Brevet FR2077390A1 — publié le 19711022

i 2077390 L'invention concerne un relais électromagnétique bistable comportant un aimant permanent préaimantant le circuit d'excitation, et un shunt magnétique monté en parallèle avec l'aimant permanent, notamment des relais de couplage à bascule pour 5 installations de télécommunication. En l'état actuel de la technique, on utilise pour des relais du genre précité, presqu'exclusivement des aimants permanents de ferrite, remarquables en particulier par leur faible encombrement. Le matériau utilisé à cet effet pour l'aimant per-10 manent présente toutefois l'inconvénient de subir des variations en fonction de température, c'est-à-dire que son induction magnétique diminue lorsque la température croit, de sorte qu'en conséquence, les excitations magnétiques nécessaires pour l'attraction ou la répulsion du relais, varient de façon non négligeable. Na-15 turellement, ces tolérances de service compliquent le dimension-nement d'un circuit en impliquant l'utilisation de relais adéquats, et ne sont même pas admissibles dans certaines applications . Pour remédier à cet état de choses, on a déjà 20 envisagé d'enrober partiellement, à l'extérieur de l'aimant permanent, une partie du circuit en fer du relais - de préférence la partie du noyau du relais entourée par l'enroulement d'excitation - dans de la résine ayant un coefficient d'élasticité fonction de la température. Cette méthode exige toutefois une étanchéi-25 té correspondante de parties de relais et un durcissement de la résine à couler c'est-à-dire des opérations qui ne sont pas, ou seulement peu compatibles, avec une fabrication automatisée que l'on recherche pour les relais du genre considéré. La présente invention présente par contre, une 30 méthode de compensation des variations thermiques de l'aimant permanent, dans laquelle on peut conserver, sans modification de construction et de pièces constitutives, un relais du genre défini ci-dessus, en évitant en conséquence une opération supplémentaire. 35 ce résultat est obtenu suivant l'invention, par le fait qu'on associe à l'aimant permanent un shunt magnétique composé d'un matériau dont l'induction magnétique diminue plus fortement sous l'effet d'une température croissante que celle de l'aimant permanent, au moins dans la zone des températures posi-tives considérées. 71 02293 2 2077390 Dans cette disposition, la compensation des variations en fonction de la température de l'aimant permanent est réalisée grâce au fait que le shunt magnétique composé du matériau précité, présente alors une réluctance plus élevée lorsque la 5 température augmente, en raison de la diminution de son induction, qu'en conséquence la dérivation du flux de l'aimant permanent est réduite et que donc le circuit d'excitation proprement dit du relais est plus fortement préaimanté. Dans l'ensemble, malgré la diminution de l'induction de l'aimant permanent, il se produit 10 dans le shunt ou le circuit d'excitation,une certaine compensation des flux partiels de l'aimant permanent, qui se manifeste, au moins dans la zone des températures positives considérée^ par une stabilisation satisfaisante dans la pratique, des caractéristiques électriques du relais. On peut dans ces conditions admettre 15 comme zone de température entrant en considération la gamme comprise entre + 60°C et - 25°C la zone positive étant encore la plus importante puisque des installations électriques dans lesquelles on utilise des relais du genre considéré, sont normalement logées dans des locaux qui sont même partiellement climatisés. Cependant, 20 l'invention ne se limite aucunement à la zone positive, ni à la zone négative susmentionnées, mais peut, selon l'utilisation, être également adaptée à une compensation dépassant les valeurs limites citées ci-dessus. Il ne s'agit là que d'une question de dimensionnement de la section, du point de Curie, et finalement 25 du couplage' magnétique du shunt considéré avec l'aimant permanent et des autres caractéristiques magnétiques du relais. Un exemple de réalisation préférée de l'invention prévoit que le relais n'est équipé que d'un seul shunt conçu dans le matériau présentant la courbe de température citée. -30 Dans cette conception du relais, aucun élément supplémentaire n'est nécessaire, mais à la place de fer doux,on utilise, pour le shunt magnétique existant en tout état de cause, un matériau ayant le comportement indiqué ci-dessus en fonction de la température. Il en résulte donc l'avantage essentiel qu'on peut conserver, sans 35 la moindre modification, toutes les pièces ainsi que la conception constructive du relais quant aux dimensions et à la disposition, ce qui se répercute favorablement aussi bien sur le prix de revient, en rapport avec les frais d'outillage et de montage, que sur le processus de fabrication, de préférence automatisé, qui est mis en oeuvre. 71 02293 3 2077390 Une réalisation particulièrement avantageuse du relais résulte d'un perfectionnement de l'invention, suivant lequel le shunt est en même temps réalisé sous forme d'une tôle de blindage en capsulant la zone du flux de dispersion du relais. 5 De cette façon, on obtient encore par le shunt, sans élément et mise en oeuvre supplémentaires, comparativement à un relais non compensé du genre mentionné ci-dessus, simultanément trois effets, en l'occurence d'abord l'effet magnétique connu en soi du shunt sur le comportement en bascule du relais, deuxièmement ]0 l'effet de blindage magnétique également connu et troisièmement la compensation de température conformément à l'invention. Dans la mesure où, pour des raisons n'entrant pas en considération ici, il s'avère opportun de réaliser le shunt à effet de compensation en tant qu'élément séparé, suivant 15 un exemple de réalisation de l'invention, le relais peut également être équipé de deux shunts magnétiques montés en parallèle avec l'aimant permanent, dont l'un, conçu éventuellement- simultanément comme tôle de blindage magnétique, sert au comportement en bascule du relais, et l'autre est réalisé dans le matériau présentant 20 la variation en fonction de la température mentionnée. Le shunt supplémentaire peut parfaitement être disposé de telle façon que les dimensions extérieures du relais ne soient pas supérieures à celles de la réalisation non compensée, par exemple dans laquelle le shunt en question entoure l'aimant permanent, en forme de 25 tube ouvert, ou est disposé comme plaquette plate entre l'aimant permanent d'une part, et l'enroulement d'excitation ou le shunt en fer doux d'autre part, en shuntant au moins partiellement les pôles de l'aimant permanent. Cette réalisation exige d'ailleurs un élément supplémentaire, mais il est cependant essentiel que 3D l'opération nécessaire à sa mise en place se prête parfaitement à une automation et que le processus de fabrication automatisé du relais ne soit pas perturbé. Si, suivant un perfectionnement de l'invention, le shunt d'un matériau présentant la variation mentionnée en fonc-35 tion de la température, shunte directement du point de vue magnétique, l'aimant permanent en exluant toutes les résistances magnétiques additionnelles, cela apporte une amélioration sensible de la compensation recherchée de la courbe de température de l'aimant permanent, également dans la zone de température négative, 40 puisque la modification d'induction du shunt différente de celle 71- 02293 4 2077390 de l'aimant permanent agit directement, donc plus fortement, avec la variation en fonction de la température citée, que lors d'un accouplement magnétique indirect, et qu'un tel comportement est nécessaire dans la zone de température inférieure, conformément 5 aux caractéristiques établies. Au stade actuel de la technique, on peut considérer suivant un exemple de réalisation de l'invention, le matériau mis en vente sous la dénomination thermoflux ayant un point de Curie convenable, comme particulièrement approprié au 10 shunt magnétique doué de la variation mentionnée en fonction de la température. Ce matériau se trouve habituellement dans le commerce dans diverses dimensions et également avec des points de Curie différents, de sorte qu'il existe une bonne possibilité d'adaptation aux exigences correspondant à différentes applica-15 tions en fonction des caractéristiques de relais à compenser. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté schématiquement au dessin annexé, une forme de réalisation du dispositif suivant l'invention. La figure 1 représente en coupe partielle un 20 relais conforme à l'invention. La figure 2 est un diagramme en fonction de la température de l'excitation d'attraction et de répulsion du relais suivant la figure 1. Dans le relais électromagnétique représenté 25 dans la figure 1, on désigne par 1 une plaque support de préférence en un matériau magnétisable, par 2 une perle en scellement coulé en verre pressé, par 3 un noyau central magnétisable, par 4 un couvercle de protection fixé de façon étanche au gaz, sur la plaque support, par 5 une chambre de contact close remplie de 30 gaz inerte, par 6 une armature de contact magnétisable montée sur le couvercle de façon mobile, par l'intermédiaire d'un ressort de rappel 7, par 8 un enroulement d'excitation, par 9 un corps de bobine en matière isolante, par 10 un plaque de retour du flux en matériau magnétisable, par 11 un entrefer entre les 35 extrémités de contact de l'armature 6 et du noyau central 3, par 12 un aimant permanent en ferrite disposé entre la plaque de retour du flux 10 et la plaque support 1. Les pièces désignées par 13, sont divers éléments de connexion raccordés électriquement aux extrémités de l'enroulement d'excitation, ou finalement 40 avec le dispositif de contact du relais, par l'intermédiaire du 71 02293 2077390 noyau central 3 et du couvercle de protection 4, tandis que la pièce 15 est une feuille isolante emboutie d'une seule pièce ou en plusieurs parties, pour la séparation électrique entre la plaque support et l'aimant permanent, et de ce fait, finalement 5 entre l'armature de contact 6 et le noyau central 3. Enfin, le shunt magnétique constituant l'élément essentiel de l'invention, est désigné par 14. Il apparaît clairement qu'il est monté magnétiquement en parallèle avec l'aimant permanent 12, qu'il le shunte partiellement dans le sens de la polarisation et qu'il est accouplé magnétiquement directement à une extrémité avec la plaque de retour 10 du flux. Cet unique shunt magnétique présenté dans l'exemple de réalisation est fabriqué dans le matériau dit thermolux, et conçu en même temps comme tôle de blindage magnétique, de sorte qu'on atteint simultanément trois effets, en l'occurence un effet de bascule , un blindage magnétique et une compensation de la courbe de température de l'aimant permanent 12. Dans la figure 2, l'ordonnée représente, en AtV (ampère-tour^ l'excitation magnétique d'attraction ou de ^ répulsion du relais électromagnétique représenté dans la figure 1, et l'abscisse la température t dans la gamme de + 75°C. Les courbes en trait plein, représentent l'état d'attraction du relais, et les courbes en trait interrompu, l'état de répulsion du relais, l'ensemble de courbes I représentant le relais avec un shunt en fer doux normal, c'est-à-dire non-compensé, et l'ensemble de courbes II le relais avec un shunt (14) en thermoflux, c'est-à-dire avec compensation de température. On reconnaît clairement que dans la réalisation suivant la courbe I, aussi bien les valeurs d'attraction que de répulsion du relais varient très sensi-30 blement, et qu'elles restent par contre à peu près constantes dans le relais compensé suivant la courbe II, tout au moins dans la gamme des températures positives. 71 02293 6 2077390 - REVENDICATIONS - 1» Relais électromagnétique bistable comportant un aimant permanent préaimantant le circuit d'excitation, et un shunt magnétique monté en parallèle avec l'aimant permanent, 5 notamment relais de couplage à bascule pour installations de télécommunication, caractérisé par le fait qu'on associe à l'aimant permanent (12) un shunt magnétique (14) composé d'un matériau dont l'induction magnétique diminue plus fortement sous l'effet d'une température croissante que celle de l'aimant per- 10 manent, au moins dans la zone des températures positives considérées . 2. Relais électromagnétique bistable suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le relais n'est équipé que d'un seul shunt composé du matériau présentant ladite 15 courbe de température. 3. Relais électromagnétique bistable suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le shunt (14) est en même temps réalisé en forme de tôle de blindage en capsulant la zone du flux de dispersion du relais. 20 4. Relais électromagnétique bistable suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le relais est équipé de deux shunts magnétiques montés en parallèle avec l'aimant permanent, dont l'un, conçu éventuellement simultanément comme tôle de blindage magnétique, sert au comportement en bascule du 25 relais, et l'autre est réalisé dans le matériau présentant la variation en fonction de la température mentionnée. 5. Relais électromagnétique bistable suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que le shunt d'un matériau présentant la variation mentionnée en fonction de la tempé- . 30 rature shunte "directement du point de vue magnétique, l'aimant permanent en exclut toutes les résistances magnétiques additionnelles . 6. Relais électromagnétique bistable suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisé par le fait qu'on 35 utilise pour le shunt magnétique (14), présentant ladite courbe en fonction de la température, un matériau mis en vente sous la dénomination thermoflux et ayant un point de Curie approprié.