Brevet FR2204870A1 — publié le 19740524

La présente invention concerne les relais électriques multicontacts. I1 existe des relais à un seul contact inverseur, dans lesquels un contact électrique est mis directement sur une armature, en ayant une partie commune au circuit magnétique et au circuit électrique, ce qui réalise au maximum un relais du type inverseur. Cette disposition permet d'éviter d'avoir des lames longues et flexibles, nécessitant un réglage, et d'avoir des sur-courses de l'arma- ture pour donner des accompagnements sur les contacts. Lorsque le relais doit commander au moins deux contacts inverseurs, l'armature peut actionner les lames mobiles des inverseurs, au moyen d'un ou de plusieurs organes, tels qu'un poussoir isolant, ou bien encore les lames mobiles peuvent être solidaires de l'armature, tout en étant isolées électriquement. Il en résulte la perte des avantages de simplicité et de bonnes performances du système du contact monté sur 1'armature. Le dispositif, objet de l'invention, est un relais capable d'actionner au moins deux contacts inverseurs, au moyen d'au moins deux armatures électriquement isolées, chaque armature portant son contact et ayant ses propres forces d'attraction et de rappel, de façon à retrouver les avantages du relais à un seul contact inverseur, porté directement par son armature. Cette disposition présente en outre l'avantage d'améliorer le rendement électromagnétique du relais. La force élémentaire d'un tube de force dans un entrefer est f = ça du tp étant le flux de (P étant dans le flux passant dan ce tube, et de étant la variation relative de la réluctance St de ce tube pour une petite variation d e de la longueur e du tube (ou de la longueur de l'entrefer). La force totale pour un entrefer donné sera la sone F de toutes les forces f des tubes de force, et le travail maximal disponible sera l'intégrale de la force F pour la variation totale de l'entrefer entre la position å circuit ouvert et la position à circuit fermé. Pour augmenter le travail disponible, il est avantageux d'avoir la plus grande variation possible de réluctance entre les positions de circuit ouvert et circuit fermé. A la limite, et théoriquement, llarma- ture devrait partir de l'infini. Cependant, lorsque la force résistante conditionnant le démarrage de l'armature ne peut être modifiée qu'en changeant le bras de levier agissant sur cette force, il a été montré dans le brevet français NO 1 270 288 qu'il existe un entrefer optimale ce dernier étant un pourcentage de la racine carrée de la section du noyau. Tout le travail qui aurait pu titre fourni par un déplacement de l'armature entre l'infini et l'entrefer optimal est perdu. Pour améliorer le rendement, il est prévu de décomposer la force résistante initiale, de façon à ce qu'une partie de cette force puisse être prise en charge par une première variation de réluctance, à partir d'une réluctance initiale plus grande que celle obtenue sans décomposition de la force initiale. La description qui va suivre fera apparaître les caractéristiques de la présente invention, en se référant aux figures - Figure 1 : Vue schématique en plan d'un relais à noyau fixe et à deux armatures de part et d'autre du noyau. - Figure 2 : Variante d'exécution de ce relais, dans lequel le noyau fixe est remplacé par deux demi-noyaux mobiles. Sur la Figure 1, est représenté en (1) un noyau en fer, de section ronde ou rectangulaire. Les extrémités de ce noyau comportent de préférence un épanouissement (2), augmentant la surface d'entrefer, de façon à se placer, comme il a été indiqué ci-dessus, à la valeur optimal du rapport entrefer/surface dwentrefer. Le noyau (1) est entouré d'une carcasse de bobine (3), portant un bobinage (4). Deux armatures, de préférence planes (5 et 6), sont disposées de chaque côté du noyau, et viennent se plaquer chacune contre une face du noyau lorsque le relais est excité. Une culasse (7), de préférence plane, est disposée parallèlement au noyau (1), et a une longueur sensiblement égale à celle de ce noyau. Les armatures (5 et 6) peuvent pivoter sur les extrémités de la culasse (7) au moyen d'une articulation, et sont rappelées vers leur position de repos par des moyens conventionnels non décrits. La culasse (7) est positionnée au moyen d'une vis (8), prenant appui sur un épaulement (9), appartenant par exemple au socle du relais. Le passage de la vis (8) dans l'épaulement (9) se fait avec un certain jeu1 de façon à ce que la culasse puisse dtre déplacée suivant les flèches F ou F', au moment du montage. Une feuille plane mince isolante (10) en matière plastique, est intercalée sous au moins l'une des armatures, aussi bien au niveau du noyau qu'a' celui de l'articulation sur la culasse. Cette feuille peut avoir une épaisseur de 0,1 mm ou moins, de façon à ne pas introduire une trop grande réluctance au passage du flux, tout en résistant à une tension de perforation de 1 000 V ou plus. Elle peut étre par exemple realisée en polyamide tel que du rilsan, ou en polyester, éventuellement recouvert d'un adhésif sur une face. Des contacts mobiles (11 et 12) sont disposés par des moyens connais, tels que sertissage ou placage sur les armatures (5 et 6). Ces contacts coopèrent chacun avec un contact Travail (13 et 14) ou Repos (15 et 16), suivant l'état du relais. Le socle (17) du relais sert, d'une part à fixer les contacts (13 14 - 15 et 16), d'autre part à fixer la culasse (7) au moyen de l'épau- lement (9), et enfin à recevoir la bobine (3) avec son noyau solidaire Les cosses recevant les extrémités du bobinage, ainsi que les cosses amenant le courant aux armatures (5 et 6), au moyen de dispositifs connus à lame souple ou à tresse métallique, ne sont pas représentées. il en est de meme des systèmes donnant la force de rappel aux armatures (5 et 6), qui peuvent titre communs avec les amenées de courant. Suivant l'utilisation à laquelle est destiné ce relais, il est prévu dtadjoindre des dispositifs classiques, tels que raccordements pour circuits imprimés, adjonction d'un capot de protection, etc... Le fonctionnement du relais est le suivant Â la mise sous tension du bobinage (4), le flux sortant par une extrémité du noyau passe successivement dans la première armature, la culasse, la deuxième armature et l'autre extrémité du noyau. les deux entrefers actifs sont ainsi mis en série dans le trajet du flux. Il en résulte que chaque armature a sa propre force d'attraction. Si, en raison dtune petite dissymétrie et d'une tension lentement croissante, une armature commençait à se déplacer avant l'autre, il en résulterait une augmentation du flux qui provoquerait immédiatement llattraction de l'autre armature. il y a donc un effet de synchronisation et de compensation dans les mouvements des armatures. Si les deux entrefers avaient été mis en parallèle, une armature se serait déplacée en premier, captant tout le flux au détriment de la deuxième armature, qui serait restée au repos. La feuille de matière plastique (10) sert à isoler électriquement les points milieu des deux contacts inverseurs. Simultanément, cette feuille sert d'anti-rémanent pour être certain que le relais ne conservera pas une rémanence magnétique après la coupure de la bobine. Elle peut résister sans perforation à plusieurs centaines de millions de manoeuvres. Lorsque le relais est excité, le mouvement des armatures (5 et 6) s'arrête quand les contacts mobiles (11 et 12) rencontrent les contacts travail (13 et 14), sans qu'il soit besoin de prévoir de course supplémentaire au moyen de lames souples, pour assurer la pression sur les contacts et compenser l'usure possible de ces derniers. Toute la force d'attraction se retrouve sur les contacts. Lorsque les armatures (5 et 6) sont en butée sur les contacts travail (13 et 14), il doit subsister un léger entrefer résiduel entre l'armature et la face correspondante du noyau (1), de façon à permettre une usure possible des contacts au cours de la durée de vie. Si cet entrefer résiduel est trop important, les performances sont diminuées. S'il est trop petit, la durée de vie est réduite. Dans les relais du type miniature (volume de l'ordre de 5 à 10 cm3), il peut devenir difficile de respecter des cotes précises, étant donné que les tolérances d'une fabrication économique sont à peu près constantes en valeur absolue. Dans le relais, objet de la présente invention, l'obtention d'entrefers résiduels précis est facilitée par les dispositions suivantes - il est relativement facile d'avoir un noyau (1) et une culasse (7) de meme longueur. - il est relativement facile savoir un écartement donné entre les contacts travail (13 et 14), ces derniers étant solidaires du socle (17) - Les armatures (5 et 6) peuvent autre facilement planes, avec un dépassement constant (ou éventuellement nul) des contacts par rapport à leur plan. - La carcasse de la bobine (3), dans laquelle est centré le noyau (1) peut elle-mEme 8tre centrée sur les contacts travail (13 et 14), au moyen de portées prévues sur la carcasse de la bobine et sur les porte-contacts. - La culasse (7) peut être centrée au moment du montage, le relais étant excité de façon à rendre visibles les entrefers résiduels. En effectuant de petits déplacements suivant les flèches F ou F', il est mtme possible de compenser des petites dissymétries, de façon à équilibrer les deux entrefers résiduels. Ces dispositions font qu'il est possible de supprimer les réglages - en dehors du centrage de la culasse (7) - au moment de la fabrication du relais, sans avoir à subir les inconvénients d'une dispersion de fabrication importante. Dans la variante d'exécution de la Figure 2, le noyau (1) est remplacé par deux demi-noyaux (18 et 19). Ces noyaux ont un épaulement (20), qui augmente la surface d'entrefer entre le demi-noyau et l'armature correspondante. Les deux demi-noyaux sont éloignés l'un de l'autre par un ressort (21) logé dans une cavité (22) de chaque demi-noyau. A l'état de repos1 il apparat donc un entrefer central (23) entre les deux demi-noyaux, ces derniers étant en appui contre les armatures correspondantes. Le ressort (21) contribue dono à établir une force sur les contacts repos (15 et 16), et pour conserver la même force totale sur chaque contact repos, comme dans le cas de la Figure 1, il est possible de diminuer d'autant la force de rappel donnée par le moyen conventionnel non représenté. Le fonctionnement du dispositif suivant la Figure 2 est le suivant A l'état de repos, la réluctance du circuit magnétique a une valeur plus grande que dans le cas de la Figure 1. En effet, si l'entrefer central (23) a la mdme longueur que la somme des entrefers des armatures du cas précédent, cet entrefer central a une section plus faible, du fait de l'absence des épaulements (20) au centre. A la mise sous tension du bobinage (4), les deux demi-noyaux (18 et 19) commencent par se rapprocher, du fait que la force dans l'entrefer (23) est plus importante que celle entre les extrémités des noyaux et les armatures. En effet, la surface d'entrefer est plus faible, et de plus, le flux au centre de la bobine est un peu plus élevé qu'à ses extrémités. Lorsque les noyaux (18 et 19) ont commencé leur rapprochement en comprimant le ressort (21), le flux continue de croître, du fait de la constante de temps, et du fait de la diminution de réluctance de I'ensemble, A un instant donné, les armatures (5 et 6) sont à leur tour attirées. A cet instant, les mimes caractéristiques magnétiques que dans le cas de la Figure 1 sont retrouvées, mais les forces de rappel de ces armatures peuvent titre plus faibles car, comme il a été dit cidessus, une partie-de ces forces est donnée par le ressort (21). Le travail mécanique à fournir est ainsi décomposé en deux travaux élémentaires réalisés successivement. Le gain de performances obtenu peut titre utilisé pour améliorer la sensibilité ou le pouvoir de coupure, suivant l'usage du relais. REVENDICATIONS 1) Relais électrique multicontacts, comprenant un circuit magnétique, une bobine et des ensembles de contacts, caractérisé par le fait que le circuit magnétique comporte deux armatures définissant deux entrefers en série dans le trajet du flux, disposées de part et d'autre des extrémités d'un noyau autour duquel est mise la bobine, le flux se refermant par une culasse parallèle au noyau et disposée entre les deux armatures, ces deux armatures étant électriquement isolées l'une de l'autre, et portant chacune au moins un contact mobile. 2) Relais selon la revendication 1), caractérisé par le fait que chaque armature porte directement des éléments de contacts mobiles sur chaque face, ces éléments de contacts mobiles coopérant avec des contacts fixes, de façon à former un contact inverseur repos travail par armature, celle-ci servant à la fois de conducteur électrique et magnétique. 3) Relais selon la revendication 1), caractérisé par le fait que l'isolement des deux armatures est réalisé par l'interposition d'une mince feuille de matière plastique isolante entre au moins une armature et les portées correspondantes de la culasse et du noyau, cette feuille représentant une réluctance négligeable au passage du flux et pouvant servir à assurer la non-rémanence du relais. 4) Relais selon la revendication 7), caractérisé par le fait que la position de la bobine portant le noyau est définie par des portées coopérant avec les contacts travail, de façon à assurer son centrage par rapport à ces contacts, et en ce que la culasse peut se déplacer légèrement dans son plan au moment de sa fixation, de façon à assurer l'équilibrage des deux entrefers. 5) Relais selon la revendication 1), caractérisé par le fait que le rendement maximal du circuit magnétique est obtenu en décompo sant la force résistante initiale en au moins deux forces séparées actionnées successivement, la première force résistante initiale étant prise en charge par une première variation de réluctance, à partir d'une réluctance initiale plus grande que celle qui aurait été nécessaire sans la décomposition de la force initiale. 6) Relais selon la revendication 5), caractérisé par le fait que la réluctance initiale plus grande est obtenue -en remplaçant le noyau unique muni d'épanouissements à ses extrémités, par deux demi-noyaux symétriques définissant un entrefer central, la force résistante initiale de chaque armature étant décomposée, dtune part en une force de rappel conventionnelle de l'armature, et d'autre part en une force provenant d'un ressort tendant à écarter les deux demi-noyaux l'un de l'autre.