Brevet FR2510303A1 — publié le 19830128

RELAIS BISTABLE POUR HAUTES TENSIONS La présente invention se rapporte à un relais bistable comportant un bâti isolant, deux électro-aimants, deux paires de contacts associées respectivement aux deux électro-aimants et une pièce mobile sur laquelle est fixée une lame conductrice, les électro-aimants et les contacts étant fixés au bâti, chaque électro-aimant, quand il est excité, agissant pour que la lame soit en appui sur les contacts de la paire à laquelle il est associé. De teins relais sont plus particulièrement destinés aux équipements électroniques dans lesquels il est nécessaire de commuter des tensions élevées, en haute fréquence. Des relais de ce genre sont connus qui comportent deux électroaimants dont le rôle est d'attirer tour à tour une même armature; cette armature, qui constitue une partie de la pièce mobile dont il a été question plus haut, est maintenue en position soit par excitation permanente de celui des deux électro-aimants qui a été le dernier à attirer l'armature, soit par l'effet de rémanence dû à ce même électro-aimant. Dans ces relais la lame conductrice qui réalise une liaison électrique entre contacts d'une même paire de contacts, est reliée rigidement à l'armature et, lorsqu'elle est commandée, constitue, avec la partie mobile de l'électro-aimant qui la commande, un ensemble mobile assez lourd dont la tenue aux chocs et aux vibrations est donc médiocre. De plus les déplacements possibles de l'armature commune aux deux électro-aimants sont de relativement faible amplitude ce qui limite la valeur maximale des tensions qu'il est possible de couper; il est bien entendu possible alors d'augmenter cette valeur maximale en plaçant le relais dans un boîtier hermétique et en faisant le vide dans ce boîtier, mais c'est la' une solution onéreuse. La présente invention a pour but d'éviter, au moins dans une large mesure, les inconvénients de ces relais connus. Ceci est obtenu, en particulier, en dissociant, en dehors des périodes où la lame conductrice doit passer d'une paire de contacts à l'autre, la pièce mobile de la partie mobile des électro-aimants. Selon l'invention un relais du type indiqué du début de cette description et qui permet d'atteindre le but indiqué ci-avant est caractérisé en ce que la pièce mobile est montée en rotation autour d'une droite fixe par rapport au bâti, en ce que les électro-aimants sont du type à noyau plongeur, en ce que, pour chaque électro-airnant, le noyau plongeur est prévu pour pousser la pièce mobile et Id faire basculer, autour de la droite, d'une paire de contacts à l'autre lorsque, la lame étant en appui sur une des paires, Pélectro-aimailt associé à l'autre paire est excité et en ce qu'un dispositif de rappel tend à repousser les noyaux plongeurs vers une position de repos. La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent; - la figure I une vue en crevé d'un relais selon l'invention, - la figure 2 une vue en écorché du relais de la figure 1. Les repères, pour une même pièce, sont identiques sur les deux figures Dans ce qui suit une partie de la description se réfère simultanément aux deux figures. La figure 1 rnontre deux électro-aimants, 1, 2, tous les deux à noyau plongeur, 10, 20, disposés face à face sur un même axe non représenté. Ces électro-aimants sont vissés sur un bâti isolant 5. Sur le bâti 5 sont aussi vissés un socle isolant 50 en forme de H horizontal et plat, et deux plaques isolantes verticales 55, 56; ces deux plaques isolantes forment, avec la barre du milieu du H du socle isolant, un U vertical. Deux paires de contacts 11, 12 et 21, 22 sont également fixées au bâti; ces contacts sont forrnés d'une lame souple et d'une cosse de raccordement vissées par paires sur des pièces d'assemblage 14, 24 elles mêmes vissées sur le bâti 5. Une pièce mobile 3, comporte, dans un rnêrne plan, trois barres parallèles 31, 32, 33 reliées entre elles, en leur milieu, par une barre transversale, isolante, 30. Cette pièce mobile 3 est montée autour d'un axe de pivotement XX (voir figure 2) grâce à deux trous percés respectivement dans les plaques 55, 56 et dans lesquels pénètrent les extrémités de la barre 32. La barre 31 est une lame métallique qui selon la position de la pièce mobile 3 peut assurer un contact électrique entre les deux contacts de l'une ou l'autre des paires de contacts 11, 12 ou 21, 22.Les paires de contacts 11, 12 et 21, 22 sont associées respectivement aux électro-aimants 1, 2 c'est-à-dire que lorsque, la larne métallique 31 étant en contact avec lune des paires (paire 21, 22 sur les figures), I'électroaimant I associé à l'autre paire 11, 12 est excité, son noyau plongeur vient pousser la pièce mobile au niveau de la barre 34 et la fait basculer autour de l'axe XX, entraînant un passage de la lame métallique de la paire 21, 22 à la paire 11, 12. Dans ses deux positions stables, correspondant aux positions de contact entre la lame métallique 31 et chacune des paires de contacts 11, 12 et 21, 22, la pièce mobile 3 est retenue grâce à un ressort de maintien 34 du type corde à piano; ce ressort passe, à rnoitié de sa longueur, dans une gorge 57 solidaire du socle isolant 50 de rnanière à pouvoir pivoter autour de la gorge et assurer son rôle de maintien aussi bien pour l'une que pour l'autre des positions stables, grâce à la fixation de ses extrémités autour de la barre 33. En plus des éléments qui viennent d'être décrits le relais comporte un dispositif de rappel des noyaux plongeurs pour ramener ces noyaux dans une position de repos après qu'ils aient été excités. Ce dispositif de rappel comporte deux embouts isolants 13, 23, fixés respectivement aux noyaux 10, 20, une barre d'accouplement 4 et un ressort de rappel 40. Les embouts 13, 23 sont constitués d'une plaque sensiblement triangulaire, perpendiculaire à la direction du déplacement des noyaux plongeurs 10, 20 et d'une plaque rectangulaire, horizontale munie, à son extrémité opposée à la plaque triangulaire d'un ergot dans lequel passe la barre d'accouplement 4. La barre d'accouplement 4 relie ainsi les deux embouts 13 et 23. Cette barre d'accouplement, qui est plus visible sur la figure 2, est percée d'un trou au milieu de sa longueur; dans ce trou passe un pivot 41, d'axe vertical YY, solidaire du socle 50 et placé sous ce dernier; ainsi la barre d'accouplement 4 est montée en pivotement, dans un plan horizontal, autour de l'axe de pivoternent YY du pivot 41. A la barre d'accouplement 4 est associé le ressort de rappel 40 et deux butées 42, 43 dont Turne, 42, est disposée sur ld barre d'accouplement 4, au voisinage de l'une de ses extrémités et dont l'autre, 43, est fixée sous le socle 50, au voisinage de l'autre extrémité de la barre d'accou plement 4. Le ressort de rappel 40 est du type corde à piano; il entoure le pivot 41 et s'appuie, à ses extrémités, sur les butées 42, 43. Si, le relais étant dans la position représentée sur les figures 1 et 2, rélectroalmant I est excité, du fait du dispositif de rappel il entraîne le noyau, 20, de l'électro-aimant 2 en direction de la pièce mobile 3. Mais le jeu mécanique entre les pièces 13, 4 et 23 fait que le noyau, 10, de l'électroalmant excité effectue une translation de plus grande amplitude que l'autre noyau, 20; il en résulte un bjsculement de la pièce mobile de telle sorte que sa lame métallique vienne en contact avec la paire de contacts 11, 12. Il est à remarquer que le relais qui vient d'être décrit présente une très bonne tenue aux accélérations. En effet une secousse brutale entraînant, par exemple, une forte accélération appliquée au noyau plongeur 10 en direction de Pélectroalmant 2, entraînera l'application de la même accélération au noyau plongeur 20; or, du fait du dispositif d'accouplement 13, 4, 40, 23 les deux forces résultantes s'annulent. La bonne tenue aux accélérations du relais selon les figurés 1 et 2 est renforcée par la conception de la pièce mobile 3 dont la masse est sensiblement répartie de part et d'autre de l'axe de basculement XX et par la conception du ressort de maintien 34. I1 faut également remarquer que, lorsque les deux électro-aimants 1, 2 sont au repos la pièce mobile 3, qui assure le contact par sa lame métallique 31, n'est plus en contact ni avec les noyaux plongeurs 10, 20 ni avec le dispositif de rappel 13, 4, 40, 23; cette particularité contribue elle aussi à la bonne tenue aux vibrations du relais. Le relais qui a servi à faire la description ci-avant a une longueur hors-tout de 14S mm, une largeur de 43 mm et une hauteur hors-tout, de 60 mm. La pièce mobile 3 est, pour sa partie isolante réalisée en polyphénylsulfone tandis que la lame métallique mobile 31 ainsi que les lames souples des contacts 11, 12, 21, 22, sont réalisées en laiton ébavuré chimiquement, cuivré et doré. Quant à la force avec laquelle la lame mobile appuie sur chaque contact grâce au ressort de maintien 34, elle est d'environ 0,5 newton.Ce relais qui est un relais bistable à commande par impulsions, présente, entre autres caractéristiques, une tension de claquage supérieure à 12 kV crête à 2 MHz, une possibilité de passer un courant permanent de IOA efficaces de 2 à 30 MHz, un ternps de réponse inférieur à 100 ms, une tenue aux accélérations de 2 g (soit environ 20 m/s2) jusqu'à 150 Hz et une tenue aux secousses de 25 g pendant Il ms avec une variation de l'accélération en forme de demi sinusoïde de 25 g d'amplitude maximum. Différentes variantes du relais selon les figures 1 et 2 peuvent être conçues sans sortie du cadre de l'invention. C'est ainsi que la lame métallique 31 peut être remplacée par une barrette de connexion corde portant plusieurs laines métalliques isolées les unes des autres et permettant d'établir pour chacune des deux positions du relais, non plus une liaison entre deux contacts d'une paire mais différentes liaisons entre différents contacts. De même le dispositif de rappel, 13, 4, 40, 23, des noyaux plongeurs 10, 20 des électro-aimants peut être remplacé par deux ressorts respectivement destinés à ramener les deux noyaux plongeurs à leur position de repos. Quant aux noyaux plongeurs, au lieu d'être simplement alignés, ils peuvent d'une manière plus générale, être disposés selon deux lignes parallèles, les endroits où ils viennent en contact avec la pièce mobile pour la déplacer étant alors différents. REVENDICATIONS I. Relais bistable comportant un bâti isolant, deux électroaimants, deux paires de contacts associées respectivement aux deux électro-aimants et une pièce mobile sur laquelle est fixée une lame conductrice, les électro-aimants et les contacts étant fixés au bâti, chaque électro-aimant, quand il est excité, agissant pour que la lame soit en appui sur les contacts de la paire à laquelle il est associé, caractérisé en ce que la pièce mobile (3) est montée en rotation autour d'une droite (XX) fixe par rapport au bâti (5), en ce que les électro-aimants (1, 2) sont du type à noyau plongeur, en ce que, pour chaque électro-airnant, le noyau plongeur (10, 20) est prévu pour pousser la pièce mobile et la faire basculer, autour de la droite, d'une paire de contacts (11-12, 21-22) à l'autre lorsque la lame (31) étant en appui sur une des paires, Pélectro- aimant associé à l'autre paire est excité et en ce qu'il comporte un dispositif de rappel (13, 4 > 40 > 23) pour tendre à repousser les noyaux plongeurs vers une position de repos. 2. Relais selon la revendication 1, caractérisé en ce que, les noyaux plongeurs (10, 20) étant disposés selon deux lignes parallèles, le dispositif de rappel comporte: une barre d'accouplement (4) monté en rotation autour d'un axe de pivotement (YY) perpendiculaire aux lignes parallèles et fixe par rapport au bâti; un ressort de rappel (40) pour tendre à repousser la barre d'accouplement vers une position de repos; et deux embouts (13, 23) respectivement liés aux deux noyaux plongeurs et respectivement couplés aux deux extrémités de la barre d'dccouplement. 3. Relais selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce mobile comporte, dans un même plant trois barres parallèles (31 > 32 > 33) et une barre transversale (30) reliant entre eux les milieux des barres parallèles, en ce que celle des barres parallèles (32) qui est située entre les deux autres barres parallèles est disposée selon la droite (XX) et sert d'axe de basculement, en ce que l'une (31) des deux autres barres parallèles comporte la lame conductrice et en ce que, entre l'autre (33) des deux autres barres parallèles et le bâti (5), est disposé un ressort de maintien (34) pour maintenir la lame en appui sur celle des paires de contacts où elle se trouve lorsque les électro-aimants ne sont pas excites.