le courant principal arrive par la broche de connexion 20 40 et, si un circuit est établi à travers l'extrémité conductrice 27 BAD ORIGINAL 196/69. 69 11336 5° 2008341 de l'enroulement 26, une fraction du courant principal traverse cet enroulement, aimantant son noyau et attirant l'armature 56, ce qui fait coller les contacts mobile 50 et fixe 48, si ceux-ci ont la disposition représentée sur la figure 3, ou les sépare s'ils 5 sont disposés comme le montre la figure 4. Bien qu'on se soit référé, pour décrire l'agencement illustré par les figures 1 à 3, à un relais à contact ouvert en position de repos, on peut éventuellement modifier l'agencement pour obtenir un relais de verrouillage à contact fermé en position 10 de repos. En effit, si le noyau 22 est un aimant permanent, le contact mobile s'applique normalement contre le contact supérieur fixe. En conséquence, en l'absence de courant dans l'enroulement 26, le noyau à aimantation permanente 22 attire l'armature 36, a-menant le ressort à lame 16 et le contact mobile associé 50 contre 15 le contact fixe 48. Pour séparer les contacts, on fait traverser l'enroulement 26 par du courant, de manière à ce que le flux électromagnétique engendré par ce dernier contrecarre l'aimantation permanente du noyau 22 pour désaimanter celui-ci - Une fois désaimanté, le noyau cesse d'attirer l'armature 36 et le ressort à lame 20 16, l'élasticité de ce dernier écartant alors vers le bas le contact mobile 50 du contact fixe 48. Bien que le circuit magnétique soit entièrement formé de pièces estampées, la structure d'avance, monté sur un socle 53- Suivant ce mode de réalisation, le ressort à lame 54- ne dépasse pas l'armature 36 comme dans les cas précédents, mais se termine à faible distance de la branche 40 de l'armature. L'armature 36 et le ressort à lame 54- sont insérés 35 dans un logement 55* L'armature 36 constitue elle-même une partie du circuit principal et porte le contact mobile 50 sur la face supérieure de sa branche 37, le contact fixe 48 étant porté par un bras élastique 45 qui s'étend au-dessus du contact mobile 50, tout près du circuit magnétique, ^uand du courant traverse l'enroule-40 ment 26 et que le noyau 22 s'aimante, 1'armature 36 est attirée 196/69 69 11336 6. 2008341 vers le haut vers ce noyau, ce qui amène le contact mobile 50 contre le contact fixe 48. Le courant principal passe alors par la borne 20 (voir figure 2),, le ressort à lame 54-, l'armature 36, le contact mobile 50, le contact fixe 48, le bras élastique 45 et at-5 teint la borne de connexion 46 (voir encore figure 2). Le logement 13 peut être supprimé ou prévu pour loger le bras élastique 45» Les figures ? et 8 représentent, à titre d'exemple, un relais électromagnétique bipolaire. Un grand logement 56 s'étend sur la face 57 d'un socle 58. Un ressort à lame 60, fixé en 38 sur 10 l'armature 36, et l'armature sont insérés dans le logement 56, le ressort à lame 60 étant fixé par une extrémité sur la face 57 du socle 58 par une broche de connexion 61. La broche 61 fixe aussi 1'extrémité 23 du noyau 22, de la manière précédemment décrite. La seconde patte de connexion 30 complétant le circuit qui traverse 15 l'enroulement 26 est montée à l'autre extrémité du socle 58 et f i-:;ée sur la face 57 de ce socle par la broche de connexion 33» comme précédemment décrit, et les extrémités conductrices 27 et 28 de l'enroulement sont reliées aux pattes de connexion 52 et 30 respectivement., Deux ressorts à lame 62 et 63 traversent le logement 20 56„ de part et d'autre de 1!armature 36{ et sont fixés à une extrémité sur le socle par des broches de connexion 65 et 66. Les ressorts à lame 62 et 63 portent à leurs extrémités opposées les contacts mobiles 50, situés tout près du circuit magnétique. Deux bras coudés rigides 44 flanquent aussi 1'armature 36 et sont fixés 25 à une extrémité au socle 58 par des broches de connexion 46 et 46', leurs extrémités opposées s'étendant au-dessus des contacts mobiles 50 de chacun des ressorts à lame 62 et 63» Chacun des bras 44 . porta un contact fixe 48, interposé sur la trajectoire d'un des contacts mobiles. Le ressort à lame 60 se rabat sur lui-mime en 68 30 pour maintenir fermement une barrette rigide non conductrice 70, qui s'étend transversalement sous les ressorts à lame 62 et 63. L'armature 36 est fixée en 38 sur le ressort à lame 60, comme dans les relais précédemment décrits et l'un des organes de fi'xation 38 peut fixer aussi le tronçon rabattu 68. .75 «)uand l'enroulement 26 n'est pas traversé par du courant, le noyau 32 est désaimanté et l'armature 36 prend sa position basse dans le logement 56, grâce à l'élasticité du ressort à lame 60. La barrette rigide ?G tombe aussi, permettant aux ressorts à lame 62 et 6;? de s'enfoncer, ce qui écarte les contacts mobiles 50 des 40 contacts fixes 48. truand du courant passe par les pattes de con 196/69. 69 11336 2008341 nexion 30 et 52 dans l'enroulement 26, le flux magnétique induit dans le noyau 22 attire vers le haut l'armature 56 vers ce dernier, in 6e soulevant, l'armature 36 entraîne la barrette rigide 7^', qui déplacé vers le haut les ressorts à lame 62 et o3 et applique leurs 3 contacts mobiles 50 contre les contacts fixes 46, établissant ainsi deux circuits principaux. Un premier circuit s'établit à travers la broche de connexion 65, le ressort à lame 62, l'un des contacts mobiles 50, l'un des contacts fixes 48, l'un des bras rigides 44 et la broche de connexion 46» Le second circuit s'établit à tra-10 vers la broche de connexion 66, le ressort à lame 63, le second contact mobile 50, le second contact fixe 46, le second bras rigide 44 et la broche de connexion 46'. On peut éventuellement transformer le relais montré sur les figures 7 et 8 en relais bipolaire à deux directions en pré-15 voyant des broches de connexion et contacts fixe et mobile supplémentaires, comme précédemment décrit à propos des bornes 47 et des contacts 48' et 50' montrés sur la figure 3« On peut accroître ou réduire la tension de déclenchement des relais en faisant varier le nombre de rivets de fixation 38 20 qui fixent l'armature rigide 36 sur le ressort à lame respectif» On constate que si la branche 37 de l'armature n'est fixée qu'en un point sur le ressort à lame associé, il suffit d'une tension de déclenchement très faible pour exciter le relais. Par contre, si l'armature 36 est fixée en deux ou plusieurs points sur le ressort 25 a lame, la tension de déclenchement nécessaire à l'excitation du relais croît en conséquence. oi l'on désire déposer ou remplacer l'enroulement 26 d'un relais, on déconnecte les extrémités conductrices 27 et des pattes de connexion associées et il suffit de couder suffisam-30 ment vers le haut la branche en porte-à-faux 24 du noyau 22 pour pouvoir extraire à coulissement l'enroulement 26 du noyau par-des-sus la branche 40 de l'armature 36. L'enroulement ^6 est facile à extraire du noyau 22 parce que l'extremité de ce dernier est rec-til'igne. On peut alors enfiler un nouvel enroulement sur le noyau, 35 ramener par coudage la branche en porte-à-faux Dans chacun des modes de réalisation décrits, la structure et l'agencement des divers éléments constitutifs du relais permettent la miniaturisation ô.e ce dernier, de sorte que le re-40 lais peut être nettement plus petit qu'un relais connu ayant sen- i | 196/69• 69 11336 8. 2008341 siblement la' même charge nominale. De plus, une telle structure permet de placer les contacts assez près du circuit magnétique formé par le noyau, l'enroulement, l'armature et l'entrefer entre noyau et armature pour obtenir au voisinage des contacts une den-5 sité de flux suffisant pour assurer entre les contacts un effet de soufflage magnétique de nature à provoquer l'extinction magnétique d'un arc s1 établissant entre les contacts. On constate que la densité de flux, au niveau des contacts des relais décrits, peut être jusqu'au six fois plus forte que pour les relais antérieurs soumis 10 à une même charge électrique. Grâce à ce net accroissement de la densité de flux, il existe entre les surfaces des contacts un flux suffisant pour assurer un effet de soufflage magnétique en chassant les vapeurs métalliques conductrices de l'espace existant entre les surfaces des contacts pendant la séparation de ces der-13 niers. Ainsi, la densité de flux accrue évite l'apparition d'arcs et la formation d'aspérités sur les surfaces des contacts et prolonge notablement la longévité électrique des relais. En effet, les relais décrits ont permis de rendre la longévité prévisible plus de douze fois supérieure à celle de relais antérieurs, sous 20 des charges sensiblement identiques. La valeur précise de l'espacement entre contacts et circuit magnétique propre à assurer un soufflage magnétique est fonction de nombreuses variables, telles que l'intensité du courant traversant l'enroulement et/ou les contacts, cette valeur étant 25 facile à déterminer, pour tout relais donné sous charge nominale donnée, par un technicien de compétence moyenne, compte tenu de ce qui précède. Des relais réalisés suivant l'invention peuvent comporter une série d'éléments complètement interchangeables avec ceux de 30 relais à caractéristiques de fonctionnement variables. Par exemple, le socle évidé 10 peut servir indifféremment dans un relais à contact ouvert ou fermé en position de repos, dans un relais utilisant pour exciter l'enroulement 26 le courant du secteur ou celui d'une source indépendante ou encore dans un relais unidirectionnel 35 ou bidirectionnel. Cette interchangeabilité existe aussi pour les ressorts à lame 16, 62 et 63, pour l'armature 36, l'enroulement 26 et le noyau 22 et pour le bras rigide 44 portant le contact fixe. De plus, du fait que suivant la plupart des modes de réalisation, le ressort à lame 16 dépasse l'armature rigide 36 du circuit ma-40 gnétique, on peut constituer tout le circuit magnétique de pièces 196/69. 69 11336 9' 2008341 métalliques estampées, le relais demeurant toutefois réglable a-près assemblage final. Enfin, on peut déterminer la tension de déclenchement des relais décrits d'après le mode de fixation des armatures 36 sur les ressorts à lame associés» 196/69. 69 11336 2008341 BKMDICUlQÎIONS» 1. Bêlais électromagnétique comportant un noyau aimantable. et désaimantable, un enroulement électriquement conducteur porté par ce noyau et assurant l'établissement et l'interruption 5 d'un champ magnétique, une armature à commande magnétique pouvant entrer en contact avec ce noyau ou s'en séparer en réponse à des variations de l'aimantation de ce dernier et des contacts conducteurs pouvant entrer en contact l'un avec l'autre ou se séparer en réponse à des mouvements de cette armature, ce relais étant carac-10 térisé en ce que lesdits contacts sont disposés par rapport audit champ magnétique de manière à ce que celui-ci exerce à leur niveau un effet de soufflage magnétique * 2» Eelais selon la revendication 1 caractérisé en ce que des moyens conducteurs sont prévus pour alimenter en courant ledit 15 enroulement et lesdits contacts» 5° Bêlais selon la revendication 2 caractérisé en ce que le moyen d'alimentation dudit enroulement est indépendant de celui d'aMentat ion desdits contacts-» 4. Eelais selon la revendication 2 caractérisé en ce que 20 le moyen d'alimentation dudit enroulement est en partie commun a~ vec celui d'alimentation desdits contacts. 5» Relais selon la revendication 1 caractérisé en oe que le noyau est « de préférence, superposé et parallèle à ladite armature, dont il est séparé par un entrefer situé à 11 une de ses 25 extrémités quand il n'est plus en contact avec 1'armatures les contacts étant situés près de cette extrémité du noyau. 6o Eelais selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un premier desdits contacts peut être fixé à support et un second à ladite armature. 30 7« Eelais selon la revendication 1 caractérisé en ce que le second desdits contacts est fixé à un bras élastique monté et fixé sur ladite armature» 8. Eelais selon la revendication 7 caractérisé en ce que le bras élastique est fixé à ladite armature en.un certain nombre 35® points espacés, le nombre de ces points étant directement proportionnel à la tension nécessaire pour déclencher le relais» 196/69.