Brevet FR2267628A1 — publié le 19751107

La présente invention concerne un relais électromagnétique à courant continu comportant un circuit d'excitation constitué par une bobine, une culasse et-une armature, ainsi Qu'un système de contacts actionné par l'armature. En plus des nombreuses formes de réalisation de relais nonostables, on a également créé des relais bistables désignés sous les noms de relais polarisés ou de relais rémanents. Outre la bobine d'excitation et le circuit de fer à matière magnétique douce, ces relais comportent un ou plusieurs aimants permanents qui-font partie d'un deuxième circuit de fer et maintiennent l'armature dans la position de travail.La force d'attraction de ces aimants permauents doit être suffisamment forte pour surmonter les forces de rappel exercées sur l'armature par un ressort. Lorsqulon applique à un tel relais, se trouvant à l'état attiré, une impulsion de déclenchement d'une polarité appropriée, le champ de l'aimant permanent est-affaibli par le champ électromagnétique au point que l'armature puisse retomber. Lorsqu'il s'agit de relais à puissance de commutation plus importante, est nécessaire de prévoir également des ressorts de rappel forts et de ce fait aussi des aimants permanents d'une grande force d'attraction et comportant un circuit de fer supplémentaire, ce qui augmente le prix et 1 1encombrement du relais Le prix de revient des relais polarisés est de toute façon supérieur à celui des relais non polarisés parce que tout le circuit magnétique est composé de pièces d'une conception spéciale et qui ne peuvent pas être utilisées pour les relais non polarisés.On connaît pourtant un cas exceptionnel (brevet allemand 2.106.764) où il était possible de créer pour un relais non polarisé une variante polarisée qui, tout en présentant la même conception de base et le meAme encombrement nécessite seulement un aimant permanent et une culasse supplémentaires. La présente invention a pour objet de créer un relais bistable qui peut être réalisé à partir d'un relais mono stable sans nécessiter une grande dépense en pièces supplémentaires. Le poids et L'encombrement de ces pièces doivent rester dans de telles limites que le volume initial soit conservé même lorsqu il s'agit d'un relais à grande puissance de commutation Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu pour un relais du type mentionné ci-dessus du fait que la direction du flux magnétique peut être inversée électriquement et qu'il se trouve dans la zone de déplacement de l'armature un levier de blocage à aimant permanent qui, par suite de sa force d'attraction magnétique, verrouille le relais dans sa position de travail lors de l'émission d'une impulsion d'enclenchement et libère le relais par suite de la répulsion magnétique lorsque ce dernier reçoit une impulsion de déclenchement de polarité opposée. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, aux dessins annexés, et décrites en détail ci-après. La fig. 1 est une vue latérale d'un relais bistable à armature battante. La fig. 2 est une vue de détail du relais de la fig.1 à l'état non verrouillé. La fig. 3 est une vue identique à celle de la fig.2, mais le relais se trouvant à l'état verrouillé. La fig. 4 montre en coupe un relais bistable à armature basculante. La fig. 5 représente un premier couplage de commande d'une bobine de relais. La fig. 6 représente un deuxième couplage, et La fig. 7 montre un troisième couplage. Le relais bistable à armature battante, représenté à la fig. 1,comporte une bobine 1,une culasse 2 en forme de noyau, une culasse de retour 3, une armature battante 4 et un jeu de lames de contact 5. Ces pièces sont recouvertes d'un capot de protection 6 en matière synthétique. La tige filetée 7 sert à la fixation du relais. Un levier de verrouillage 8 en forme de t, prévu parallèlement àla bobine 1, présente une extrémité inférieure sous forme de fourche et repose de manière basculante dans l'évidement du capot 6. A son extrémité supérieure, ce levier de verrouillage porte un aimant permanent 9 d'une très petite taille , qui est situé dans le champ de dispersion de l'entrefer formé entre la culasse 2, en forme de noyau,et l'armature battante 4.Le levier de verrouillage 8 de forme allongée est constitué d'une matière synthétique ou d'un métal non magnétique, de sorte que la répartition des lignes de champ magnétiques est uniquement influencée par l'aimant permanent 8. ta fig. 2 montre à plus grande échelle un détail de la fig. 1 représentant l'état de repos dans lequel la bobine n'est pas alimentée en courant et le contact de repos est fermé. La fig. 3 montre la position de travail du relais. Lorsque la bobine du relais reçoit une impulsion d'enclenchement d'une direction telle qu'il se forme à l'extrémité supérieure de la culasse 2 un poule sud S, aussi bien l'armature battante 4 que le poule nord N de l'aimant permanent 9 sont attirés. En raison de la conception cinématique, l'armature battante 4 occupe la position d'attraction avant que le levier 8 s'engage avec son aimant 9 au-dessus de l'armature battante 4 et verrouille mécaniquement celle-ci. De ce fait, le relais conserve la position de travail dans laquelle le contact de travail est fermé même après la fin de l'impulsion d'enclenchement.Par suite de la force de rappel d'un ressort, l'armature battante effectue un mouvement ascendant jusqu--'à ce qu'elle vienne au contact de l'aimant permanent 9. tes pièces 4, 8 et 9 sont alors parfaitement immobilisées par friction. La force auxiliaire de l'aimant permanent n'est en conséquence utilisée que pendant la commutation Lorsqu'on veut amener le relais dans sa position de repos, on doit appliquer à la bobine 1 une impulsion de déclenchement d'une direction telle que 1' extrémité supérieure de la culasse 2 con-situe un pôle nord.Cette impulsion de déclenchement provos e d'abord l'attraction de l'armature battante 4 de sorte que le blocage par friction entre l'armature battante 4 et aimant permanent 9 se trouve annulé, les deux pâles nord se repoussent en même temps et le levier de verrouillage 8, 9 retourne dans sa position initiale (fig.2). À la fin de l'impulsion de déclenchement l'armature battante 4 décolle également par suite du ressort de rappel. Le levier de verrouillage 9 se déplace pratiquement sans frottement aussi bien lors du verrouillage que du déverrouillage,ce qui permet l'emploi d'un petit et faible aimant permanent 9 pour produire les forces de déplacement. Cet aimant peut être encastré dans le levier 8, de préférence en matière synthétique, par collage, lors du moulage ou par encliQuetage. Si on considère le levier et l'aimant comme une unité, un seul élément additionnel et d'un faible prix de revient est suffisant pour transformer un relais non polarisé en un relais polarisé. L'encombrement du relais ne subit aucun changement parce que le levier de verrouillage peut être logé facilement dans l'espace creux entre la bobine et le capot. La bobine 1 de ce relais ne reçoit alors que des impulsions de courant de courte durée et de polarités opposées. Ceci signifie que la bobine chauffe nettement moins qu'une bobine à excitation permanente. De ce fait, il est possible soit de travaille avec des puissances d'excitation gus élevées, des lames de contact plus fortes et de ce fait avec des puissances de commutation plus importantes pour une bobine déterminée soit de pouvoir se contenter d'une plus petite et plus faible bobine pour le même jeu de contacts et la m8me puissance de commutation. Une autre forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée à la fig. 4. Dans cette réalisation il est placé à l'intérieur d'une bobine 11 une culasse 12 formant noyau et qui constitue avec une culasse de retour 13, une armature basculante 14 et une plaque de culasse 15 un circuit ,magnétique;16 désigne un curseur de contact qui est poussé vers le haut par l'armature 14 et actionne les lames de contact non représentées. Toutes les lames de contact et les extrémités de la bobine se raccordent au moyen de contacts à couteaux 17. Les pièces, venant d'être décrites, font partie d'un relais non polarisé à courant fort. Afin de pouvoir transformer ce relais en un relais polarisé ,il est nécessaire de prévoir seulement une plaque de montage 18 fixée au curseur de contact 16, et qui porte de façon pivotante un levier de verrouillage 19 constitué par un aimant permanent. La culasse 12 formant noyau comporte également une saillie 12a. Lorsqu'on applique à la bobine Il une impulsion d'enclenchement d'une polarité appropriée, l'armature 14 est amenée dans la position représentée en traits interrompus et pousse le curseur de contact 16 et les pièces 18 et 19 vers le haut.Le levier de verrouillage 19, formant aimant permanent, est attiré par le champ de dispersion de la culasse 12 et de la plaque de culasse 15 de sorte qu'il puisse s'engager derrière la saillie 12a. te pivotement du levier 19 est limité par les butées 18a et 18b. La commutation de ce relais s'effectue également sans frottement, comme décrit en référence à la réalisation suivant les fig. 1 à 3, ce qui permet l'utilisation d'un levier 19 petit et léger. Une réalisation différente de celle représentée à la fig. 4 prévoit un levier de verrouillage qui est aimanté longitudinalement et monté pivotant en son centre devant l'armature de sorte qu'il bloque celle-ci dans la position d'enclenchement et la libère dans la position de déclenchement. Ce nouveau dispositif de verrouillage peut être également utilisé pour des relais à induit plongeur ou à induit tournant. tes circuits de commande de relais bipolaires se différencient de ceux de relais non polarisés en ce qu'ils nécessitent au lieu d'une excitation permanente (d'une polarisation quelconque) des impulsions à polarités opposées. La fig. 5 montre la bobine de relais 20 comportant un seul enroulement et qui est reliée par l'intermédiaire d'un inverseur 21 à une source de tension continue, ce qui permet de produire des impulsions d'enclenchement et de déclenchement. La fig. 6 représente une bobine 22 comportant un enroulement à prise médiane et dont les moitiés peuvent être alimentées par un simple inverseur 23 de manière à inverser le sens du flux magnétique. La fig. 7 représente une bobine de relais 24 à deux enroulements séparés qui, par l'intermédiaire des contacts 25, 26, peuvent être reliés à des tensions de polarités opposées. Lars du montage pratique des relais on peut créer les impulsions de commande au moyen de boutons poussoirs, de contacts de passage, des mécanismes de commutation programmés ou des générateurs électroniques d'impulsions électriques. REVENDICATIONS 1. Relais électromagnétique à courant continu comportant un circuit d'excitation constitué par une bobine, une culasse et une armature, ainsi qu'un système de contacts actionné par 'armature, caractérisé en ce que la direction du flux magnétique peut être inversée électriquement et qu'il se trouve dans la zone de déplacement de l'armature 4 un levier de blocage 5,c à aimant permanent qui par suite de sa force d'attraction magnétique verrouille le relais dans sa position de travail lors de l'émission d'une impulsion d'enclenchement et libère le relais par suite de la répulsion magnétique lorsque ce dernier reçoit une impulsion de déclenchement de polarité opposée. 2. Relais électromagnétique à courant continu suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le levier de verrouillage 8, 9, monté unilatéralement, est réalisé sous forme de L et s'engage avec son extrémité libre et en saillie au-dessus de l'armature attirée 4. 3. Relais électromagnétique à courant continu suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la partie allongée du levier de verrouillage est une tige 8 en matière synthétique qui porte sur son extrémité libre un très pe-tit aimant droit 9. 4. Relais électromagnétique à courant continu suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le curseur de contact 16, actionné par l'armature 14, comporteune plaque de montage 18 pour le levier de verrouillage 19, aimanté en permanence, et heurte une saillie 12a de la culasse 12 en forme de noyau lors de l'émission d'une impulsion d'enclenchement. 5. Relais électromagnétique à courant continu suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le levier de verrouillage est aimanté longitudinalement et monté de façon rotative autour de son centre de sorte qu'il bloque l'armature dans la position d'enclenchement et la libère dans la position de déclenchement.