Brevet FR2177027A1 — publié le 19731102

La présente invention concerne un relais électromagnétique à armature sans palier, cette armature flottant librement ou roulant,sans axe de rotation fixe par une extrémité,sur une pièce polaire, pour effectuer des mouvements de commutation entre les pièces polaires opposées. Dans les relais électromagnétiques, miniaturisés, notamment dans des relais à chambre de commutation fermée de façon hermétique, il est déjà connu d'utiliser des armatures libres en mouvement, sans palier, et qui sont uniquement maintenues en position de repos sous l'effet des champs magnétiques, ces armatures se déplaçant d'une position de commutation à l'autre. De tels types d'armatures sont déjà décrits dans le DOS 1 614 943. Dans le DOS 1 922 204, on décrit des moyens permettant de maintenir de telles armatures entre des butées,pour quelles ne puissent glisser le long du plan de symétrie. Cependant de façon générale, de tels dispositifs magnétiques à armature sans palier présentant l'inconvénient que le mouvement de l'armature n'est pas freiné par un ressort de rappel De ce fait, l'armature rencontre les pièces polaires opposées avec une vitesse finale particuliè- rement élevée, ce qui entrain une usure relativement intense et un fort rebondissement. Or, le choc intense,lors de la rencontre, compromet la stabilité de la position de 11 armature. La présente invention a pour but de créer un dispositif électromagnétique à armature sans palier, remédiant aux inconvénients mentionnés ci-dessus et limitant autant que possible le rebondissement lors du choc de l'armature. A cet effet, l'invention concerne un relais du type indiqué ci-dessus, caractérisé en ce que l'armature est au moins partiellement élastique. De cette façon, l'armature se déforme provisoirement lors du choc, si bien qu'elle peut recevoir de l'énergie cinétique et ltemmagasiner sous forme d'énergie potentielle. Cela réduit les forces instantanées au moment du choc et ralentit la transmission des impulsions. Une telle armature élastique se courbe lorsqu'elle rencontre la pièce polaire opposée, et elle provoque un frottement au niveau des surfaces de contact.Grâce à cela, une partie de l'énergie cinétique est alors transformée en chaleur de frottement0 Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, le relais est réalisé de façon que l'armature puisse rouler sur une pièce polaire et que son extrémité libre, élastique, effectue des mouvements de commutation entre ceux pièces polaires opposées. L'élasticité de armature peut s'obtenir en réduisant au moins partiellement la section transversale, De cette façon, on diminue également la masse de l'armature par rapport à une armature massive. L'énergie cinétique,lors d'une commutation ,est d'autant plus réduite. Il est particulièrement avantageux, selon l'invention, que l'armature soit subdivisée en une fourche à deux extrémités élastiques, au niveau de son extrémité libre, l'une des deux extrémités de la fourche servant à établir le contact,pendant que la seconde extrémité peut osciller librement. Suivant une autre caractéristique de l'invention, 11 armature peut avoir une forme globlabe de U ou de V, ce qui donne des bras élastiques aussi longs que possible. L'extrémité fermée d'une telle armature roule alors sur une pièce polaire, et l'une des deux branches rencontre chaque fois une pièce polaire opposée, alors que l'autre branche oscille librement après le choc. La transmission des impulsions est ainsi ralentie, et la première branche de l'armature établit ainsi un bon contact, pratiquement sans rebondissement. Si les deux branches de l'armature sont très voisines, lors du choc sur l'une des pièces de contact opposées, les branches peuvent se toucher de façon à transformer une certaine partie de l'énergie cinétique en chaleur de frottement. Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est prévu de baigner l'armature et les pièces polaires opposées dans un liquide-conducteur tel que du mercure, ce qui permet d'obtenir un amortissement supplémentaire lors du choc0 Dans le cas d'une armature en forme de U, on peut baigner les surfaces intérieures dans du mercure, de sorte que le mercure,qui se trouve entre les deux branches de l'armature,assure un amortissement supplémentaire des oscillations de l'armature. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide d'un mode de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente une armature selon l'invention, en forme de U - la figure 2 représente le montage d'une telle armature dans un relais électromagnétique. La figure 1 représente l'armature 1 en forme de U, dont l'extrémité fermée la roule sur une pièce polaire 2,et dont les deux branches libres lb établissent alternativement le contact avec deux pièces polaires opposées 3 et 4. Sensiblement au 2/3 de sa longueur totale, en partant de la surface de roulement, l'armature 1 présente des bombements lc dans ses deux branches, si bien que l'appui sur les pièces polaires opposées 3 et 4 se fait sensiblement à la hauteur de choc idéale de l'armature. On évite ainsi que l'armature 1 n'effectue des mouvements de glissement continus,par son extrémité fermée la, ce qui pourrait entrainer une très forte usure Cette extrémité arrondie la de l'armature présente un rayon de courbure aussi grand que possible,pour avoir une surface de contact aussi grande que possible entre l'armature 1 et la pièce polaire 2. On réalise l'armature de façon élastique par le choix du matériau qui la constitue ainsi que par la forme de la coupe transversale. Dans ce cas, lorsque l'une des branches de l'armature lb bute contre la pièce polaire opposée 3 ou 4, la seconde branche de l'armature lb effectue un mouvement vibratoire, ce qui permet d'amortir le choc. La branche lb de l'armature, qui rencontre la pièce polaire 3, 4 correspondante, peut ainsi se recourber facilement et frotter sur la pièce polaire. En même temps, la seconde branche lb, dont l'oscillation suit, rencontre la première branche, et les deux blanches frottent l'une contre l'autre. Par ce frottement,que l'on a dans tous les cas, on transforme une partie de l'énergie cinétique en chaleur. On réduit ainsi considérablement les forces instantanées qui se présentent lors du choc de l'armature, par rapport à une armature massive. La branche lb de l'armature, qui rencon tre la première la pièce polaire, établit un bon contact électrique,pratiquement sans rebondissement, avec la pièce polaire correspondante 3, 4. La figure 2 représente le montage de l'armature en forme U, décrite ci-dessus, dans un relais élec tromagnétique. L'armature 11 en forme de U roule,par son extré mité fermée là ,sur la pièce polaire 12 et donne, par ses branches libres llb ou par les bombements lîc de ces branches,le contact avec la pièce polaire opposée, correspondante 13, 14. les pièces polaires 12, 13, 14 assurent ainsi en mQme temps le passage du flux magnétique et le contact électrique. La chambre de commutation 15 est fermée de façon hermétique par un organe en verre 16. La fermeture se fait de façon que l'armature 1 1 balaie pratiquement toute la chambre de commutation 15, au cours de ces mouvements de commutation. Un aimant permanent 17 sert à maintenir l'état de commutation correspondant. La bobine 18, lorsqu'elle est excitée, superpose un flux magnétique au flux constant et entrains la commutation de l'armature 11. Pour compléter la boucle magnétique, une tôle de guidage de flux 19 établit la liaison entre-les pièces polaires opposées 13 et 14. Dans la position de commutation repré- sentée, le flux magnétique de l'aimant permanent 10 passe par la pièce polaire opposée 13, la tôle de guidage de flux 19, la pièce polaire opposée 14, l'armature 11 et la pièce polaire 12. Si l'on ajoute à ce flux magnétique permanent un flux magnétique opposé,en excitant de façon adéquate les pales, l'extrémité libre de l'armature 11 s'applique par une branche contre la tale de guidage 13, si bien que le flux magnétique permanent peut alors se refermer, par cette pièce polaire opposée 13, l'armature 11 et la pièce polaire 12. En excitant de façon adéquate la bobine 18, dans la direction opposée, on rétablit de nouveau l'état de commutation précédent. Comme l'armature a une très faible masse, et n'est mainenue en position de repos que par les forces magnétiques, ce relais fonctionne dans nsimporte quelle position. Les propriétés élastiques de l'armature 11 ont déjà été décrites en relation avec la figure 1. Dans le relais représenté, on obtient un amortissement supplémentaire lors du choc de l'armature, du fait que toutes les surfaces superficielles des pièces polaires 12, 13, 14,dans la chambre de commutation 15 ainsi que l'ensemble de la surface de l'armature,sont humidifiées par un liquide conductr tri tel que du mercure. Notamment le mercure, qui se trouve dans la chambre intermédiaire îîd entre les deux branches lîb produit un amortissement supplémentaire des oscillations de l'armature. le mode de réalisation décrit précédemment, selon l'invention, avec armature en forme de U, a de multiples avantages, Toutefois, l'invention n'est pas limitée à cette forme particulière en U. On peut prévoir de multiples formes d'armatures à mouvement de roulement,par exemple des armatures en forme de fourche ou de tige à propriéts élastiques. On peut également envisager une armature élastique montée e de façon à flotter librement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDiCATiONS 10) Relais électromagnétique à armature sans palier, cette armature flottant librement ou ayant une extrémité roulant sur une pièce polaire, sans axe de rotation rigide, pour effectuer les mouvements de commutation entre des pièces polaires opposées, relais caractérisé en ce que l'armature (1, 11) est au moins partiellement élastique. 20) Relais selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'armature (1, 11) peut rouler sur-une pièce polaire (2, 12) et a une extrémité libre, élastique, pour effectuer les mouvements de commutation entre les deux pièces polaires opposées (3, 4, 13, 14). 30) Relais selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'armature (1, 11) est subdivisée en deux branches de fourche (lb 11b) élastiques, au niveau de son extrémité libre. 40) Relais selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'armature (1, 11) a une forme de U ou de V, et son extrémité fermée (la), îîa) peut rouler sur une pièce polaire (2,12)i 50) Relais selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les extrémités libres (lob, 11b) de l'armature (1, 11) se touchent lorsque l'armature rencontre une pièce polaire opposée (3,4), (13, 14). 60) Relais selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'armature (1, 11),et/ou les pièces polaires opposées (3,4) (13, 14),sont humectées par un liquide conducteur.