Brevet FR2029784A1 — publié le 19701023

03î 96 1 2029784 La présente invention concerne on relais électromagnétique et plus particulièrement des perfectionnements qui améliorent le fonctionnement des relais à "position centrale stable". Les relais électriques qui utilisent une armature de commu-5 tateur pouvant se déplacer entre deux pièces polaires dans une enveloppe en verre, sont utilisés largement depuis un certain nombre d'années. Dans des relais de ce type, le flux magnétique qui est émis par un bobinage électrique associé au commutateur fait déplacer l'armature et la met sélectivement en contact avec 10 l'une ou l'autre des pièces polaires de celui-ci. Divers circuits d'aimants permanents et-divers agencements de ressorts d'armature ont été conçus pour des commutateurs de ce type afin de mettre l'armature en contact avec une face de contact de l'une des pièces polaires lorsque le bobinage de commande est désexcité. Des relais ^ de ce type peuvent présenter une position centrale stable. Le terme "position centrale stable" tel qu'il est utilisé ici se rapporte à un commutateur de cette catégorie dans lequel l'armature peut prendre une positon neutre entre les deux pièces polaires du commutateur, sans venir en contact avec aucune d'elles, 2o lorsque le bobinage n'émet pas de fluide magnétique, et dans lequel l'armature peut venir en contact avec l'une ou l'autre des pièffes polaires, suivant la polarité du flux électrique produit par le bobinage qui est associé au relais. La présente invention a pour but principal de disposer un 25 circuit magnétique permanent dans des relais de ce type général à "position centrale stable" qui, lorsqu'il est utilisé avec un bobinage électrique, forme un commutateur sensible et dans lequel la position de non-contact entre les éléments de contact du commutateur peut être maintenue facilement sans demander plus de J0 frais de fabrication pour assembler les éléments de contact à l'intérieur- de l'enveloppe en verre que cela n'est nécessaire' pour -des relais du typé stable sur un seul côté ou bistables, Les relais selon les principes de la présente invention peuvent comporter des éléments de contacts rapprochés sans aucun "rebondisse-25 ment de contact" indésirable entre l'armature et les contacts des pièces polaires. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront de la description détaillée qui va suivre, faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention. 70 031% 2 2029784 Sur ce dessin, La figure 1 est une vue de face d'un relais type à "position centrale stable" suivant la présente invention; la figure 2 est une vue latérale du relais., représenté sur 5 . la figure 1 ; la figure 3 est une vue arrière du relais représenté sur les figures 1 -et 2, en partie en coupe, afin de montrer: les positions relatives des éléments de contact du commutateurî et la figure 4 est une vue en plan du relais représenté sur .10 les figures 1, 2 et 3. Les éléments semblables sont indiqués par des références numériques semblables dans toute la description et sur toutes les figures du dessin. En se reportant maintenant particulièrement au dessin et 15 d'abord à la figure 1, on voit en 10 un commutateur de forme classique. Le commutateur comprend une armature 11 disposée à l'intérieur d'une enveloppe 12 en verre ou en une matière semblable à du verre, et par deux pièces polaires 13 et 14 dont les faces de contact 13a et 14a sont à l'intérieur de l'enveloppe et sont dis-20 posées sur les côtés opposés de l'extrémité libre de l'armature. L'armature est montée à l'intérieur de 1'enveloppe.de verre afin de pouvoir osciller pour venir en contact avec l'une ou l'autre des faces de contact 13a et 14a des pièces polaires 13 et 14, respectivement. La tige de maintien 15 de l'armature sort d'.une: ex 25 trémité de l'enveloppe tandis que- les pièces polaires sortent en des positions relatives parallèles, par l'autre, extrémité de l'enveloppe. Des-commutateurs de ce type sont connus dans la technique et décrits dans un certain nombre de brevets et de publication y compris les brevets des Etats-Unis d'Amérique n° 2 609 464 30 et n° 3 054 873* dont les descriptions sont données ici à titre" de référence.'Dans des commutateurs de ce type, une certaine quantité de mercure peut être disposée à l'intérieur de l'enveloppe de verre pour que l'armature et les faces de contact des pièces polaires" soient maintenues mouillées par le mercure, par effet ca-35 " pillaire. Les pièces polaires et l'armature sont en une matière magnétique telle qu'un alliage de nickel et de fer. Suivant la présenté invention, un aimant permanent 16, qui peut se présenter sous la foime d'un aimant cylindrique et qui présente des pôles magnétiques nettement définis à ses extrémités 40 opposées, est disposé au voisinage des extrémités extérieures 70 03196 3 2029784 des deux pièces polaires 13 et 14. L'aimant 1.6 est disposé de telle sorte que les deux pièces polaires 13-et 14 prennent la même polarité magnétique par exemple une polarité nord, sous l'influence de l'aimant permanent 16. La face d'extrémité de l'aimant 16 est 5 rapprochée des deux pièces polaires 13 et 14 mais il en est légèrement espacé. Une feuille rectangulaire de matière isolante 17 peut être dispqsée entre l'une des pièces polaires, 14, et l'aimant afin de servir d'entretoise et d'isoler électriquement l'aimant de cette pièce polaire. Un autre aimant permanent 18, qui peut 10 également être de forme cylindrique, est fixé sur la tige à découvert 15 de l'armature et il est disposé de telle sorte que la tige de l'armature prend la même polarité que celle qui est imposée aux pièces polaires 13 et 14 par l'aimant permanent 16. A nouveau, ceci . peut être réalisé en mettant le pôle nord de l'aimant 18 au voisi-15 nage de la tige 15 de l'armature et en contact avec celle-ci. Les aimants étant ainsi disposés, les faces de contact des pièces polaires présentent la même polarité que l'armature 11 et du fait que les polarités sont les mêmes, l'armature est également repoussée par les deux faces de contact. Les forces magnétiques 20 résultantes maintiennent l'armature à une position où elle se trouve entre les faces de contact des pièces polaires et où elle est écartée de chacune d'elles. Pour faire fonctionner le relais, et faire venir sélectivement l'armature en contact avec l'une ou l'autre des faces de 25 contact 13a et 14a pour former un circuit passant par une pièce polaire choisie, un bobinage électrique 19 est associé aux pièces polaires de façon à les soumettre à un flux électrique de polarité choisie. Comme on le voit, le bobinage 19 disposé au-dessus des pièces polaires et il est supporté par celles-ci à l'aide 50 d'éléments de circuit magnétique 20 et 21 qui sont fixés aux extrémités de la bobine ainsi qu'aux pièces polaires. Un premier élément 20, par exemple, est fixé à une première extrémité de la bobine 19 ainsi qu'à la pièce polaire 13 tandis que l'autre élément 21 est fixé à l'autre pièce polaire 17 et à l'autre extrémité 35 de la bobine électrique. Les extrémités 20a et 21a des éléments 20 et 21 pénètrent à l'intérieur de la bobine 19 afin de constituer son noyau magnétique. Ces extrémités sont isolées électriquement l'une de l'autre. Un premier élément, tel que par exemple l'élément 21, doit être isolé de la bobine et de l'autre élément et ce der-nier isolement est réalisé à l'aide d'une bande isolante 21b qui 70 03196 4 2029784 qui entoure l'extrémité 21a de l'élément 21 à l'extrémité de la bobine. En - alimentant la bobine en courant continu, une première extrémité de celle-ci devient un pôle nord et son autre extrémité devient un pôle sud, les éléments de circuit magnétique qui sont 5 associés aux extrémités de la bobine prenant une polarité semblable à celle de leurs extrémités associées de celle-ci, Par exemple, si l'extrémité de la bobine 19 qui comporte l'élément 20 est un pôle nord, ceci fait passer un flux électrique de polarité nord vers la pièce polaire 13 tandis que l'extrémité opposée de la bobine fait 10 passer un flux électrique de polarité sud vers la pièce polaire 14. Les dimensions de la bobine sont telles que, par rapport au courant électrique qui lui est fourni, le flux de polarité "sud" qui est imposé électriquement à la pièce polaire 14 est supérieur à la polarité "nord" de la pièce polaire qui est due à l'aimant 15 permanent. La polarité sud surpasse la polarité nord de la pièce polaire 14 tandis que le flux électrique aide la pièce polaire 13 à présenter une polarité nord. Ceci produit une répulsion plus grande d'e l'armature 11 par la pièce polaire 13 et une attraction de celle-ci par la pièce polaire-14 ce qui déplace l'armature 11 20 et la met en contact avec la face de contact 14a de la pièce polaire 14, en fermant un circuit passant par cette face de contact. Lorsque la bobine est désexcité, le flux de l'aimant permanent repousse à nouveau l'armature 11 par les deux faces de contact de sorte que l'armature 11 prend à nouveau une position centrale 25 "stable". Lorsqu'on inverse le sens du courant traversant la bobine les polaritéçdes- extrémités-de celle-ci - sont également inversées et l'inversion.-du sens de passage du courant fait mettre l'armature 11 en Gontact-avec l'autre face-de - contact, par exemple la face de contact - 1-3a-,- afin de fermer un circuit électrique passant par la 30 pièce polaire-13- - - De plussuivant la présente invention, la sensibilité du relais est accrue en couplant d'une manière magnétique les deux aimants permanents 16 et 18. Ceci est réalisé en utilisant une bande de couplage qui peut être en un alliage de nickel et de fer 35 ou en acier, présentant une faible réluctance. La bande 22 est soudée ou fixée autrement à un premier aimant tel que, par exemple, l'aimant 16 , et elle est fixée à l'extrémité extérieure de l'autre aimant"18 en disposant un isolant électrique 22a entre la bande 22 et l'aimant 18. Ceci fait coupler les pôles de polarité sem-40 blable des aimants 16 et 18 et en fait produit un effet semblable 70 03196 5 2029784 à celui qu'on obtient en ayant un pèle sud ou un pôle de même polarité aux extrémités extérieures des aimants 16 et 18 tout le long de la bande 22. On estime que cette disposition a pour effet d'augmenter l'intensité de la polarité de l'armature 11 qui est 5 opposée à celle de la bande 22. Il apparaît des lignes de flux magnétique, comme indiqué en F sur la figure 2, c'est-à-dire des lignes disposées transversalement par rapport à la longueur de l'ar-✓ mature 11 et par rapport à la longueur de la bande 22, ce qui augmente la sensibilité du relais. 10 L'utilisation de la bande 22 entre les aimants 16 et 18 peut faire augmenter la sensibilité du relais d'environ 40# par rapport à des relais tels que ceux décrits ci-dessus qui n'utilisent pas une telle bande mais qui utilisent cependant la même disposition des aimants et la même structure de bobinage. L'accrois-15 sement de sensibilité diminue la valeur du courant nécessaire pour déplacer 1'armature dans un sens ou dans 1'autre. En mettant en oeuvre les principes indiqués plus haut, les faces de contact du relais peuvent être relativement rapprochées et relativement près de l'armature oscillante, cette derniè-20' re restant cependant à une position de repos ou "position centrale stable". Les pièces, polaires et l'armature peuvent être assemblées dans l'enveloppe de la même manière que pour les autres relais. On supprime tout rebondissement des contacts de l'armature si selle-ci est mouillée par du mercure. 25 II va de soi que la présente invention a été décrite à titre d'exemple préférentiel explicatif, mais nullement limitatif, et que l'on pourra introduire toute équivalence dans ses éléments constitutifs sans sortir de son cadre défini par les revendications annexées. 70 03196 6 2029784 REVENDICATIONS 1 - Relais électrique caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe en une substance ayant des caractéristiques électriques et magné tiques analogues à celles du verre, à l'intérieur de laquelle est dis- 5 posé un élément de contact mobile se déplaçant sélectivement pour venir en contact avec un autre élément de contact intérieur ou pour s'en séparer, cet autre élément de contact s'étendant au-delà d'une première extrémité de l'enveloppe, l'élément de contact mobile comportant une tige qui s'étend au-delà et à l'extérieur de l'autre extrémi- 10 té de l'enveloppe, des aimants permanents étanij^ssociés aux parties extérieures des deux éléments de façon à donner la même polarité magnétique aux parties de contact des deux éléments, et un bobinage électrique de commande associé à l'un des éléments de contact agissant lorsqu'il est excité de manière à inverser la polarité de cet 15 élément de contact. 2 - Structure suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une bande en une matière à faible réluctance qui s'étend au voisinage de l'enveloppe, parallèlement à son axe longitudinal, un dispositif donnant à cette bande une polarité opposée à 20 la polarité des éléments de contact et due aux aimants permanents. 3 - Structure suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'un aimant permanent est en contact avec la partie extérieure de l'élément de contact mobile, un aimant permanent étant associé à la partie extérieure de l'autre élément de contact, ces aimants perma- 25 nents imposant chacun la même polarité auxdits éléments de contact. 4 - Structure suivant la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend une bande de matière à faible réluctance qui s'étend parallèlement d'une manière générale à l'axe de l'enveloppe et à l'extérieur de celle-ci, cette bande étant associée magnétiquement 30 aux pôles des aimants permanents dont la polarité est opposée à celle des éléments de contacte 5 - Relais à position centrale stable, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe en une substance ayant des caractéristiques électriques et magnétiques analogues à celles du verre, une armature étant disposée entre les faces de contact de pièces polaires situées à une première extrémité de l'enveloppe, ces pièces polaires s'éten- 35 dant au-delà d'une première extrémité de l'enveloppe, l'armature comportant une tige qui s'étend au-delà et à l'extérieur de l'autre extrémité de l'enveloppe, des aimants permanents étant associés à chaque pièce polaire et à la tige de l'armature 70 03196 7 2029784 afin de donner la même polarité magnétique à la partie de contact de l'armature et aux faces de contact des pièces polaires, une bande de matière à faible réluctance étant disposée-à l'extérieur et au voisinage de l'enveloppe et s'étendant parallèlement d'une 5 manière générale à celle-ci et à l'armature, un dispositif donnant à cette bande de matière une polarité opposée à celle de l'armature et des pièces polaires, et un bobinage électrique de commande étant associé au relais de telle sorte que lorsqu'il est excité, une pièce .polaire choisie prend une polarité opposée 10 à la polarité de l'armature. 6 - Structure suivant la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend un aimant permanent en contact avec la tige de l'armature et un aimant permanent associé auxdites pièces polaires, ces deux aimants permanents appliquant chacun la même 15 polarité à la tige de l'armature et aux pièces polaires. 7 - Structure suivant la revendication 5.» caractérisée en ce que ladite bande s'étend entre les deux aimants permanents et est associée à des pôles de ces aimants permanents dont les polarités sont opposées à celle des pièces polaires et de l'armature. 20 8 - Structure suivant la revendication 5* caractérisée en ce que le bobinage est disposé au voisinage des extrémités des pièces polaires, à l'extérieur de l'enveloppe et est supporté par des éléments -de couplage magnétique fixés aux pièces polaires et pénétrant à l'intérieur du bobinage.