Brevet FR2305009A1 — publié le 19761015

La présente invention est relative à un relais sensible à équipage mobile qui comporte une bobine et un aimant permanent et dont l'équipage mobile porte un bras de contact mobile entre un contact fixe de repos et un contact fixe de travail soumis à une force de rappel, et susceptible d'être appelé en position de travail, pour laquelle il est en contact électrique avec le contact fixe de travail, lorsque la bobine est parcourue par un courant d'excitaticn dont l'intensité dépasse une valeur déterminée. La présente invention concerne également un dispositif de commutation utilisant un tel relais. Des relais du type précédemment défini sont connus et sont généralement dénommés relais magnéto-électriques ou à cadre mobile. Ces relais connus comportent un aimant permanent fixe autour duquel est monté un cadre mobile susceptible de pivoter autour d'un axe. Ce cadre mobile supporte le bobinage parcouru par le courant d'excitation et le bras de contact qui est relié électriquement et mécaniquement à un ressort spiral qui'sert d'organe d'amenée du courant au contact mobile et qui exerce sur le bras une force de rappel mécanique éventuellement réglable. Ces relais connus sont sensibles et peuvent fonctionner avec un courant d'excitation d'intensité inférieure à 1 mA mais la course du bras mobile de- contact est généralement limitée et le contact mobile quitte pratiquement toujours un des contacts fixes pour aller rejoindre l'autre.D'autre part, la valeur du courant d'excitation nécessaire pour faire quitter le contact mobile d'un contact fixe diffère toujours de celle nécessaire à maintenir le contact mobile éloigné de ce contact fixe, cette différence ayant une valeur relative d'autant plus grande que le relais est sensible. Aussi le réglage précis des valeurs du courant d'excitation, pour lesquelles le relais doit venir en position de travail ou revenir en position de repos, est difficile, ce qui est un mouvement non négligeable lorsque ce type de relais est par exemple utilisé pour commander un relais à pouvoir de coupure élevé dans un dispositif de commutation faisant partie d'un circuit de commande ou d'asservissement. I1 est enfin à remarquer que le cadre mobile et le ressort spiral de rappel sont d'un montage délicat et rendent le relais relativement peu robuste. La présente invention a pour but de proposer un relais ne présentant pas les inconvénients ci-dessus mentionnés, qui soit robuste et d'un réglage facile et dont le contact mobile puisse occuper une position intermédiaire entre les deux contacts fixes. Ce but est atteint par un relais dans lequel, conformément à l'invention, la bobine est fixe et entoure l'aimant permanent qui est mobile autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de la bobine et qui porte le bras mobile de contact, et la force de rappel est exercée par un aimant permanent de rappel disposé à l'extérieur de la bobine. L'équipage mobile étant constitué par l'aimant permanent portant le bras de contact et situé à l'intérieur de la bobine, l'amplitude du déplacement angulaire de cet équipage mobile par rapport à un contact fixe est fonction du courant d'excitation et des positions des contacts fixes de repos et de travail, et peut atteindre 900 lorsque, au repos,l'axe magnétique de l'aimant permanent est décalé de 90" par rapport à celui de la bobine. L'aimant permanent mobile peut être rectangulaire ou, de préférence, en forme de disque avec ses pales situés suivant un diamètre de ce disque. La force de rappel exercée par l'aimant de rappel à travers le bobinage est avantageusement ajustable par shunt magnétique ou par rotation de l'aimant de rappel autour d'un axe par exemple confondu avec celui de l'aimant mobile. La présente invention a également pour but de proposer un dispositif de commutation à relais, commandé par courant, et à pouvoir de coupure élevé, ce dispositif comportant un organe commutateur passant d'un premier à un second état lorsque l'intensité du courant de commande dépasse une première valeur précise prédéterminée et revenant au premier état lorsque l'intensité du courant de commande tombe en dessous d'une seconde valeur précise prédéterminée inférieure à la première. Ce but est atteint avec un dispositif de commutation comportant un premier relais conforme à l'invention dont la bobine est parcourue par le courant de commande, un second relais à pouvoir de coupure élevé ayant une bobine d'excitation et un contact fixe dit de repos, un contact fixe dit de travail et un contact mobile relié à l'organe commutateur, une source de tension connectée aux contacts fixes du premier relais, ledit second relais ayant sa bobine d'excitation connectée entre le contact mobile et le contact de repos dudit premier relais et son contact mobile connecté au contact de travail dudit premier relais, et une résistance étant connectée entre le contact de travail dudit'second relais et le contact mobile dudit premier relais. Avec un tel dispositif et comme il sera expliqué plus en détail par la suite, le contact mobile du premier relais peut être dans une position intermédiaire, l'état du second relais étant alors celui correspondant au dernier contact fixe du premier relais avec lequel le contact mobile du premier relais était en contact. De ce fait, les seuils d'intensité du courant de commande pour lesquels le second relais est actionné sont ceux pour lesquels le contact mobile du premier relais vient au contact d'un des deux contacts fixes de ce premier relais et non pas ceux pour lesquels ce contact mobile quitte un des deux contacts fixes.Aussi ces seuils peuvent être déterminés très précisément, ce qui permet d'obtenir un dispositif de commutation à réglage précis,à pouvoir de coupure élevé et commandé par des courants d'intensité très faible sans nécessiter d'amplification du courant de commande. D'autres particularités et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux figures du dessin joint qui illustrent schématiquement - figure 1 : une vue de dessus d'un mode particulier de réalisation d'un relais conforme à l'invention ; - figure 2 : une vue en élévation et en coupe selon la ligne II-II de la figure l ; et - figure 3 : une vue du schéma électrique d'un mode particulier de réalisation d'un dispositif de commutation conforme à la présente invention. Le relais 1 illustré par les figures 1 et 2 comporte une bobine d'excitation 2 annulaire à section rectangulaire et amagnétique, fermée par exemple par bobinage d'un fil de cuivre émaillé sur une carcasse 3 et parcourue par un courant continu d'excitation d'intensité I entre ses extrémités 2a et Zb. La bobine 2 entoure un aimant permanent 4 en forme de disque et dont les pales sont situés suivant un diamètre. L'aimant 4 est monté mobile en rotation autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de la bobine en étant par exemple solidaire d'un axe supporté par la carcasse 3. L'aimant permanent 4 porte un bras mobile 5 portant à son extrémité une pièce de contact 6. Le déplacement angulaire du contact mobile fi est limité par un contact fixe de repos 7 et un contact fixe de travail 8. Les contacts 7 et 8 sont portés par la carcasse 3 et leur position est réglable le long d'une ligne correspondant à la trajectoire du contact mobile 6, cette ligne pouvant éventuellement être graduée. A l'extérieur de la bobine 2 et à proximité de cette dernière est monté un aimant permanent de rappel 9 par exemple en forme de disque et dont les piles sont situés suivant un diamètre. traxe géométrique de l'aimant de rappel 9 est confondu avec celui de I'aimant mobile 4 et la position angulaire de l'aimant de rappel 9 est réglable. La force de rappel exercée par l'aimant de rappel 9 sur l'aimant mobile 4 à travers la bobine 2 peut donc être ajustée en fonction de la sensibilité du relais désirée. L'aimant de rappel 9 maintient le contact mobile 6 au contact du contact de repos 7 lorsque la bobine 2 n'est parcourue par aucun courant d'excitation. Lorsque l'intensité I du courant d'excitation dépasse une valeur Io, le contact mobile 6 quitte sa position de repos et tourne vers le contact de travail 8 à mesure que l'intensité I croit. Lorsque cette dernière atteint une pleur IT, le contact mobile 6 vient au contact du contact de travail 8. Si ensuite l'intensité du courant d'excitation décroît, le contact mobile quitte sa position de travail pour une intensité Il qui est inférieure à IT du fait de la nécessité de rupture du film de contact établi entre les deux contacts. L'intensité du courant d'excitation continuant à décrottre, le contact mobile 6 retourne en position de repos pour une intensité $ inférieure él. o La course angulaire du contact mobile 6 est fonction des positions des contacts fixes 7 et 8. Elle peut atteindre 90 lorsque le contact fixe de repos 7 est dans une position telle que l'axe magnétique de l'aimant mobile 4 occupe, au repos, une position décalée de 90 par rapport à l'axe magnétique de la bobine 2. Le relais 1 fonctionne pour des valeurs IR et IT de l'ordre de quelques dizaines de microampères, ces valeurs 1R et IT pouvant être prédéterminées précisément par réglage des positions des contacts fixes 7 et 8 et de l'aimant de rappel 9, pour autant que ces valeurs IR et 1T sont respectivement inférieure à Il et supérieure à Io. Cette dernière condition est aisément remplie en conférant à la distance entre les contacts fixes une valeur suffisante.On notera que dans les relais connus, contrairement à l'invention, les seuils d'intensité déterminant le passage du relais en position de travail et de repos ont les valeurs ci-avant dénommées I et o et que ces valeurs, notamment pour des relais sensibles, ne peuvent être exactement prédéterminées car elles sont fonction notamment de la nature et de l'état de surface des pièces de contact, ce qui peut d'ailleurs provoquer des rebondissements du contact mobile. La figure 3 illustre un dispositif de commutation commandé par courant. Ce dispositif comporte un relais sensible 1 du type précédemment décrit, dont la bobine 2 est parcourue par le courant de commande d'intensité I,et un second relais 10, par exemple un relais électromagnétique, à pouvoir de coupure élevé et fonctionnant en courant continu. Le relais 10 comporte une bobine d'excitation 11, un contact fixe de repos 12, un contact fixe de travail 13 et un contact mobile 14. Une source de tension continue 15, pour l'alimentation du second relais 10, est connectée entre les contacts fixes 7 et 8 du relais 1, et une résistance 16 est connectée entre le contact mobile 6 du relais 1 et le contact de travail 13 du relais 10. La bobine d'excitation 11 du relais 10 est connectée entre le contact mobile 6 et le contact de repos 7 du relais 1, et le contact mobile 14 du relais 10 est relié au contact de travail 8 du relais 1. Le contact mobile est relié à au moins un contact mobile 17 formant commutateur, par exemple interrupteur,inséré dans un circuit 18, I'ouverture- etla fermeture de cet interrupteur devant être effectuées respectivement pour une première et une seconde valeur du courant de commande circulant dans la bobine 2. Le fonctionnement de ce dispositif de commutation est le suivant . Les deux relais 1 et 10 étant initialement au repos lorsque le contact mobile 6 du relais 1 quitte le contact de repos 7, le relais 10 reste au repos. Dès que le courant de commande atteint la valeur IT, le relais 1 passe en position de travail, la bobine 11 est mise sous tension, le relais 10 passe en position de travail et l'interrupteur 17 change d'état, par exemple se ferme. Si ensuite l'intensité du courant de commande diminue et tombe en dessous de la valeur I1, le relais 10 est auto-excité du fait de la présence de la résistance 16 en série avec la bobine 11 aux bornes de la source de tension 15, et le relais 10 reste donc en position de travail. Dès que l'intensité du courant atteint la valeur IR, le contact mobile 6 vient au contact du contact fixe 7,ce qui court-circuite la bobine 11. Le relais 10 passe alors en position de repos et l'interrupteur 17 s'ouvre. Le courtcircuit étant très bref est sans danger pour la source de tension 15, laquelle est d'ailleurs alors connectée sur la résistance 16. Ce dispositif de commutation peut être utilisé dans un ensemble de contrôle ou d'asservissement, dans lequel un signal de commande est disponible sous forme de courant de faible intensité, sans nécessiter d'amplification de ce courant. De plus, avec ce dispositif, on peut prédéterminer très précisément les valeurs des seuils d'intensité I et IR T R pour lesquelles l'interrupteur 17 est respectivement fermé et ouvert (ou inversement). Bien entendu diverses modifications ou adjonctions pourront être apportées au relais ou au dispositif de commutation ci-dessus décrits sans sortir du cadre de l'invention. On pourra notamment conférer à l'aimant mobile 4 une forme parallélépipédique si une grande amplitude de déplacement angulaire du contact mobile 6 n'est pas nécessaire. REVENDICATIONS 1. Relais sensible à équipage mobile qui comporte une bobine et un aimant permanent et dont l'équipage mobile porte un bras de contact mobile entre un contact fixe de repos et un contact fixe de travail, soumis au repos à une force de rappel, et susceptible d'entre appelé en position de travail, pour laquelle il est en contact électrique avec le contact fixe de travail, lorsque la bobine est parcourue par un courant d'excitation dont l'intensité dépasse une valeur déterminée, caractérisé en cè que la bobine est fixe et entoure l'aimant permanent qui est mobile autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de la bobine, qui porte le bras mobile de contact et dont l'axe magnétique, au repos, est perpendiculaire à l'axe de la bobine, et en ce que la force de rappel est exercée par une pièce magnétique disposée à l'extérieur de la bobine. 2. Relais selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aimant mobile a une forme de disque et ses pâles sont situés suivant un diamètre de ce disque. 3. Relais selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aimant mobile est parallélépipédique. 4. Relais selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la force de rappel ést exercée sur l'aimant mobile par un aimant de rappel à travers la bobine. 5. Relais selon la revendication 4, caractérisé en ce que la force de rappel est ajustable par shunt magnétique. 6. Relais selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'aimant de rappel est monté sur un axe confondu avec l'axe de rotation de l'aimant mobile et que la position angulaire de l'aimant de rappel est ajustable. 7. Dispositif de commutation à relais commandé par courant, ce dispositif comportant un organe commutateur susceptible de passer d'un premier à un second état lorsque l'intensité du courant de commande dépasse une première valeur prédéterminée et susceptible de revenir dans son premier état lorsque l'intensité du courant de commande tombe en dessous d'une seconde valeur prédéterminée inférieure à la première, caractérisé en ce qu'il comporte un premier relais selon la revendication 1 et un second relais à pouvoir de coupure élevé ayant une bobine d'excitation et un contact fixe dit de repos, un contact fixe dit de travail et un contact mobile relié à l'organe commutateur, une source de tension connectée aux contacts fixes du premier relais, ledit second relais ayant sa bobine d'excitation connectée entre le contact mobile et le contact de repos dudit premier relais et son contact mobile connecté au contact de travail dudit premier relais, et une résistance étant connectée entre le contact de travail dudit second relais et le contact mobile dudit premier relais.