Brevet FR2165738A1 — publié le 19730810

La présente invention concerne des circuits magnétiques pour relais, et plus particulièrement pour des relais de faibles dimensions, sensibles à de très faibles énergies de mise en action. De tels circuits magnétiques seront particulièrement adaptés à des relais de régulation thermique commandés par un thermo-couple, ou à des relais formant disjoncteur thermique ou thermostat. De tels relais, destinés le plus souvent à être incorporés dans des appareils, doivent avoir des dimensions les plus réduites possibles Ils doivent surtout, en raison des faibles courants qui les commandent, ne présenter aucun entrefer parasite, la liaison par contact de deux parties métalliques constituant souvent à ce niveau un véritable entrefer parasite. Ils doivent enfin, pour faciliter leur mise en oeuvre, entre d'une construction très simple, en particulier pour leur circuit magnétique. La présente invention apporte une solution à tous ces im pératifs, en permettant ia réalisation de circuits magnétiques de hautes caractéristiques magnétiques, bien que de forme particulièrement simple et particulièrement facile à mettre en oeuvre. Elle s'applique à un circuit magnétique pour relais, constitué par mise en forme d'une bande métallique, et selon l'invention la bande métallique est obtenue par découpage transversal dans une bande composite formée elle-même par soudage longitudinal de bandes de métaux ou alliages de caractéristiques magnétiques ou physiques différentes. L'invention va maintenant etre décrite avec plus de détails en se référant à des modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemple et représentés par les dessins annexés. Les figures 1 et 2 représentent de façon simplifiée un relais sous ampoule scellée. La figure 1 représente un mode de réalisé sation traditionnel d'un tel relais ; la figure 2 représente un relais utilisant un circuit magnétique réalisé selon l'invention. La figure 3 illustre le mode d'obtention d'un circuit magnétique. La figure 4 représente un relais sensible au décollage réalisé en utilisant un circuit magnétique selon l'invention. La figure 5 représente un relais à inductance variable réalisé en utilisant un circuit magnétique selon l'invention. En se référant à la figure 1, on verra un relais à ampoule scellée de type usuel comportant une ampoule 1 dans laquelle sont enfermés les deux contacts métalliques 2 et 3. En l'absence d'action magnétique, l'élasticité des deux contacts les maintient légèrement écartés l'un de l'autre, et le circuit électrique est ouvert. Lors- que ces contacts sont placés dans un champ magnétique, celui-ci engendre une induction magnétique dans les contacts, et 11 entrefer constitué par l'écartement des deux contacts tend à s'annuler pour assurer un passage plus facile du flux magnétique ; le circuit électrique est alors fermé.Le flux magnétique de commande du mouvement des contacts est ici obtenu par les noyaux 5 et 6 et les bobinages 7 et 8. Les bobinages 7 et 8, montés en série, sont réalisés avec des sens d'enroulement tels qu'ils engendrent dans les noyaux 5 et 6 des polarités parallèles, de telle sorte que les deux flux magnétiques passant dans les contacts stajoutent. Dans d'autres cas les noyaux 5 et 6 peuvent être des aimants permanents, maintenant le contact 2, 3 fermé en l'absence de courant ; ltouverture du contact est alors obtenue en envoyant un courant provoquant une aimantation inverse et annulant le champ.Les noyaux 5 et 6 peuvent aussi autre en alliage semi-rémanent, l'ouverture et la fermeture du contact étant alors provoquées par des impulsions de courant donnant une aimantation ou la détruisant. Cette disposition du relais présente l'inconvénient de nécessiter des étriers 9 et 10 pour soutenir les noyaux, l'ensemble représentant une structure relativement complexe et encombrante, donc difficile à mettre en place et onéreuse. La figure 2 montre un relais basé sur le méme principe de fonctionnement, mais réalisé au moyen d'un circuit magnétique selon l'invention. Ici le circuit magnétique est une simple bande 12 pliée 4 fois et refermée sur elle-meme en entourant l'ampoule 1. Les bobinages 7 et 8 sont formés autour de la bande. La bande 12 représentée développée dans la partie séparée de la figure 3, comporte cinq zones successives. Les zones 14, 15 et 16 sont en fer doux et comportent les orifices ou encoches destinés à laisser passer les conducteurs aboutissant aux contacts 2 et 3. les zones 17 et 18 sont au contraire en alliage semi-rémanent et e'est autour de ces zones que sont réalisés les bobinages de commande 7 et 8. On peut voir d'après la figure 3 que la bande 12 est réalisée par découpage transversal dans un feuillard composite 20 de -lar- geur égale à la longueur développée de la bande 12. Le feuillard 20 est lui-même réalisé, de façon connue en associant plusieurs feuillards élémentaires de caractéristiques différentes, juxtaposés longitudinalement, et soudés ensuite l'un à l'autre, par exemple par bombardement électronique. Ici le feuillard 20 est constitué par trois feuillards en fer doux 24, 25 et 26, et par deux feuillards 27 et 28 en alliage semi-rémanent, intercalés entre les trois feuillards en fer doux. La figure 4 représente de façon simplifiée un relais sensible au décollage, c'est-à-dire un relais normalement en position fermée, dont le maintien est assuré par un aimant permanent. L'ouverture se produit par annulation du flux magnétique de l'aimant en faisant parcourir la bobine par un courant produisant un flux de polarité inverse à celle de l'aimant. Un tel relais peut aussi être constitué par un alliage semi-rémanent ; la fermeture se fait alors en envoyant une impulsion de courant dans la bobine et le relais restera "collé" sans dépense d'énergie tant qu'il n'y aura pas d'impulsion inverse annulant le flux magnétique développé par l'alliage semi-rémanent. Dans un relais habituel le circuit magnétique fixe 30 tout entier constitue 1' aimant permanent ou semi-rémanent ; le circuit magnétique fixe 30 est fermé par une palette mobile 31 soumise à l'action d'un ressort 32, et le relais est commandé par le bobinage 33. La présente invention permet de réaliser le circuit magnétique fixe 30 en une bande composite dont seule la partie centrale, hachurée sur le dessin, est en alliage semi-rémanent de prix élevé, le reste étant en alliage ordinaire peu onéreux. Dans une autre possibilité, on réalisera le circuit 30 en une bande composite dont la partie centrale en alliage ordinaire formera l'aimant permanent du circuit, tandis que les extrémités seront en alliage inoxydable. Cette disposition permet de réaliser en alliage inoxydable les parties en regard formant 1' entrefer 3 ceci présente l'avantage que l'entrefer restera bien constant pendant une longue durée de fonctionnement, et que l'on pourra par conséquent le prévoir extr8mement réduit et les énergies nécessaires pour mettre le relais en jeu seront également très faibles. Cette disposition permet également d'éviter, pour le meme résultat, d'avoir à constituer la totalité du circuit magnétique en métal inoxydable, celui-ci pouvant être limité aux extrémités formant entrefer. On comprendra mieux l'intérêt économique d'un tel circuit magnétique composite si l'on considère que le prix de l'alliage inoxydable est très supérieur au prix de l'alliage ordinaire, et qutil est particulièrement utile, du point de vue du prix de revient, d'en limiter l'usage aux zones où il est strictement indispensable. la figure 5 donne une autre illustration de l'utilisation d'un circuit magnétique composite réalisé selon l'invention, et appliqué à un relais à inductance variable. Ici le circuit magnétique 35 est parcouru par un flux engendré par le bobinage 36, et le circuit est fermé par la palette mobile 37. Le circuit fixe 35 est réalisé, selon l'invention, avec une partie centrale en un alliage différent de celui constituant ses extrémités. L'alliage de la partie centrale est un alliage à faible point de Curie, et par exemple à point de Curie voisin de la température ordinaire En fonctionnement normal, l'aimantation provoquée par le passage d'un courant dans le bobinage 36 maintient la palette 37 au contact de l'armature.Si la température augmente la partie centrale du circuit 35 devient amagnétique et équivaut à un entrefer important ; l'intensité du flux traversant le circuit est alors très diminuée et la palette 37 cesse d'être attirée par l'armature. Ici encore on comprendra que l'alliage spécial à point de Curie voisin de la température ordinaire est un alliage cher et qu'il est important de ne pas réaliser dans cet alliage la totalité du circuit magnétique 35. Les exemples d'utilisation qui viennent d'étire décrits montrent bien les avantages des circuits magnétiques composites obtenus, selon l'invention, par découpage d'une bande elle-meme composite. On obtient ainsi sous une forme géométriquement très simple, et particulièrement facile à mettre en oeuvre, des circuits magnétiques dont les caractéristiques magnétiques ou physiques peuvent être extremement complexes. Ceci permet d'utiliser complètement et de façon sélective toutes les propriétés des divers alliages qui le composent. Bien entendu l'invention n'est pas strictement limitée par les exemples qui ont été décrits, mais elle couvre également d'autres circuits magnétiques qui découlent de façon évidente des exemples cités. C'est ainsi que le relais à inductance variable de la figure 5 pourrait facilement être transformé en un relais fonctionnant par impulsions, et pour cela il suffirait que son circuit magnétique comporte au moins une zone en alliage à faible point de Curie, aumoins une zone en un alliage semi-rémanent, le reste pouvant être constitué par un alliage ordinaire bon marché. IoevENDICTIONS 1) Circuit magnétique pour relais, constitué par mise en forme d'une bande métallique, caractérisé par le fait que la bande métallique est obtenue par découpage transversal dans une bande composite formée elle-meme par soudage longitudinal de bandes de métaux ou alliages de caractéristiques magnétiques ou physiques différentes. 2) Circuit magnétique selon revendication 1, caractérisé par le fait que le soudage longitudinal des bandes est réalisé par bombardement électronique. 3) Circuit magnétique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la bande métallique est constituée par l'association d'alliages magnétiques ordinaires et d'alliages semi-rémanent s. 4) Circuit magnétique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la bande métallique est constituée par l'association d'alliages magnétiques ordinaires et d'alliages magnétiques inoxydables. 5) Circuit magnétique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la bande métallique est constituée par l'association d'alliages magnétiques ordinaires et d'alliages à faible point de Curie. 6) Circuit magnétique selon l'une des revendications t ou 2, caractérisé par le fait que la bande métallique est constituée par l'association d'alliages magnétiques ordinaires, d'alliages semirémanents, et d'alliages à faible point de Curie. 7) Circuit magnétique selon ltune des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la bande métallique est constituée par association d'alliages magnétiques ordinaires, dtal- liages magnétiques inoxydables, et d'alliages semi-rémanentse