Brevet FR2107901A1 — publié le 19720512

L'invention concerne un contact bistable, formé par une armature sous forme de bille et logé dans une enveloppe de" préférence hermétiquement fermée, l'armature sous forme de bille pouvant être déplacée à l'aide d'une variation de flux magné-5 tique et occuper ainsi deux positions dans chacune desquelles l'armature est maintenue en place par au moins un aimant permanent . En ce qui concerne les contacts bistables du genre mentionné ci-dessus, il est connu (voir le brevet de la Ré-10 publique Fédérale Allemande, No. 1.116.815) de placer l'armature sous forme de bille entre deux aimants permanents polarisés différemment. La première position de commutation est alors formée par deux bandes de contact qui d'un des côtés de 1'arma-tiare sont situées l'une dans le prolongement de l'autre, tandis 15 que l'autre position de commutation est formée également par deux bandes de contact qui, de l'autre côté de l'armature, se situent dans le prolongement l'une de l'autre et sont parallèles aux bandes de contact citées en premier lieu. Le contact est établi lorsqu'à l'armature sous forme de bille, on impose un dé-20 placement qui la fait couvrir la distance entre deux bandes de contact ainsi alignées. Dans chacune des deux positions de commutation, en l'absence d'une excitation par bobine, l'armature sous forme de bille est maintenue en place par le champ émis par les deux aimants permanents. 25 Un inconvénient du contact bistable décrit ci-dessus est que la polarisation des aimants permanents doit être établie avant que ceux-ci ne soient placés dans l'ensemble, du fait que par la distance relativement faible entre les deux aimants, il est très difficile d'établir dans des sens opposés 30 la polarisation de matériaux magnétisables préalablement mis en place. Les aimants permanents polarisés préalablement doivent être manipulés très soigneusement pour empêcher l'attraction de particules métalliques qui, plus.tard, peuvent conduire à un manque de fiabilité du fonctionnement du contact. En outre, la 35 température nécessaire pour le scellement des bandes de contact peut conduire à la dépolarisation des aimants. Dans le cas où l'intensité du champ émis par les aimants permanents ne peut être réglée de manière précise à la valeur exacte, il est très difficile de procéder à ce réglage précis après l'élaboration, 40 et cela par suite de ladite distance faible déjà citée entre les 34092 -2- 2107901 aimants, ce qui peut avoir comme conséquence un pourcentage relativement élevée de déchets. Le but de l'invention est d'éviter les inconvénients précités. A cet effet, l'invention est remarquable en ce que le flux magnétique d'un premier aimant permanent correspondant à la première position de commutation traverse principalement une première bande de contact ainsi qu'une barrette parallèle en matériau électriquement conducteur, qui est commune pour les deux positions de commutation et qui sert d'appui à l'armature, tandis que le flux magnétique d'un deuxième aimant permanent correspondant à l'autre position de commutation traverse principalement une deuxième bande de contact située pratiquement dans le prolongement de la première bande de contact, ainsi que ladite barrette d'appui, les deux aimants permanents ayant la même direction de polarisation. La description suivante, en regard des dessins annexée, le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figuré 1 est une coupe longitudinale illustrant un mode de réalisation d'un contact bistable conforme à l'invention, utilisé dans ion relais à armature sous forme de bille. La figure 2 est une vue en plan de deux contacts bistables suivant la figure 1, utilisés dans un relais à deux armatures sous forme de bille, une partie d'un constituant n'ayant pas été représentée. La figure 3 montre schématiquement le trajet suivi par les flux magnétiques pour une des positions de commutation du relais suivent les figures 1 et 2. La firure 4 est une coupe longitudinale d'un contact bistable Conforme à l'invention, utilisé dans un relais à armature sous forme de bille, réalisé en variante. La figure 5 est une vue en plan d'un relais àtrois armatures sous forme de bille, suivant la figure k, une partie d'un constituant n'ayant pas été représentée. Le relais bistable à armature sous forme de bille illustré sur la figure 1 comporte deux aimants permanents 1 et 3, polarisés dans le même sens, entre lesquels se trouve une armature sous forme de bille 5» en matériau magnétique électriquement conducteur. Les aimants 1 et 3 sont par exemple en matériau 71 34092 -3- 2107901 magnétique céramique et formant une pièce d'écartement entre deux bandes de contact alignées 7 et 9, situées l'une dans le prolongement de l'autre de part et d'autre de l'armature 5» ainsi qu'une barrette d'appui 11, commune pour les deux positions de 5 commutation. La barrette 11 forme une trajectoire de roulement pour l'armature 5» Les bandes de contact 7 et 9, ainsi que la barrette d'appui 11, sont en matériau magnétique électriquement conducteur, par exemple du fernico. Les extrémités 13 ôt 15 des bandes de contact 7 et 9, situées du côté de l'armature 5» sont 10 de préférence rabattues suivant la direction de la barrette d'appui 11, pour former ainsi une butée plane pour l'armature 5« Pour obtenir sur l'armature 5 une force résultante toujours suffisamment élevée et dirigée vers la barrette 11, il est favorable que la pointe des extrémités 13 et 15, par laquelle 15 l'armature 5 établit le contact, sé situe sous le centre de 1'armature. Les bandes de contact 7 et 9, la barrette d'appui 11 et les aimants permanents 1 et 3 sont lègés dans une enveloppe hermétiquement fermée 17» par exemple en matériau céramique. Cette 20 enveloppe 17 est munie d'une ouverture 19 que l'on obture à l'aide d'un couvercle 21 après avoir mis en place l'armature en forme de bille 5 dont la mise en place est effectuée avant la polarisation des aimants permanents 1 et 3« Pour diminuer les rebondissements et le bruit du contact formé par l'armature sous 25 forme de bille 5» celle-ci peut être munie d'une couche de mercure. De préférence, les extrémités 13 et 15 des bandes de contact 7 et 9 sont munies de chanfreins 23 et 25, diagonalement opposés (voir la figure 2). Les chanfreins 23 et 25 doivent permettre le mouvement en diagonale de l'armature 5 par rapport 30 à l'axe longitudinal du contact. Lors de la rupture du contact électrique, l'armature 5 s'éloigne alors en roulant de la bande de contact correspondante, de sorte que l'on obtient une plus grande force d'éloignement. En outre, l'armature sous forme de bille acquiert un mouvement de toupie, de sorte que l'on utilise 35 la surface entière de l'armature. Ceci conduit à une longue durée de vie et empêche en outre la formation de pointes et de cratères. Pour empêcher le risque de voir s'établir le contact entre l'armature 5 et l'enveloppe en matériau céramique, on fixe, de préférence à la barrette d'appui 11, une barrette 27 en forme 40 de U, par exemple en acier inoxydable. Une bobine d'excitation 71 34092 -4- 2107901 29, élaborée autour d'une carcasse de bobine 31, se trouve à l'extérieur de l'enveloppe 17- De préférence, à l'intérieur de la carcasse 31» on a placé une culasse de court-circuit magnétique 33» en acier doux. 5 La variation de flux magnétique, indispensable pour ouvrir ou fermer le contact, peut être engendrée à l'aide d'un aimant permanent déplaçabâe. Le relais à armature sous forme de bille décrit principalement en référence à la figure 1 se prête particulièrement à 10 être réalisé comme relais à contacts multiples. A cet effet, à l'aide de repères correspondant à la figure 1, on a donné sur la figure 2 une vue en plan d'un ensemble comportant deux contacts selon la figure 1, une partie d'un constituant de l'ensemble n'ayant pas été représentée. Dans un ensemble comportant 15 plusieurs contacts conformes à l'invention, les bandes de contact des divers contacts sont formées du fait qu'à partir d'une bande de matériau, on estampe un peigne de bandes de contact, qui ensuite est logé en entier dans une enveloppe en matériau céramique. Après la formation de cette enveloppe, les bandes de 20 contact sont rompues aux endroits désirés, de sorte que pendant l'élaboration de l'enveloppe, on a maintenu de façon précise la distance de contact entre les bandes de contact. Par l'emploi d'aimants permanents annulaires ou en forme de barreaux, on facilite considérablement le montage du contact, puisqu'il n'est plus 25 nécessaire d'utiliser pour chaque contact un aimant distinct, mais un aimant permanent de longueur relativement grande, dont certaines parties sont associées à plusieurs contacts. On conçoit facilement que dans un ensemble à plusieurs contacts formés par des armatures sous forme de billes, on utilise de préférence 30 une bobine d:excitation qui est commune pour tous les contacts, (voir la figure 2). La figure 3 montre schématiquement le trajet suivi par les flux magnétiques dans un relais équipé d'un contact formé par une armature sous forme de bille conforme à l'invention, à 35 l'instant où le contact électrique doit être interrompu entre la bande de contact 7 et la barrette d'appui 11, et où doit être établi le contact entre la bande de contact 9 et la barrette d'appui 11. Lorsque la bobine n'est pas excitée, l'intensité du flux de maintien provenant de l'aimant permanent 1 est 30 supérieure à celle du flux magnétique provenant de l'aimant 71 34092 -5- 2107901 permanent 3» du fait que dans le circuit magnétique de cet aimant 3» le trajet d'air est plus long. Lorsque la bobine 29 est excitée de façon à obtenir la direction de flux indiquée sur la figure 3» cette bobine 29 engendre un flux qui contrecarre 5 le flux et qui renforce le flux Pour cette raison, l'armature 5 se déplace vers la bande de contact 9 et établit une liaison électrique entre celle-ci et la barrette d'appui 11. On échange le contact en excitant la bobine de façon à inverser la direction de flux. 10 L'ensemble réalisé en variante et illustré sur les figures 4 et 5 comporte deux aimants permanents 35 et 37 polarisés dans le même sens, entre lesquels se trouve une armature sous forme de bille 39, en matériau magnétique électriquement conducteur. Les aimants 35 et 37 constituent la séparation entre deux 15 bandes de contact alignées 41 et 43 situées l'une dans le pro-longemènt de l'autre, et une barrette d'appui 45, commune pour les deux positions de commutation. Les bandes 4 1 et 43, ainsi que la barrette d'appui 45, sont en matériau magnétique électriquement conducteur, par exemple du fernico. Les extrémités 20 47 et 49 des bandes de contact 41 et 43, situées du côté de l'armature 39» sont rabattues vers la barrette d'appui 45 et forment une butée pour l'armature 39. Prés de leurs extrémités 47 et 49» les bandes 41 et 43 sont munies de chanfreins 51 et 53» dLiagonalement opposés (voir la figure 5). La barrette 45 est so-25 lidaire d'une barrette 55» en forme de U, dont les bras se situent de part et d'autre de l'armature 39 dont le mouvement est ainsi limité. Les bandes 41 et 43» la barrette d'appui 45» les aimants permanents 35 et 37 situés entre ces constituants, ainsi que l'armature 39 sont logés dans une enveloppe herméti-20 quement fermée $7 » par exemple en matériau céramique. Une bobine d'excitation 59 est placée autour de l'enveloppe 57» Entre cette bobine 59 et une culasse de court-circuit magnétique extérieure 6l en acier doux, placée autour de la bobine, on a élaboré une couche électriquement isolante 63 qui empêche que les bandes de 25 contact 41 et 43 soient court-circuitées électriquement par la culasse 61. Le relais bistable décrit principalement en référence à la figure 4 convient particulièrement pour équiper un ensemble muni de contacts multiples, (cfr. le relais illustré sur la jl^O figure 1). Sur la figure 5» il s'agit d'un ensemble muni de 71 34092 -6- 2107901 trois armatures sous forme de bille selon la figure k. Pour simplifier les choses, on a utilisé sur la figure 5 les mêmes repères que la figure 4. Une certaine partie d'un constituant de l'ensemble n'a pas été représenté sur la figure 5* Le relais 5 illustré sur la figure 5 présente pratiquement les mêmes avantages que ceux cités à l'égard du relais illustré sur la figure 2 si on utilise des bandes de contact formées à partir d'un peigne de bandes, ainsi que deux aimants permanents, communs pour les divers contacts, ou un aimant annulaire. 10 La polarisation des aimants permanents équipant les con tacts bistables formés par des armatures sous forme de bille conformes à l'invention, a lieu après le montage du matériau devant former ces aimants. Dans l'agencement nécessaire pour procéder à la polarisation, il est possible de régler 1'in-15 tensité du champ émis par les aimants permanents, tandis qu'on peut également effectuer alors le contrôle final du contact. Au cours de la production, ladite combinaison de mesures conduit, surtout pour une fabrication en grande série, à une réduction des frais par rapport à ceux des contacts bistables 20 connus décrits dans le préambule, tandis que l'on exclut également le risque d'un manque de fiabilité de fonctionnement causé par des particules de métal sur les aimants permanents. 71 34092 -7- 2107901 REVENDICATIONS : 1. Contact bistable, formé par une armature sous forme de " bille et logé dans une enveloppe de préférence hermétiquement fermée, l'armature sous forme de bille, pouvant être déplacée 5 à l'aide d'une variation de flux magnétique et occuper ainsi deux positions dans chacune desquelles l'armature est maintenue en place par au moins un aimant permanent, caractérisé en ce que le flux magnétique d'un premier aimant permanent correspondant à la première position de commutation traverse principalement 10 une première bande de contact ainsi qu'une barrette parallèle en matériau électriquement conducteur, qui est commune pour les deux positions de commutation et qui sert d'appui à l'armature, tandis que le flux magnétique d'un deuxième aimant permanent correspondant à l'autre position de commutation traverse princi-15 paiement une deuxième bande de contact située pratiquement dans le prolongement de la première bande de contact, ainsi que ladite barrette d'appui, les deux aimants permanents ayant la même direction de polarisation. 2. Contact bistable séJon la revendication 1, caractérisé 20 en ce que les première et deuxième bandes de contact, parallèles à la barrette d'appui, ont chacune une extrémité courbée vers la barrette d'appui et forment, dans la position de commutation correspondante, une butée pour l'armature sous forme de bille. 3« Contact bistable selon la revendication 2, caractérisé 25 en ce que près de leurs extrémités courbées vers la barrette d'appui, les première et deuxième bandes de contact sont chaBfreinées. 4. Contact bistable selon l'une des revendications 1 à 3» caractérisé en ce que le mouvement de l'armature sous forme de 30 bille est limité par une barrette en forme de U, qui est solidaire de la barrette d'appui et dont les bras se situent de part et d'autre de l'armature. 5« Contact bistable selon l'une des revendications 1 à h, caractérisé en ce que vu à partir de la barrette d'appui, le 35 centre de l'armature sous forme de bille se trouve au-dessus des pointes où s'établit le contact entre l'armature et les deux bandes de contact.