Brevet FR2032296A1 — publié le 19701127

La présente invention se rapporte d'une manière générale à des composants électriques ou électroniques et plus particulièrement, à un relais à lames et à son procédé de fabrication. Actuellement, les relais à lames à sec qui sont vendus 5 sont constitués par un élément de commutation à l'ames monté dans la bobine d'un solénoïde qui,à son tour, est monté dans un boîtier avec des éléments d'extrémité électriques appropriés et/ou des conducteurs destinés à être employés par l'utilisateur. De ce fait, le relais à lames classique est constitué par un ensemble d'éléments dont 10 fabriqués séparément / le prix de production se rapporte à la fois au prix des divers composants ainsi' qu'à leur montage. D'une manière générale, la présente invention se rapporte à un dispositif électrique comportant une be.se rigide, par exemple en matière céramique,servant à supporter des éléments conduc-15- teurs de 1?électricité et un élément thermoplastique scellé à la chaleur sur la base pour former l'environnement des éléments conducteurs. Le terme "thermoplastique" est utilisé ici pour signifier une matière thermoplastique ou une matière thennodurcissable. La base rigide forme le support de la structure ainsi que le moyen 20 servant à mettre en position précise les éléments conducteurs les uns par rapport aux autres, 1 ' élément thermoplastique permettant de réaliser les conditions d'environnement voulues pour les éléments conducteurs. D'autres avantages et caractéristiques de la présente 25 invention ressortiront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des de s sirs annexé qui donnent à'titre explicatif, mais nullement limitatif?, une foime de réalisation conforme à l'invention. Sur ces dessins, 30 La Pig» 1 est une vue en perspective à grande échelle d'un relais à lames suivant la présente invention. L Pig» 2 est une vue en plan de la structure représentée sur la-Pig. 1, le couvercle étant enlevé et certaines parties étant arrachées partiellement. 35 La Pig. 3 est une vue en bout, en coupe, du dispositif représenté sur la Pig. 2, suivant la ligne 3-3 de celle-ci, en regardant dans la direction'des flèches. La Fig. 4 est une coupe longitudinale de la structure représentée sur la Pig. 2, suivant la ligne 4-4 de celle-ci, dans 40 la direction des flèches, 69 43399 - 2 - 2032296 La Pig. 5 est -une coupe longitudinale de la 'structure représentée sur l.a Pig.. 2, suivant la ligne 5-5 de celle-ci,dans la direction des flèches. La Pig. 6 est une coupe transversale de la structure 5 représentée sur la Pig. 2-, suivant la ligne -6-6 de celle-ci, dans la direction des flèches. La Pig. 7 est une coupe à grande échelle de la partie de la structure représentée sur. la- Figi 4 qui .est entourée par la ligne 7-7. 10 La Pig. 8 est une vue en perspective à grande échelle de la structure représentée sur la Pig. 2. La Pig. 9 est une vue en perspective à grande échelle d'une lame, représentant un autre aspect de l'invention. Comme indiqué plus haut, la présente invention se rap-15 porte d'une manière générale à un dispositif électrique comportant une "base rigide servant à supporter des éléments de circuit électriques et un élément thermoplastique qui est scellé à la chaleur sur celle-ci. La présente invention peut être utilisée avec des commutateurs ou relais électromécaniques, des composants 20 électroniques destinés à des circuits, tels que des transistors, des diodes et des circuits intégrés, et également avec des composants électriques tels que des potentiomètres, des résistances et des condensateurs. Dans ces divers modes de réalisation, des éléments conducteurs de l'électricité sont supportés par une base 25 rigide et m élément en matière thermoplastique est scellé à la chaleur sur la base afin de fixer en place les éléments conducteurs et d'établir l'environnement voulu pour ceux-ci. Pour simplifier, la présente invention sera décrite, à titre d'exemple, et en liaison avec les dessins annexés,comme étant utilisée dans un dispo-30 sitif de commutation à lames vibrante^/ou relais à lames fonctionnant à sec, et on décrira également son procédé de fabrication. En se reportant maintenant aux dessins, et particulièrement aux Pig. 1 - 6 et 8, elles représentent un relais à lames 8 comportant une enveloppe scellé hermétiquement contenant une 35 chambre de commutation 10 et comprenant une base 11 en une matière diélectrique rigide telle qu'une matière céramique à base d'alu-.. mine qui peut être moulée par injection suivant la ferme voulue, comme décrit plus en détail ci-après, et un élément 12 de couverture en une matière thermoplastique telle que du "Nylon" chargée 40 à 30 $ de verre , moulée par injection et qui peut être scellée à 69 43399 - 3 - 2032296 la chaleur sur la base 11, pour être ensuite déformée et conserver sa déformation permanente afin de régler l'espacement entre les éléments électriques se trouvant à l'intérieur de l'enveloppe 9, comme décrit plus en détail plus loin. 5 Comme élément conducteur, le relais 8 comprend un ensem ble .de lames magnétiques jumelées 13, par exemple en un alliage . de nickel et de fer et comprenant une lame 14 normalement ouverte", une lame "commune11, "oscillante" ou de commutation 15 et une laine conductrice 16 de "bobine" ou de solénoôcfe,dont chacune 10 porte des contacts électriques à couches multiples diffusées,par exemple en or diffusé sur le revêtement de nickel dans un four à atmosphère d'hydrogène. Les lames 14, 15 et 16 sont toutes connectées électriquement ensemble par l'intermédiaire d'une barre de connexion commune 17, à l'extérieur de la chambre de commutation 15 10. Un autre élément conducteur 18 se présente sous la forme d'une lame non magnétique servant .de lame ou"contact de relais normalement fermé". Cette lame peut être réalisée en un alliage de nickel, d'argent et de cuivre contenant approximativement 15 # de nickel, 17 $ d'argent et 65 # de cuivre revêtu d'or dans la région 20 des contacts. Un bobinage ou solénoïde 19 formé par exemple de fils de cuivre isolés à l'aide de polyuréthanne est bobiné autour de l'enveloppe 9 entre ses extrémités afin d'établir le champ magnétique faisant commuter le relais 9, et un couvercle 20,par exemple 25 en Mu-métal estampé et mis en forme,est disposé autour du bobinage 19. La base 11 qui est en une matière diélectrique rigide forme le support de la structure et le moyen d'alignement servant à mettre en position les diverses lames tout en les isolant élec-30 triquement les unes des autres. Dans le mode de réalisation particulier représenté, qui est un commutateur de relais bipolaire à deux directions, la base qui est un élément plat et allongé comportant une première et une seconde extrémités 21 et 22, respectivement, et des côtés 23 et 24, comprend un canal 25- qui est disposé 35 entre les extrémités 21 et 22 et qui s'étend en travers de la surface inférieure et le long des côtés 23 et 24 §.fin de recevoir ^ „ „ , „ ^ la surface supérieure de , l'enroulement de la bobine 19. Dans/la base 11, sont formes -un premier et un second évidements 26 et 27 qui s'étendent longitudi-nalement d'un point proche de la première extrémité 21 jusqu'à 40 un point proche de la seconde extrémité 22J.esquels sont séparés ; 69 43399 i - 4 - 2032296 par ime nervure de séparation 28,et délimitent partiellement la chambre de commutation 10. A chacune des extrémités de la "base,sont formées un jeu d'encoches de section droite rectangulaire qui débouchent dans les évidements 26 et 27. La première extrémité 21 de la base 11 est pourvue 5 d'encoches 31, 32, 33 et 34, les encoches 31 et 32 communiquant avec le premier évidement 26 et les encoches 33 et 34 communiquant avec le second évidement 27. De même, à la seconde extrémité 22 de la base 11, sont formées des encoches 36 et 37 qui communiquent avec le second évidement 27 et qui sont alignées 10 sur les encoches 34 et 33, respectivement, de la première extrémité 21. De plue, à la seconde extrémité 22, des encoches 38 et 39 communiquent, avec le premier évidement 26 et sont alignées respectivement sur les encoches 32 et 31 de la première extrémité. Les encoches 33 de la première extrémité et 38 de la se-15 conde sont légèrement plus larges que les autres encoches afin d'assurer un montage approprié des lames dans les encoches. Bien que la présente invention soit destinée à former diverses structures de commutation, le commutateur particulier représenté et qui peut être fabriqué d'une façon économique du 20 fait de la reproduction des divers éléments, est un relais à lames vibrantes bipolaire à deux directions, un ensemble de lames jumelées 13 étant disposé à la première extrémité 22 de la base 11, ces^ lames 14, 15 et 16 étant disposées respectivement dans les encoches 32, 33 et 34. A la seconde extrémité 23 25 de la base 11, est disposé un second ensemble de lames jumelées 13' dont les lames 14', 15' et 16' sont disposées dans les encoches 37, 38 et 39, respectivement. Des lames de contact normalement fermées -18 et 18' sont disposées respectivement dans les encoches 31 et 36 de la première et de la seconde extrémités 21 30 et 22. Des réglettes 35 , 35 sont disposées dans les évidements 26 et 27, respectivement, au voisinage des encoches 39 et 34 afin de supporter les lames respectives 16' et 16 du bobinage qui y sont disposées. 35 En plus d'être agrandies, les encoches 33 et 38 sont pourvues de surfaces inférieures 33' et 38', respectivement, qui sont inclinées vers le bas, vers l'intérieur, dans les évidements respectifs,de telle sorte que ces surfaces inférieures se trouvent dans un plan qui coupe les lames de contact, normalement fer- * 40 mées 18' et 18, respectivement, qui s'étendent dans les évide- 69 43399 - 5 - 2032296 ments cfepuis les extrémités opposées. les lames de contact normalement fermées 18 et 18' comportent ctes parties .agrandies 41 et 41' s'étendant latéralement à l'intérieur des évidements respectifs 26 et 27, en-dessous des 5 lames de contact voisines normalement ouvertes 14 et 14', respectivement, de sorte qu'à l'endroit de leurs parties agrandies 41 et 41', les lames 14 et 18 sont superposées ainsi que les lames 14' et 18'. Les lames superposées 14 et 18 et 14' et 18.' présentent 10 une longueur qui, d'une manière typique^ est inférieure à la moitié de la longueur Comme on le voit sur les Pig. 3 et £, les encoches 32 20 et 37 à travers lesquelles passent les contacts normale.ment ouverts 14 et 14' présentent une profondeur inférieure à celle des encoches 31 et 36 à travers lesquelles passent les contacts normalement fermés 18 et 18' afin de disposer les contacts normalement fermés et les contacts normalement ouverts en les espaçant et en 25 leur permettant de recevoir entre eux les lames de commutation. Les encoches 33 et 38 présentent une profondeur qui est comprise entre celle des encoches 32 et 37 et celle*des encoches 31 et 36. Les lames 16 et 16' du bobinage comportent un tronçon 42 qui est replié sur lui-même et qui est pourvu d'une patte 43 30 s'étendant transversalement depuis son extrémité afin de traverser une ouverture 44 cë la base 11 où les extrémités de la bobine 19 sont connectées aux pattes 43. Chacune des lames des ensembles de lames jumelées 13 et 13' comporte une partie 45 de largeur réduite disposée entre les 35 lames se trouvant dans les encoches à l'intérieur de l'enveloppe 9 et les barres de connexion respectives 17 et 17' à l'extérieur de l'enveloppe. De même, les lames çfe contact non-magnétiques normalement fermées 18 et 18' comportent chacune une partie 46 de largeur réduite entre la lame se trouvant dans l'encoche à l'inté-40 rieur de l'enveloppe et une connexion agrandie extérieure 47. Les 69 43399 - 6 - 2032296 ' parties de dimensions réduites 45 et 46 forment un emplacement commode pour sectionner les couches 17 et 17' et former des éléments de contact individuels. Les parties 17 et 17' sont utilisées inilialement pour faciliter la fabrication réelle du relais 8. 5 L'élément de couverture 12 qui est disposé au-dessus de la surface supérieure de la base 11 afin de fermer les évidements 26 et '27 et former le sommet de la chambre de commutation scellée hermétiquement 10 à l'intérieur de l'enveloppe "9, se présente sous la forme d'une partie plane moulée par extrusi on, venant en 10 contact avec les surfaces supérieures des éléments latéraux 24 et 25 et de la nervure 28, cet élément comprenant des prolongements 51 - 54 et 56 - 59 qui s'étendent respectivement dans les encoches 31 - 34 et 36 - 39, au-dessus des lames s'y trouvant afin de former un joint périphérique 55 entre le couvercle et la base, 15 11 et 12. Comme on s'en rend compte d'après la description ci-des-sus, et en se reportant aux Fig. 4 et 7> les lames de commutation 15 et .15' sont courbées vers le bas contre les surfaces inférieures 33' et 38' des encoches 33 et 38 lorsque la base et le couvercle 20 sont scellés ensemble. Cet effet de courbure appliqué aux lames de commutation 15 et 15' sollicite d'une manière élastique les extrémités de contact éloignées de ces lames en les poussant contre les lames de contact normalement fermées 18 et 18'. Du fait que les lames de commutation 15 et 15' sont en une matière magné-25 tique tandis que les lames de contact normalement fermées sont en une matière non magnétique, la conduction du courant électrique entre les barres de connexion 17 et 17' des ensembles 13 et 13' de lames jumelées et passant par la bobine 19 produit un champ magnétique à l'intérieur de l'enveloppe 9,de sorte que les lames 30 de commutation 15 et 15' qui sont magnétiques sont contraintes de commuter et de venir en contact avec les lames de contact magnétiques normalement ouvertes 14' et 14, respectivement. On se rend compte, d'après ce qui précède, que l'enveloppe 9 du relais 8 à l'intérieur de laquelle sont assemblées et 35 scellées les lames respectives, peut être formée facilement en commençani^dïsposer la base 11, en mettant les lames de contact normalement fermées 18 et 18' dans les encoches respectives 31 et 36, en mettant les ensembles de lames jumelées 13*et 13' dans les encoches respectives aux extrémités opposées de la base, en dis-40 posant le couvercle 12 au-dessus de la base et des lames assemblées, 69 43399 - 7 - 2032296 et en scellant à la chaleur le couvercle 12 sur la "base-11. Une dimension dee surface type pour un relais à lames du type décrit et représenté est celle d'un coupon prime utilisé dans le commerce. 5 Bien que la présente invention ait été décrite comme pouvant être appliquée particulièrement à. un commutateur bipolaire à deux directions, on se rend compte que la structure du relais et son procédé de fabrication peuvent s'appliquer également à De plus, bien que la présente invention ait été décrite avec une lame normalement ouverte, une lame oscillante et une lame de bobinage de chaque ensemble de lames jumelées connectées élec-20 triquement - ensemble, on se rend compte que les lames peuvent être isolées les unes des autres simplement en sectionnant la barre de connexion 17. De plus, bien que la présente invention ait été décrite en se reportant au mode de réalisation représenté qui utilise 25 une seule base et un seul couvercle de manière à n'utiliser qu'un nombre minimal d'éléments, l'un ou l'autre de ceux-ci pourrait être remplacé par deux ou un plus grand nombre d'éléments. Par exemple, le couvercle pourrait être réalisé sous la forme de deux éléments dont le premier comprendrait ^partie s en saillie pénétrant 30 dans les encoches de la base et dont le second aérait.^Lmp3®ment- «ne plaque plane servant de couvercle, les 'éléments étant scellés ensemble à un moment déterminé. Suivant un autre aspect de la présente invention, comme on le voit sur la Fig. S » des contacts de durées extrêmement 35 longues peuvent être réalisés pour l'ensemble du relais à lames décrit précédemment en formant une perforation ou une. partie découpée 62.cfans la lame de commutation 15" et en remplissant cette partie découpée avec un métal précieux 63 tel que du platine ;qui servirait alors de contact de travail et de rupture. Dans le 40 cas du relais bipolaire décrit et représenté plus haut, ces con 69 43399 - 8 - 2032296 tacts métalliques 63 forment les contacts de commutation pour les deux pôles. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, 5 et qu'elle est susceptible de diverses variantes-sans sortir de son cadre. 69 43399 - 9 - 2032296 BEVEHDICATI0K5 1. Dispositif électrique caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison : une base rigide en matière céramique servant à supporter des éléments conducteurs de l'électricité et un 5 élément thermoplastique scellé à la base et servent à former l'environnement desdits éléments conducteurs. 2.Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en -ce què les éléments formant une- chambre sont scellés ënsjemble à- la ©haleur dans une région qui entoure ladite 10 chambre. ' 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments conducteurs comprennent au moins deux lames de commutation s'étendant dans ladite région, à l'intérieur de la chambre, les positions relatives des lames à l'intérieur 15 de la chambre pouvant être modifiées afin de faire ouvrir et fermer un circuit électrique. A. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins l'une des lames comprend une partie qui est disposée à l'intérieur de la chambre et qui est garnie 20 d'un métal précieux afin d'établir un contact avec l'autre lame pour faire ouvrir et fermer ledit circuit. 5. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la base comporte -une encoche dans ladite région, laquelle reçoit et met en position l'une des lames, la surface in-25 férieure de l'encoche se trouvant dans un plan qui coupe l'autre lame suivant un angle aigu, de sorte que la première lame est maintenue contre la surface inférieure de l'encoche de la base par ledit élément en matière plastique et est poussée d'une manière élastique contre l'autre lame. 30 6. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend : une base et un élément en matière plastique qui forment une enveloppe scellée hermétiquement, un ensemble de lames comprenant une série de lames de commutation comportant des parties s'étendant à travers ladite enveloppe, et une bobine de 35 commande du commutateur enroulée autour de l'enveloppe servant à produire un mouvement de déplacement relatif des lames entre une position de contact ouvert et une position de contact fermé, l'enveloppe comprenant -une base plane rigide en matière céramique comportant au moins deux évidements s'étendant côte à côte sur 40 sa longueur, au moins deux encoches destinées à recevoir les la- 69 43399 - 10 - 2032296 mes étant formées à la périphérie de la base à chaque 'extrémité . de chaque évidement, chacune des encoches étant traversée par une lame, un couvercle en matière plastique d'étanchéité rigide' comportant une périphérie qui s'associe à la périphérie de la 5 base, lesdits éléments étant scellés l'un sur l'autre ainsi que sur lesdites lames, l'ensemble-des lames comprenant : deux lames normalement fermées dont l'une traverse -une encoche à une extrémité de l'un des évidements et dont l'autre traverse une encoche à l'autre extrémité de l'autre évidementj une série d'éléments 10 de lames comprenant une lame normalement ouverte, une lame de commutation et une lame de bobinage, l'un desdits éléments de lames comportant ladite lame ouverte qui s'étend à ladite première extrémité du premier évidement et qui est superposée à au moins une partie de l'une des lames normalement fermées, les 15 lames de bobinage et l'a lame de commutation s'-étendant dans la-- dite première extrémité de l'autre évidement, l'extrémité libre de la lame de commutation étant en contact avec me partie de ladite autre lame normalement fermée, dans l'autre élément cfe lame ladite lame normalement ouverte s'étendant dans ladite autre ex-20 trémité de l'autre évidement et étant superposée à au moins une partie de ladite autre lame normalement fermée, les lames du bobinage et de commutation s'étendant dans ladite autre extrémité du premier évidement, l'extrémité libre de la lame de commutation étant en contact avec la partie de ladite première lame 25 normalement fermée, la lame de bobinage du premier élément de lame étant connectée à une première extrémité de la bobine de commande et la lame de bobinage dudit autre élément de lame étant connectée à l'autre extrémité de la bobine de commande. 7. Procédé pour fabriquer un dispositif électrique, 30 caractérisé en ce qu'il consiste : à disposer une base rigide en matière céramique de façon à lui faire supporter des éléments conducteurs de l'électricité ; à poser des éléments conducteurs sur ladite base ; à poser un élément thermopla stique; sur ladite base afin de former l'environnement des éléments conducteurs et 35 à sceller la base et l'élément en matière ^astique l'un à l'autre