Brevet FR2006888A1 — publié le 19700102

lia présente invention se rapporte à une dispositif électromagnétique pour entraîner des commutateurs électriques ou divers moyens mécaniques tels qu'un rochet ou une valve. Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à un dispositif 5 électromagnétique qui prend un plus fort courant lors de l'entraînement de son armature, de sa position de repos à sa position de collage,et prend un plus faible courant lorsqu'on maintient cette armature dans cette position de collage. Comme cela est bien connu, un dispositif électromagnétique 10 exige un grand nombre d'ampère-tours lorsqu'on entraîne son armature de la position de repos à la position de collage et exige un plus petit nombre d'ampère-tours lorsqu'on maintient cette armature en position de collage où cette dernière est plaquée sur un noyau. En conséquence, les dispositifs électromagnétiques 15 classiques sont constitués de manière telle que leur nombre d'ampère-tours puisse être réduit à une.faible valeur après que l'armature ait atteint la position de collage. Ces dispositifs classiques exigent deux contacts de commutation supplémentaires qui commutent le circuit de manière telle qu'une résistance limitant 20 le courant soit connectée en série à un enroulement juste après le collage du dispositif, ou de manière telle qu'Tin enroulement auxiliaire, pour ajouter suffisamment d'ampère-tours pour le déplacement d'amenée au collage soitdéconnecté après le collage du dispositif, la prévision de ces contacts de commutation supplé-25 mentaires provoque inévitablement une augmentation des ampère- tours, nécessités par une alimentation supplémentaire de pression de contact aux contacts de commutation supplémentaires, entraînant une augmentation de la puissance de fonctionnement et des dimensions du dispositif. En outre, ces contacts de commutation 30 supplémentaires exigent un réglage délicat pour réduire convenablement les ampère-tours, juste après le collage du dispositif„ Ce réglage délicat du contact est à peine possible et il n'assure pas non plus un fonctionnement stable. Un objet de la présente invention est de prévoir un disposi-35 tif électromagnétique perfectionné excluant les inconvénients mentionnés ci-dessus des dispositifs classiques. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un dispositif électromagnétique perfectionné capable d'un fonctionnement retardé au collage. 4-0 Le dispositif électromagnétique selon des caractéristiques 69 12212 2 2006888 de la présente invention comprend au moins un enroulement pour produire un flux magnétique, un noyau de stator magnétique couplé à l'enveloppe, et une armature mobile qui est attirée vers le noyau lorsque le flux magnétique est produit, et il est caracté-5 risé en ce qu'on prévoit un moyen de commutation sensible magnétiquement .pour contrôler le flux magnétique, lors de la réception du flux magnétique de dispersion, dans "une position où le moyen de commutation reçoit le flux magnétiçpeôbdispersion provoqué par la présence d'un ou de plusieurs intervalles entre l'ar-10 mature et le noyau de stator. l'enroulement; et le noyau de stator forment un électro-aimant pour attirer l'armature mobile vers le noyau quand le flux magnétique est produit par le courant d'excitation dans l'enroulement. les contacts de commutation du circuit, ou un moyen mé-15 canique tel qu'un roche,t, à entraîner par le dispositif peuvent être reliés à l'armature mobile. Un commutateur à lames, ou un dispositif semi-conducteur sensible magnétiquement, peut être employé comme moyen de commutation sensible magnétiquement, le terme "commutateur à lama# dans la présente invention indique un 20 moyen de commutation sensible magnétiquement, comprenant au moins deux contacts à lames en métal magnétique, dont l'un est élastique pour lui permettre d'être attiré par l'autre contact à lames et d'entrer en contact avec lui lorsque le flux magnétique les entoure, et une enceinte étanche à l'air pour entourer les con-25 tacts à lames, le dispositif semi-conducteur sensible magnétiquement est un dispositif semi-conducteur qui réalise l'action de commutation lors d'un changement du flux magnétique environnant. Le moyen de commutation sensible magnétiquement répond à une diminution du flux magnétique de dispersion provoqué par le fait 30 que l'armature touche le noyau et commute le circuit électrique de l'enroulement pour réduire les ampère-tours de l'enroulement à une valeur faible, mais juste suffisante pour maintenir l'armature déjà attirée dans sa position de collage. Ainsi, le nombre d'ampère-tours du dispositif est réduit immédiatement après l'at-35 traction de l'armature, c'est-à-dire le collage àx dispositif, et continue ainsi ultérieurement. la présente invention, au point de vue construction et fonctionnement, avec d'autres objets et avantages, sera mieux comprise par la description détaillée suivante, eh relation avec les 4.0 dessins ci-joints dans lesquels : 69 12212 3 2006888 . la figure 1 est une vue en plan du dessus d'un relais construit selon des caractéristiques de la présente invention. la figure 2 est une vue en élévation du relais représenté sur la figure 1. 5 la figure 3 est un diagramme de circuit du dispositif élec tromagnétique mettant en oeuvre des caractéristiques de la présente invention. la figure 4 est un autre diagramme de circuit d'un dispositif électromagnétique mettant en oeuvre des caractéristiques de 10 la présente invention. la figure 5 est une vue en élévation et en coupe, d'un autre relais construit selon un autre exemple de réalisation de la présente invention, et la figure 6 est une vue en élévation et en coupe d'un autre 15 relais construit selon un autre exemple de réalisation de la présente invention. le dispositif électromagnétique représenté sur les figures 1 et S se rapporte à un relais du type à charnière. In se référant aux détails de construction représentés sur 20 les figures 1 et 2, on prévoit une armature 1 en fer, mobile sur une partie du support 2 d'une plaque de support 3 en fer. la plaque de support 3 est fixée à la surface extérieure d'une aile ou branche verticale 4 d'un étrier 5 en fer. Un noyau cylindrique 6 en fer est fixé sur 1'étrier 5. Une bobine 7 est enroulée sur un 25 cylindre 8 entourant le noyau 6. Une plaque à bornes 9 portant des bornes 10 est fixéeà une autre aile ou branche verticale 11 de l'étrier 5. Des bras 12, formés d'une plaque métallique élastique mince, comprenant des contacts 13 et 14 sur leurs extrémités mobiles, sont fixés sur l'armature 1, à l'état isolé. Un res-30 sort de tension 14 est prévu entre une partie de crochet 15 de la plaque de support 3 et une partie de crochet 16 de l'armature 1 afin de donner à l'armature 1 une force pour se séparer du noyau 6. Des contacts fixes 17 et 18 pour entrer en contact avec les contacts 13 et 14, respectivement, sont prévus sur la plaque à 35 bornes 9. Au voisinage d'un entrefer 19, qui est formé entre l'ar-1 et le noyau 6 lorsqu'ils sont séparés, on prévoit un oei!35'u.t&i*etur à lames 18 pour contrôler le nombre d'ampère-tours de la bobine. le commutateur à lames 18 peut être placé à n'importe quel 40 endroit où ce commutateur peut recevoir le flux magnétique de 69 12212 4 2006888 dispersion qui est formé durant la période, après que le courant ait été envoyé à la bobine 7 et avant que l'armature 1 ne soit attirée vers le noyau 6. La construction électrique du relais peut être réalisée sui-5 vant l'une ou l'autre manière, tel que représenté Bur la figure 3 ou la figure 4 « En se référant au diagramme de circuit représenté sur la figure 3, un premier enroulement 71 et un second enroulement 72 constituent la bobine 7 présentée en se référant aux figures 1 10 et 2. Le premier enroulement 71 est connecté sur les bornes 20 et 21 qui conduisent à une source d'énergie continue 22 par l'intermédiaire d'un commutateur 23. Le second enroulement 72 et le commutateur à lames 18 sont connectés en série sur les bornes 20 et 21. Des éléments pour annuler les courants de pointe et sup-15 primer les arcs, tels qu'une résistance 25 et un condensateur 26, sont connectés en série sur les contacts du commutateur à lame» 18. Le relais ayant la construction et la connexion mentionnées ci-dessus fonctionne comme suit : 20 En fermant le commutateur 23, un courant passe de la source d'énergie 22 au premier enroulement 71» tandis que le second enroulement 72 n'est pas alimenté en courant parce que le commutateur à lames 18 est ouvert dès le début. A ce stade, c'est-à-dire juste après la fermeture du commutateur 23» l'armature 1 25 n'est pas encore attirée vers le noyau 6, par suite de l'insuffisance du flux magnétique, alors que le commutateur à lames 18 fonctionne et ferme le circuit du second enroulement 72, en réponse au flux magnétique de dispersion existant autour de l'entrefer 19 entre l'armature 1 et le noyau 6, en faisant ainsi pas-30 ser un courant à travers le second enroulement 72. Le courant dans le second enroulement 72, avec le courant dans le premier enroulement 71, produit un grand flux magnétique et en conséquence l'armature 1 est attirée vers le noyau 6„ Lors de l'attraction de l'armature 1 sur le noyau 6, le flux magnétique de dispersion 35 disparaît et, en conséquence, le commutateur à lames 18- est ouvert, en annulant ainsi le courant à travers le second enroulement 72 et èn réduisant ainsi le flux magnétique à un faible niveau juste suffisant pour maintenir l'armature 1 en contact avec le noyau 6. Ainsi, après le collage du dispositif, c'est-à-dire 40 le collage de 1'armature 1 dans une position pour toucher le 69 12212 5 2006888 noyau 6, le courant total envoyé au dispositif est considérablement diminué, en abaissant ainsi la consommation de l'énergie du dispositif. La figure 4- est un diagramme de sortie présentant un autre 5 exemple de connexion de circuit applicable au relais expliqué en se référant à la figure 1 et à la figure 2. En se référant à la figure 4, un enroulement 73 constitue la bobine 7 représentée sur la figure 1 et la figure 2. L'enroulement 73 et une résistance 24 limitant le courant sont connectés en sé-10 rie entre les bornes 20 et 21 qui conduisent à une sourse d'énergie continue 22 par l'intermédiaire d'un commutateur 23. Le commutateur à lames 18 est connecté en parallèle avec la résistance 24. Le relais ayant une construction telle que décrite en se ré-15 férant à la figure 1 et à la figure 2 ainsi que la connexion telle qu'on l'a décrite en se référant à la figure 4 fonctionne comme suit : Lors de la fermeture du commutateur 23, un courant passe de la source d'énergie 22 à l'enroulement 73 à travers la résistance 20 24, lorsque le commutateur à lames 18 est ouvert dès le début. A ce stade, c'est-à-dire juste après la fermeture du commutateur 23, l'armature 1 n'est pas encore attirée vers le noyau 6, par suite de l'insuffisance du flux magnétique, tandis que le commutateur à lames 18 fonctionne et courfc-circuite la résistance 24 en répon-25 se au flux magnétique de dispersion existant autour de l'entrefer entre l'armature 1 et le noyau 6, en augmentant ainsi le courant de l'enroulement 73. Par suite de l'augmentation du courant, un grand flux magnétique est produit et, en conséquence, l'armature 1 est attirée vers le noyau 6. Lors de l'attraction de l'armature 30 1 vers le noyau 6, le flux magnétique de dispersion disparaît et, en conséquence, le commutateur à lames 18 est ouvert, en limitant ainsi le courant par insertion de la résistance 24 en série avec l'enroulement 73 et en réduisant le flux magnétique à un faible niveau juste suffisant pour maintenir l'armature 1 en contact avec 35 le noyau 6. Ainsi, après le collage du dispositif, c'est-à-dire le collage de l'armature 1 dans une position pour entrer en contact avec le noyau 6, le courant envoyé au dispositif est considérablement diminué, en abaissant ainsi la consommation d'énergie du dispositif. 40 Le dispositif représenté en relation avec la figure 5 se rap 69 12212 6 2006888 porte à un relais du type à plongeur. En se référant aux détails de construction représentés sur la figure 5, un noyau de stator 31 en forme de E est fixé au fond d'une enveloppe 32 du type boîte. Une "bobine 33 est enroulée 5 sur le cylindre 34 fixé autour de la branche centrale 35 du noyau 31. Une armature mobile 36 en forme de E est prévue pour être opposée au moyen 31, étant supportée par les ressorts de compression 37 afin de donner à l'armature 36 une force pour la séparer du noyau 31. Dans un creux 38 d'un cylindre 34 placé près de l'entre-10 fer 49 entre le noyau 31 et l'armature 36, on prévoit un commutateur à lames 48. Le support de contact 39 est connecté à l'armature 36 avec une tige de connexion 40. Dans un espace 45 sous un couvercle 46, une plaque de contact transversale 41 portant des contacts 43 est supportée dans un trou 42 du support de contact 15 39, étant comprimée par un ressort de pression 44. Dans l'espace 45, les contacts fixes 47 sont prévus opposés aux contacts 43. La constitution électrique du dispositif peut être réalisée de l'une ou l'autre manière, comme on le représente sur la figure 3 ou la figure 4. En conséquence, les explications déjàprésentées 20 par rapport aux figures 3 et 4 sont totalement applicables en substituant les références suivantes : bobine 33 à la bobine 7 commutateur à lames 48 au commutateur à lames 18 armature 36 à 1 * armature 1 25 noyau 31 au noyau 6 entrefer 49 à 1' entrefer 19 Le dispositif électromagnétique représenté en relation avec la figure 6 se rapporte à un autre exemple d'un. relaiB du type à plongeur. 30 En se référant aux détails de construction représentés sur la figure 6, un commutateur à lames 51 est prévu dans un creux 52 placé dans une paroi latérale de l'enveloppe et au voisinage de l'entrefer 49 qui est formé entre le noyau 31 et l'armature 36. La partie restante est construite de la même manière que cel-35 le décrite en se référant à la figure 5» La construction électrique de ce relais peut être réalisée de l'une ou l'autre manière, tel que représenté sur la figure 3 ou la figure 4. Les explications déjà présentées en relation avec la figure 4 et la figure 3 sont totalement applicables en substituant les références suivantes ; 69 12212 7 2006888 babine 33 à la bobine 7 commutateur à lames 51 au commutateur à lames 18 armature 36 à 1» armature 1 noyau 31 au noyau 6 entrefer 49 à 1' entrefer 19 Les commutateurs à lames des exemples de réalisation men- tionnés ci-dessus peuvent être des commutateurs à lames du type à collage retardé, remplis d'un fluide visqueux. Dans un dispositif électromagnétique comprenant ce commutateur à lames rempli 10 d'un fluide visqueux, le commutateur à lames se ferme après une période de temps de retardement spécifique et, en conséquence, le collage du dispositif est retardé. Ainsi, le temps de retard de plusieurs secondes dans le collage peut être facilement obtenu. Le dispositif électromagnétique selon des caractéristiques 15 de la présente invention peut être construit pour avoir une bobine plus petite par rapport aux dispositifs classiques parce que les contacts prévus ici sur l'armature pour contrôler le courant après le collage du dispositif sont remplacés par un moyen de commutation magnétique sensible et, en conséquence, la force nécessaire 20 pour attirer l'armature vers le noyau peut être réduite jusqu'à la valeur précédemment exigée pour comprimer les contacts afin qu'ils se touchent. Dans le dispositif électromagnétique selon des caractéristiques de la présente invention, le réglage du fonctionnement du 25 dispositif, tel que le réglage de la sensibilité des moyens de commutation magnétiques sensibles, peut être facilement réalisé, en réglant l'emplacement et l'inclinaison du commutateur à lames. Le dispositif électromagnétique selon des caractéristiques de la présente invention a une grande fiabilité par suite de 30 l'emploi du commutateur à lames fiables. En outre, dans un relais selon des caractéristiques de la présente invention, tous les contacts prévus sur son armature peuvent être employés pour commuter le circuit qui est indépendant du circuit de ce relais, parce que le circuit de ce relais 35 n'est pas connecté à l'un, quelconque des contacts prévus sur l'ar-. • v*v - :';la revient à dire que le relais mettant en oeuvre des caractéristiques de la présente invention peut être rendu plus petit que les relais classiques possédant lé-même nombre de contacts. En d'autres termes, le relais selon des caractéristiques de 40 la présente invention peut être amené à posséder davantage 69 12212 8 2006888 de contacts par rapport à des .relais classiques ayant des dimensions semblables. . .. - En outre, un. collage retardé peut être obtenu en employant un commutateur à lames du type à réglage retardé dans un disposi-5 tif électromagnétique selon des caractéristiques de la présente invention. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à 10 1'homme de 1'art„ 69 12212 9 2006888 REVENDICATIONS 1 - Dispositif électromagnétique comprenant au moins un enroulement pour produire un flux magnétique, un noyau de stator couplé magnétiquement à l'enroulement et une armature mobile qui 5 est attirée par le noyau quand le flux magnétique est produit, caractérisé en ce qu'on prévoit au moins un moyen de commutation sensible magnétiquement, pour contrôler le flux magnétique lors de la réception de flux magnétique de dispersion, dans une position où le moyen de commutation reçoit le flux magnétique de 10 dispersion produit par la présence d'un ou de plusieurs entrefers entre l'armature et le noyau de stator. 2 - Dispositif électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de commutation sensible magnétiquement comprend au moins deux contacts à lames en métal magnéti- 15 que, dont au moins un est élastique pour lui permettre d'être attiré par l'autre lame et d'entrer en contact avec cette lame lorsqu'un flux magnétique les entoure, et line enceinte étanche à l'air pour entourer les contacts à lames. 3 - Dispositif électromagnétique selon la revendication 1, 20 caractérisé «n ce que le moyen de commutation sensible magnétiquement est placé dans un creux formé dans un cylindre de l'enroulement . 4 - Dispositif électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau de stator et l'armature forment 2 5 un dispositif électromagnétique du type à plongeur et le moyen de commutation sensible magnétiquement est placé dans un creux formé dans une paroi d'une enveloppe qui entoure le noyau, l'armature et l'enroulement. 5 - Dispositif électromagnétique selon la revendication 1, 30 caractérisé en ce que le noyau de stator et l'armature forment un dispositif électromagnétique du type à plongeur et le moyen de commutation sensible magnétiquement est placé dans un creux formé dans tuie paroi d'une enveloppe qui entoure le noyau, l'armature et l'enroulement, le moyen de commutation comprenant au moins une 35 paire de contacts à lames en métal magnétique, dont au moins ùn est élastique afin de lui permettre d'être attiré par l'autre lame et d'entrer en contact avec elle lorsqu'un flux magnétique les entoure, et une enceinte étanche à l'air pour entourer les contacts à lamœ. 40 S - Dispositif électromagnétique selon la revendication 2, 69 12212 10 2006888 caractérisé en ce qu'un circuit de suppression d'arc comprenant au moins une résistance et au moins un condensateur est connecté sur les contacts du moyen de commutation sensible magnétiquement. 7 - Dispositif électromagnétique selon la revendication 2, 5 caractérisé en ce que l'enceinte étanche à l'air est remplie d'un fluide visqueux. 8 - Dispositif électromagnétique selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un circuit de suppression d'arcs comprenant au moins une résistance et au moins un condensateur est connecté 10 sur les contacts du moyen de commutation sensible magnétiquement.