Brevet FR2591029A1 — publié le 19870605

Relais électrique comportant une thermistance associée à une capsule renfermant une masse thermiquement dilatable et une tiqe de commande pour une armature à balancier. Les relais électriques de puissance, en particulier ceux du type "tout ou rien", comprennent généralement un électro- aimant propre à agir sur une armature mobile qui provoque le mouvement d'un contact électrique par rapport à un con- tact fixe, fermant ou ouvrant un circuit électrique de puis- sance. Le bon fonctionnement des relais électriques du type ci- dessus exige un dimensionnement convenable de l'électro- aimant et des moyens élastiques mis en jeu de façon que la fermeture des contacts se produise sans rebondissement de ceux-ci, tandis que l'ouverture doit être la plus rapide et la plus sûre possible. Un but de la présente invention est de réduire le coût des relais les plus courants dans lesquels l'électro-aimant ou solénoïde constitue l'organe le plus onéreux. Un autre but de l'invention est de garantir l'ouverture rapide et sûre des contacts quand le relais passe de la position de travail à la position de repos; un autre but encore est d'éliminer le rebondissement des contacts dans la phase de fermeture. Ces buts sont atteints selon l'invention par un relais utilisant pour l'actionnement de l'armature mobile, au lieu de l'électro-aimant, un dispositif électrothermique comprenant une capsule étanche, renfermant une cire ou un mélange à coefficient de dilatation thermique élevé, ainsi qu'une partie d'une tige mobile axialement faisant saillie hors de la capsule. Cette tige coopère, en fonction de la longueur dont elle fait saillie hors de la capsule, avec l'armature du relais constituée par un levier en équerre monté en balancier et qui, sous la poussée de la tige et à l'encontre de la réaction de moyens élastiques, agit transversalement sur un ressort cylindrique. Ce dernier provoque le déplacement d'une lamelle portant un contact électrique mobile qui vient rapidement contre un contact fixe pour fermer le circuit électrique de puissance. En outre, l'armature en balancier, qui revient à sa position de repos par la réaction des moyens élastiques lorsque cesse l'excitation de la thermistance, sépare immédiatement, par une dent de rappel, le contact mobile du contact fixe, interrompant instantanément le circuit électrique de puissance. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après et des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement le relais à l'état de repos; - la figure 2 est une vue correspodante du relais à l'état actif; - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un exemple de réalisation du dispositif thermoélectrique. Dans les dessins, la référence 1 indique l'enveloppe du relais. L'armature 3, 3a est montée pivotante en 2, son extrémité 3a étant ancrée au ressort 5. L'extrémité opposée en forme de palpeur est en contact avec la périphérie d'un ressort cylindrique 10. Ce ressort 10 est ancré à une lamelle lla et par ailleurs à l'extrémité interne d'une borne de raccordement électrique 14. La lamelle lla, portant la pastille de contact 11, est montée oscillante sur la partie interne de la borne 14 et reliée électriquement à celle-ci. A la borne 13 est raccordée la pastille de contact 12 faisant face à la pastille 11. L'armature 3 est munie d'une dent 4 qui, quand les contacts 11 et 12 sont fermés comme montré à la figure 2, est en position d'interaction avec l!extrémité libre de la lamelle lla. Contre la branche 3a du levier 3 s'appuie la tête 16a de la tige 16 qui traverse une garniture 18 (figure 3) et plonge dans une masse 17 à coefficient de dilatation thermique élevé, enfermée dans une capsule 6 fermée de façon étanche. Une thermistance (PTC) 7 est appliquée à l'extérieur de la paroi conductrice de l'électricité de la capsule 6. Des contacts électriques 8 et 9 sont raccordés à un circuit électrique d'excitation 19, 22 pour la thermistance 7. Les contacts 11 et 12 sont raccordés au circuit 20, 21 d'alimentation d'un appareil quelconque de puissance P. Le fonctionnement du relais est le suivant: Si le circuit d'excitation 19, 22 est alimenté électrique- ment, il en résulte une activité thermique de la thermistan- ce 7 qui, à son tour, provoque l'expansion de la masse 17 et le mouvement axial de la tige 16 dans le sens indiqué par la flèche x à la figure 3. La tête 16a de la tige 16 impose au levier 3 un mouvement angulaire en sens anti- horaire comme vu à la figure 1. Le mouvement angulaire du levier 3, dont l'extrémité 15 est en contact avec le ressort 10, contraint celui-ci à fléchir comme montré à la figure 2, conduisant à un état de déséquilibre pour la lamelle lla. Celle-ci passe par détente brusque de la position de la figure 1 à celle représentée à la figure 2, stabilisant le contact électrique entre les pastilles 11 et 12 par la pression élevée provenant de la traction du ressort 10. Dans ces conditions. on évite le rebondissement entre les pastilles 11 et 12 et le circuit électrique 20, 21 est fermé pour l'alimentation d'un appareil électrique quelconque P. Lorsque cesse l'excitation de la thermistance 7, la tempéra- ture de la masse 17 contenue dans la capsule 6 décroît. La réaction du ressort 5 ramène l'axe 16 dans la position de la figure 1 et l'armature 3 a sa position de repos initia- le. La dent 4 en matériau électriquement isolant, solidaire de l'armature 3, accomplit, conjointement à celle-ci, un mouvement angulaire dans le sens horaire comme vu à la figu- re 2. Elle vient en contact avec l'extrémité libre de la lamelle lla et détache rapidement la pastille de contact 11 de la pastille 12, évitant un collage des contacts. Le relais décrit présente une structure simple, une fiabilité de fonctionnement totale et une grande durabilité du fait que l'organe thermosensible 6, 7, 16 n'est pas sujet aux avaries caractéristiques d'un solénoïde. Il va de soi que l'organe thermosensible comprenant une thermistance 7 peut avoir une structure propre à communiquer à la tige 16 un mouvement quelconque dans un sens longitudi- nal différent et inverse de celui décrit, sans sortir du cadre de l'invention. En outre, le relais peut être muni de contacts multiples au lieu de la paire 11,12. La distance d'ouverture entre les contacts 11 et 12 est de préférence au moins égale à 3 mm. Le relais convient alors particulièrement à l'usage pour les circuits de puis- sance d'appareils électrodomestiques en général. Revendications. 1. Relais électrique de puissance, caractérisé en ce que l'organe excitable électriquement comprend une thermistance (7) associée à une capsule (6) renfermant une masse à coefficient de dilatation thermique élevé ainsi qu'une partie d'une tige (16) faisant saillie hors de la capsule et coopérant avec une branche (3a) d'une armature mobile à balancier (3) dont l'extrémité (15) opposée à ladite branche (3a) impose la position de fermeture, contre la réaction de moyens élastiques (5, 10), à des contacts électriques (11, 12) du relais, l'armature (3, 3a) étant en outre munie de moyens (4) propres à provoquer l'ouverture rapide des contacts (11, 12). 2. Relais électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'armature (3) est munie d'une dent (4) en maté- riau électriquement isolant pour le rappel d'au moins un contact mobile (11, lia) afin d'assurer une séparation rapi- de des contacts électriques et d'éviter un collage des con- tacts mobiles et fixes. 3. Relais selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le mouvement angulaire de l'armature (3), déterminé par l'ensemble électrothermique (6, 7, 16), se produit contre la réaction de moyens élastiques appropriés (5, 10) propres à ramener rapidement le relais dans la position de repos lorsque cesse l'action électrothermique. 4. Relais selon l'une des revendications précédentes, carac- térisé en ce que la lamelle mobile lla associée au contact mobile (11) est maintenue-en position d'ouverture des con- tacts (11, 12) par la traction d'un ressort (10) sur lequel agit transversalement l'extrémité (15) de l'armature en balancier (3). 5. Relais selon l'une des revendications précédentes, carac- térisé en ce que la distance d'ouverture entre les contacts électriques (11, 12) est au moins égal à 3 millimètres, le relais convenant ainsi particulièrement à l'usage pour les circuits de puissance d'appareils électrodomestiques en général.