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DISPOSITIFS ELECTROMAGNETIQUES
L'invention se rapporte à des relais électromagnétiques.
Dans les systèmes électriques en général et dans les systèmes téléphoniques en particulier, le relais électromagnétique joue un rôle important et est un des dispositifs commutateurs le plus employé.
Pour assurer un fonctionnement satisfaisant des circuits d'un système téléphonique, et pour garantir le servicecontre toute interuption, il est nécessaire que les relais employés fonctionnent avec une efficacité.maximum en tout temps, et qu'ils soient construits de
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manière à attirer leur armature et à libérer celle-ci sans cliquetis ou sans vibration entre les contacts. Ces conditions résultent fréquemment d'une applioation trop forte de l'armature contre la face polaire du noyau quand le relais est excité, et du rebondissement de l'armature sur la butée d'arrêt quand le relais est neutralisé ou relâché.
On sait que la traction sur l'armature est un minimum quand oelle-ci est dans sa position de repos et que l'entrefer qui sépare le noyau de l'armature est maximum, La traction croît rapidement à mesure que l'armature se déplace vers le noyau et que la grandeur de l'entrefer diminue. Il en résulte que l'armature fait contact aveo le noyau oorrespondant avec une force considérable puisque celle-oi est maximum au moment du contact. Dans ces conditions les ressorts de contact, qui sont fermés par suite du fonctionnement de l'armature, sont soumis à un cliquetis considérable vu le rebondissement de l'armature pendant la période durant laquelle se dissipe la force acquise par cette armature lors de son trajet de sa position de repos à sa position de travail.
D'autre part, et particulièrement aveo certains relais à armature commandée par ressorts, cette armature ayant une vitesse considérable de rétablissement qui lui est communiquée par les dits ressorts,acquiert une quantité de force qui doit être dissipée avant qu'elle ne reste au repos. Quand la masse de l'ar -mature est considérable, et que celle-ci est artioulée à l'arrière du noyau, cette énergie est dissipée durant le rebondissement de l'armature sur son contact de travail, lequel rebondissement est transmis aux ressorts de contact, de telle sorte que ceux-ci sont fermés et ouverts d'une manière fautive jusqu'à ce que l'amplitude des rebondissements de l'armature soit réduite à un point tel qu'il n'affecte pas plus longtemps ces contacts.
Ces conditions rendent difficile l'établissement, au moyen des contacts d'un relais, de circuits à fonctionnement rapide puisqu'il peut y avoir une période relativement longue après le fonction-
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-nement ou le rétablissement de ce relais, avant que la fermeture ou l'ouverture de ces contacts ne soit définitive.
Un des buts de l'invention est de prévoir des relais éleotromagnétiques dans lesquels la condition de cliquetis des contacts, aussi bien pour le fonctionnement que pour le rétablissement de l'ar -mature, soit considérablement réduite. Le fait principal de l'invention se rapporte à un relais électromagnétique caractérisé par une armature supportée d'une manière pivotante par un ou plusieurs organes commandant les ressorts de contact.
L'invention est mieux oomprise de la description suivante basée sur les dessins ci-joints. Sur ceux-ci :
Les figures 1, 2 et 3 montrent respectivement une vue en plan de la partie supérieure, une vue en plan de la partie inférieure et une vue latérale en élévation d'un relais conforme à l'invention, la figure 3 montrant particulièrement la position de l'armature quand le relais est dans une condition de repos avant d'être exoité;
La figure 4 est semblable à la figure 3, excepté que l'armature est montrée sur cette figure dans la position de rétablissement qui suit l'excitation;
Les figures 5 et 6 montrent respectivement le résultat d'études osoillographiques sur un relais à armature articulée, et sur un relais dont l'armature est suspendue conformément aux principes de la présente invention ;
La figure 7 montre sohématiquement le principe sur lequel repose l'ivention.
Le noyau 10 du relais est pratiquement cylindrique sur toute sa longueur, et sur une partie intermédiaire de ce noyau se trouve la bobine 11. La partie frontale du noyau 10, ou la partie immédiatement en-dessous de la plaque transversale 23 de l'armature, est aplatie de manière à prévoir une face polaire d'une surface convenable. La butée d'arrêt de l'armature utilisée dans cette construction comprend une tige 24 en forme de L ayant une extrémité s'étendant au-
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delà de l'extrémité frontale du noyau 10, tandis que l'autre partie se prolonge à angle droit aveo oelle-oi, et est filetée de manière à recevoir un écrou 25. Le bord frontal de l'armature 18 est légèrement concave pour permettre à la tige 24 de passer à travers cette armature et de prévoir la surface de portée nécessaire pour l'écrou.
Le type de construction adopté permet aux bords frontaux du noyau 10 et de l'armature 18 d'être pratiquement en alignement de manière à réduire les chemins de perte qui sont communs aux arrangements jusqu'ici utilisés ou les noyaux s'étendent au-delà du bord frontal de l'armature afin de prévoir un espacement de montage pour la butée d'arrêt. De plus, cet arrangement réduit le flux de perte à une valeur minimum, et permet pratiquement au flux entier du noyau de traverser l'entrefer de l'armature, et par conséquent d'être utilisé pour produire la traction. L'extrémité frontale du noyau 10 peut être taraudée pour permettre l'insertion de la tige 24, qui peut être alors maintenue en position,par des goupilles placées à travers les trous 9, ainsi qu'il est indiqué sur la figure 2.
Un support en forme de L, comprenant les bras 16 et 17, est soudé à la partie arrière du noyau 10. La partie 17, ainsi qu'on peut le voir sur les figures 3 et 4, sert à monter le relais sur un bdti, et la partie 16, s'étendant sur la largeur entière du relais, constitue un support pour les assemblages de ressorts 26 placés de chaque cote du relais et fixés à la partie 16 au moyen de vis 14 et 15.
Sur l'autre face de la partie 16 est fixé, aussi au moyen des vis 14 et 15, un support 12 en forme de U pour l'armature, et des broches de raccordement ou terminales 27. Le support 12 a deux bras, s'étenhnt parallèlement à l'axe longitudinal du noyau 10, pourvus d' ouvertures 1 et 2 aux extrémités, ces ouvertures étant placées sur une ligne perpendiculaire à l'axe longitudinal du noyau. Elles ont pour but de reoevoir des projections cylindriques 13 qui font saillie sur les bras de l'armature, ainsi qu'il est expliqué par la suite. Un réglage longitudinal du support de l'armature peut être fait en des-
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-serrant les vis 14 et 15, en déplaçant le support 16 vers l'avant ou vers l'arriéra suivant le réglage reoherohé, puis en reserrant les vis 14 et 15.
Le support 16 est pourvu de trous de forme allongée pour permettre son déplacement sans nécessiter l'enlèvement des ensembles de ressorts, ou sans apporter d'autres dérangements à l'en- semble du relais.
Les broches de raccordement des enroulements peuvent être pourvues de prolongements s'étendant vers la partie frontale du relais, et disposés pour reoevoir des bras de contact sur un appareil ou outil d'essai appliqué aux relais dans la face du panneau ou bâti.
Les ensembles de ressorts comprennent les combinaisons ordinaires de contacts. Le ressort fixe, tel que 8 par exemple, est relativement épais, et peut porter un ou plusieurs éléments de oontact, non montrés, disposés de préférence à angle droit aveo l'axe longitudinal des ressorts. Uneprojeotion latérale 7 vient s'appuyer oontre une projection telle que 6 prévue sur la joue frontale 5 de la bobine, laquelle est pourvue en plus de projeotions espacées, non montrées, pour d'autres oontaots fixes qui sont normalement appliqués sous tension oontre les dites projections des joues de la bobine.
Le ressort correspondant mobile, tel que 4, est pratiquement minoe et porte le nombre voulu de points de contact disposés en concordance avec les éléments de contact appliqués au ressort fixe. Les différents ressorts, dans les assemblages prévus de chaque côté du relais, sont séparés l'un de l'autre par des espacements isolants, tels que 3, qui s'étendent vers l'avant du support 16 le long des ressorts, de manière à appliquer à ces ressorts une rigidité plus grande et. aussi une période propre de vibration plus courte que celle de l'armature 18.
Quand les ensembles de ressorts contiennent des contacts non actionnés, tels que par exemple les ressorts 8 et 4, un ressort équilibreur 19 est interposé sur chaque coté du relais entre l'armature 18 et le ressort le plus intérieur de chaque ensemble, Ce ressort équilibreur agit par l'intermédiaire de la butée 20 qui est insérée dans l'armature et qui appuie contre le ressort équilibreur
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à la pointe de celui-ci pour soumettre l'armature à une tensionqui l'applique contre l'écrou de butée 25, ce qui évite ainsi le mouvement de vibration de l'armature qui tendrait à séparer le ressort 4 du ressort 8. D'autres butées de contact, telles que 20, s'étendent entre les ressorts mobiles et passent à travers les ressorts fixes de sorte que le mouvement de l'armature est transmis par ces butées aux ressorts mobiles.
L'armature 18, qui a une forme en U, présente à la partie oentrale de sa branohe transversale 23 une projection se terminant par une forme oonoave pour permettre, quand l'armature est en position, de se mouvoir le long de la tige 24. Cette projection a une lergeur légèrement plus grande que oelle de la faoe polaire du noyau 10.
Les bras de l'armature sont pratiquement rectangulaires et s'étendent depuis la branohe transversale 23 vers la joue arrière 21 de la bobine. Sur chaque bras, et à une certaine distance de l'extrémité, se trouve une goupille cylindrique 13 dont une seule est montrée sur la figure 3, cette goupille étant adaptée pour passer dans l'orifice 2 du bras correspondant 12 du support de l'armature. Il est évident qu'une goupille semblable 13 est prévue sur l'autre bras de l'armature et passe à travers l'orifice 1 du bras correspondant 12 du support 16.
Bien que dans la forme de réalisation montrée aux dessins, on ait représenté les goupilles comme fixées sur les bras de l'armature tandis que les orifices à travers lesquels ces goupilles doivent passer sont prévues sur les bras du support, il est évident que cet ordre peut être inversé et que les dites goupilles peuvent être fixées sur les bras du support tandis que les orifices se trouveraient sur les bras de l'armature.
Quand l'armature est en place sur le noyau, elle est librement suspendue par ses goupilles 13 passant dans les orifices 1 et 2, et peut tourner librement autour d'un axe virtuel qui est perpendiculaire à l'axe longitudinal du noyau. Ce mouvement peut s'effeo-
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-tuer, à une extrémité, dans l'arc limité par l'écrou de réglage 25, et à l'autre extrémité dans l'espace compris entre la surface inférieure des bras du support de l'armature et la surface.supérieure des ressorts équilibreurs 19, ou bien, si aucun ressort équilibreur n'est prévu, entre cette même surface inférieure des bras du support de l'armature et les surfaces supérieures des premières plaques isolan -tes des ensembles de ressorts, comme par exemple les plaques 22.
L'armature peut, en plus, effectuer un mouvement angulaire autour de son extrémité frontale comme point d'appui, cette extrémité étant maintenue fixe oontre la surface de l'écrou. 25 par les ensembles de ressorts exerçant leur pression oontre l'armature à travers les séries de butées 20. Ce mouvement permet aux projections 13 de glisser dans les ouvertures 1 et 2 et de sortir de ces ouvertures.
Ayant ainsi décrit les éléments du relais, qui sont nécessaires pour une compréhension de l'invention, et la manière suivait laquelle ils sont assemblés pour constituer la forme de réalisation préférée du dit relais, l'effet dû à la suspension libre de l'armature en éliminant les vibrations ou les cliquetis de contact dans le fonctionnement et dans le rétablissement de l'armature, est maintenant exposé.
Considérant les figures 3, 4 et 7, la première de celles-ci montre la position de l'armature quand le relais est dans une oondition de non-opération. L'extrémité frontale de l'armature reste endessous de la surface inférieure de l'écrou 25, cette armature étant fermement maintenue dams cette position par la pression de bas en haut exeroée par les ensembles de ressorts et transmis à chaque bras de l'armature par les butées 20.
Comme ces butées de contact sont placées vers la partie frontale de l'armature, mais derrière les points de contact des différents ressorts, cette armature occupe une position inolinée vers le bas aveo ses deux goupilles 13 partiellement dans les orifices 1 et 2, tandis que son extrémité arrière re- poae ou non sur, la surface du ressort équilibreur 19 ou du séparateur
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22, suivant la quantité de tension avec laquelle les ressorts exer- oent leur pression contre l'armature à l'extrémité avant.
Quand le relais est excité sous l'actionne la bobine 11, le flux magnétique produit dans le noyau s'étend à travers les bras du support 12, pour autant que ce support est relié magnétiquement au noyau 10 par le support 16 auquel le noyau est soudé. Il s'ensuit que le noyau exerce une force attractive en deux places, la première à la face polaire et la seconde aux deux bras du support de l'armatu -re.
Cette double force s'exerce sur les deux extrémités de l'arma- ture 18 qui, par ce moyen, acquiert un mouvement de rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour de ses goupilles 13, ce qui amène la face de l'armature à venir en contact aveo la faoe polaire du noyau, et les bras de l'armature, s'étendant au-delà des points de suspension, viennent en contact contre les faces inférie@- res des bras du support.
L'armature en se mouvant dans sa position d'opération, ao- quiert une certaine quantité d'énergie qui, naturellement doit être dissipée avant que l'armature ne soit amenée dans sa position de re -pos. Si l'armature était articulée au support 16 par les extrémités de ses bras, ce qui est le mode ordinaire de fixation, cette énergie serait dissipée par le mouvement d'oscillation de l'armature autour de cette articulation, et puisque cela produirait la plus grande quan- -tité de déplacement de l'armature à son extrémité de travail ou le contact est réalisé, cette oscillation amènerait les contacts à être ouverts et fermés d'une manière fautive en des degrés variables jus- qu'à ce que l'amplitude des oscillations, communiquée aux ressorts, ne soit plus suffisante pour fermer et ouvrir les contacts.
Cependant avec l'arrangement décrit, bien que l'énergie acquise par l'armature doit encore être dissipée par un mouvement oscillatoire, l'effet perturbateur sur les contacts est considérablement diminué puisque la quantité d'énergie, qui doit être dissipée à l'extrémité de tra - vail de l'armature, est beaucoup plus faible par suite de la suspen--
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-sion intermédiaire qui permet à une partie de cette énergie d'être dissipée à l'arrière de l'armature. L'angle de mouvement est ainsi réduit à cause de ce mode de suspension, et la force magnétisante qui tend à maintenir les bras de l'armature sur les bras du support, réduit encore l'angle de mouvement quand l'armature osoille.
Il en résulte que le mouvement de l'armature à son extrémité de travail a lieu à travers un arc petit qui est insuffisant pour influencer for -tement les oontaots portés par les ressorts, réduisant ainsi l'intervalle de temps nécessaire après le fonctionnement de l'armature pour que la fermeture des contacts soit assurée.
Quand la bobine 11 est désexcitée, l'armature retombe oontre l'écrou 25, ainsi qu'il est montré figure 4, en vertu de la force exeroée contre elle par les ensembles de ressorts sous tension,opposés à chacun de ses bras. Comme dans le cas du fonctionnement, lors du rétablissement l'armature aoquiert une certaine énergie en revenant à sa position normale, cette énergie devant être dissipée avant que l'armature n'occupe sa position de repos.
Si l'armature était ar- ticulée à l'extrémité de ses bras au support 16, cette énergie serait dissipée par un mouvement osoillatoire de l'armature,qui serait le plus grand à llextrémité avant, et cette énergie, si l'amplitude était assez grande, serait transmise aux ressorts de contact à travers les butées 20, ce qui amènerait une rupture des contacts de repos et une ouverture des circuits établis à travers ces oontacts. La valeur de ces cliquetis de oontaot, dans oertains cas, et leur durée, sont montrées par les figures 5A et 5B qui sont des reproductions de deux études osoillographiques faites sur des relais munis de grands assemblages de ressorts avec leurs armatures respectives articulées à l'arrière.
Les deux lignes supérieures sur chaque figure 5A et 5B représentent les conditions de courant à travers les deux paires séparées de contacts de repos sur les relais,tandis que la ligne inférieure représente le oourant à travers les bobines res- pectives des relais. Il est évident d'une inspeotion de ces deux figures que, bien que chaque paire de contacts se ferme peu de temps
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après que le oourant dans la bobinera atteint la valeur 0, il n'y a aucune fermeture de contact assurée jusqu'à ce qu'un temps oonsidérable ne se soit écoulé, ne permettant d'établir des circuits à travers ces contacts d'une manière certaine qu'à un moment aseez éloigné de celui pour lequel le courant à travers la bobine était interrompu.
Avec le mode décrit de suspension de l'armature, l'effet de rebondissement lors du rétablissement de cette armature est pratiquement éliminé. Si on considère la figure 4, qui montre la positi,on de l'armature au moment où son extrémité avant frappe l'écrou 25, l'armature a acquis pendant ce mouvement de rétablissement nne quantité d'énergie qui doit être dissipée avant qu'elle ne prenne sa position de repos contre cet écrou. Si, comme dit ci-dessus, l'armature était articulée à l'arrière, l'énergie serait dissipée par le mouvement oscillatoire de son extrémité avant, aveo une transmission de ce mouvement aux ressorts.
Mais, pour autant que l'armature est librement suspendue par les goupilles 13, et puisque les ensembles de ressorts exercent une pression pour maintenir l'extrémité avant de l'armature contre l'écrou 25,cette armature est libre de se mouvoir angulairement dans la direction opposée à laquelle elle se -rait actionnée si elle était articulée à l'arrière.De la sorte le mou -vement qui aura lieu pour dissiper l'énergie acquise, sera celui qui aurait lieu si l'armature était articulée à l'écrou 25 plutôt qu'à l'extrémité de ses bras.
Puisque les points de suspension 13 peuvent glisser dans les orifices 1 et 2 , l'énergie est dissipée par des rebondissements oscillatoires de l'armature dans son ensemble, son amplitude d'oscillation étant la plus grande naturellement à ses bras, et pratiquement nulle au point où elle fait contact avec les butées 20, ainsi qu'on peut le voir sur la figure 7. De cette manière l'effet de rebondissement de l'armature sur les oontacts est pratiquement annulé puisque le seul mouvement de rebondissement qui peut maintenant être communiqué aux ensembles de ressorts est le mouvement
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inappréoiable qui a lieu à la tête du relais, ce qui provoque une fermeture sur les oontaots presque immédiatement utilisable après que ces dits contacts sont fermés.
Les figures 6A et 6B montrent le perfectionnement apporté à l'action des contacts, lequel résulte du mode de suspension déorit. Ces deux figures représentent des études osoillographiques faites sur des relais équipés aveo les mêmes assemblages de ressorts que les relais dont l'action des contacts est montrée par les graphiques des figures 5A et 5B, mais aveo des armatures librement suspendues, comme décrit ci-dessus. On doit observer que pour les relais qui donnent les résultats montrés figure 6A, aussi bien que pour ceux qui donnent les résultats montrés figure 6B, la fermeture des contacts a lieu dans un intervalle très petit,'après que le cou -rant dans la bobine devient nul, et que la valeur du cliquetis, qui a lieu avant ce moment, est pratiquement nulle,
REVENDICATIONS.
1 - Relais électromagnétique, oaraotérisé par une armature supportée d'une manière pivotante par un ou plusieurs organes oommandant des ressorts de contact.
2 - Relais électromagnétique tel que revendiqué en 1, caraotérisé par un ou plusieurs organes commandant des ressorts de contact sur lesquels repose une partie intermédiaire de l'armature, une pièce polaire étant prévue au-dessus d'une extrémité de l'armature, tandis qu'une autre pièce polaire est prévue en-dessous de l'autre extrémité de l'armature.
3 - Relais électromagnétique tel que revendiqué en 1 ou 2, caractérisé par une connexion coulissante entre l'armature et un organe fixe du relais, cette oonnexion déterminant la position de l'armature relative au/ou aux organes commandant les ressorts de contact sans interférer aveo son mouvement autour du pivot.
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ELECTROMAGNETIC DEVICES
The invention relates to electromagnetic relays.
In electrical systems in general and in telephone systems in particular, the electromagnetic relay plays an important role and is one of the most widely used switching devices.
To ensure satisfactory operation of the circuits of a telephone system, and to guarantee service against any interruptions, it is necessary that the relays employed operate with maximum efficiency at all times, and that they be constructed of
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so as to attract their armature and release it without clicking or vibrating between the contacts. These conditions frequently result from too much armor applioation against the pole face of the core when the relay is energized, and armature bouncing off the stopper when the relay is neutralized or released.
We know that the tension on the reinforcement is a minimum when it is in its rest position and that the air gap between the core and the reinforcement is maximum, The tension increases rapidly as the reinforcement moves towards the nucleus and the size of the air gap decreases. The result is that the armature makes contact with the corre- sponding core with a considerable force since this is maximum at the moment of contact. Under these conditions the contact springs, which are closed as a result of the operation of the armature, are subjected to a considerable knocking due to the rebound of the armature during the period during which the force acquired by this armature during its travel dissipates. from its resting position to its working position.
On the other hand, and particularly with certain relays with armature controlled by springs, this armature having a considerable speed of recovery which is communicated to it by said springs, acquires a quantity of force which must be dissipated before it remains at rest. . When the mass of the armature is considerable, and it is articulated behind the core, this energy is dissipated during the rebound of the armature on its working contact, which rebound is transmitted to the springs of contact, such that these are closed and opened in a faulty manner until the amplitude of the rebounds of the armature is reduced to such an extent that it does not affect these contacts any longer.
These conditions make it difficult to establish, by means of the contacts of a relay, fast-acting circuits since there may be a relatively long period after operation.
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-nning or re-establishment of this relay, before the closing or opening of these contacts is final.
One of the aims of the invention is to provide electromagnetic relays in which the contact clicking condition, both for operation and for the re-establishment of the armature, is considerably reduced. The main fact of the invention relates to an electromagnetic relay characterized by an armature supported in a pivoting manner by one or more members controlling the contact springs.
The invention is best understood from the following description based on the accompanying drawings. On these:
Figures 1, 2 and 3 show respectively a plan view of the upper part, a plan view of the lower part and a side elevational view of a relay according to the invention, Figure 3 showing particularly the position of the armature when the relay is in a quiescent condition before being energized;
Figure 4 is similar to Figure 3, except that the armature is shown in this figure in the recovery position following the excitation;
Figures 5 and 6 show respectively the result of osoillographic studies on a relay with articulated armature, and on a relay whose armature is suspended in accordance with the principles of the present invention;
Figure 7 shows sohematically the principle on which the ivention is based.
The core 10 of the relay is almost cylindrical over its entire length, and on an intermediate part of this core is the coil 11. The front part of the core 10, or the part immediately below the transverse plate 23 of the armature , is flattened so as to provide a pole face of a suitable surface. The frame stopper used in this construction includes an L-shaped rod 24 having one end extending beyond.
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beyond the front end of the core 10, while the other part extends at right angles to aveo oelle-oi, and is threaded to receive a nut 25. The front edge of the frame 18 is slightly concave to allow to the rod 24 to pass through this frame and to provide the necessary bearing surface for the nut.
The type of construction adopted allows the front edges of core 10 and frame 18 to be substantially aligned so as to reduce the loss paths which are common to arrangements heretofore used or the cores extend beyond. from the front edge of the frame to provide mounting clearance for the stopper. In addition, this arrangement reduces the loss flux to a minimum, and allows virtually the entire flux of the core to pass through the air gap of the armature, and therefore to be used to produce the tension. The front end of the core 10 can be threaded to allow the insertion of the rod 24, which can then be held in position, by pins placed through the holes 9, as shown in figure 2.
An L-shaped support, comprising the arms 16 and 17, is welded to the rear part of the core 10. Part 17, as can be seen in Figures 3 and 4, serves to mount the relay on a frame. , and part 16, extending over the entire width of the relay, constitutes a support for the spring assemblies 26 placed on each side of the relay and fixed to part 16 by means of screws 14 and 15.
On the other face of the part 16 is fixed, also by means of the screws 14 and 15, a U-shaped support 12 for the frame, and connecting or terminal pins 27. The support 12 has two arms, s 'étenhnt parallel to the longitudinal axis of the core 10, provided with openings 1 and 2 at the ends, these openings being placed on a line perpendicular to the longitudinal axis of the core. Their purpose is to receive cylindrical projections 13 which protrude from the arms of the frame, as will be explained below. Longitudinal adjustment of the frame support can be done down
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-tighten screws 14 and 15, moving support 16 forwards or backwards according to the reoherohé adjustment, then tightening screws 14 and 15.
The support 16 is provided with holes of elongated shape to allow its displacement without requiring the removal of the spring assemblies, or without causing other disturbances to the relay assembly.
The winding connection pins may be provided with extensions extending to the front of the relay, and arranged to receive contact arms on a test apparatus or tool applied to the relays in the face of the panel or frame.
The spring assemblies include the ordinary contact combinations. The fixed spring, such as 8 for example, is relatively thick, and may carry one or more contact elements, not shown, preferably arranged at right angles to the longitudinal axis of the springs. A lateral projection 7 comes to rest against a projection such as 6 provided on the front cheek 5 of the reel, which is provided in addition with spaced projections, not shown, for other fixed oontaots which are normally applied under tension against the said projections of the cheeks of the reel.
The corresponding movable spring, such as 4, is practically small and carries the desired number of contact points arranged in correspondence with the contact elements applied to the fixed spring. The different springs, in the assemblies provided on either side of the relay, are separated from each other by insulating spaces, such as 3, which extend forward from the support 16 along the springs, so to apply greater rigidity to these springs and. also a natural period of vibration shorter than that of the armature 18.
When the sets of springs contain non-actuated contacts, such as for example the springs 8 and 4, a balancing spring 19 is interposed on each side of the relay between the armature 18 and the innermost spring of each set, This balancing spring acts via the stop 20 which is inserted into the frame and which presses against the balancing spring
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at the tip thereof to subject the armature to a tension which applies it against the stop nut 25, thereby avoiding the vibration movement of the armature which would tend to separate the spring 4 from the spring 8. D Other contact stops, such as 20, extend between the movable springs and pass through the stationary springs so that armature movement is transmitted through these stops to the movable springs.
The frame 18, which has a U-shape, has at the central part of its transverse branhe 23 a projection ending in an oonoave shape to allow, when the frame is in position, to move along the rod 24 This projection has a lightness slightly greater than that of the polar range of nucleus 10.
The arms of the frame are practically rectangular and extend from the transverse arm 23 towards the rear cheek 21 of the coil. On each arm, and at a certain distance from the end, there is a cylindrical pin 13, only one of which is shown in FIG. 3, this pin being adapted to pass through the hole 2 of the corresponding arm 12 of the support of the frame. It is obvious that a similar pin 13 is provided on the other arm of the frame and passes through the hole 1 of the corresponding arm 12 of the support 16.
Although in the embodiment shown in the drawings the pins have been shown as fixed to the arms of the frame while the holes through which these pins must pass are provided on the arms of the support, it is evident that this order can be reversed and that said pins can be fixed on the arms of the support while the holes would be on the arms of the frame.
When the frame is in place on the core, it is freely suspended by its pins 13 passing through the holes 1 and 2, and can rotate freely around a virtual axis which is perpendicular to the longitudinal axis of the core. This movement can be effeo-
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-Kill, at one end, in the arc limited by the adjusting nut 25, and at the other end in the space between the lower surface of the arms of the frame support and the upper surface of the springs balancers 19, or else, if no balancing spring is provided, between this same lower surface of the arms of the frame support and the upper surfaces of the first insulating plates of the spring assemblies, such as for example the plates 22.
The frame can, in addition, perform an angular movement around its front end as a fulcrum, this end being held fixed against the surface of the nut. 25 by the sets of springs exerting their pressure against the frame through the series of stops 20. This movement allows the projections 13 to slide into the openings 1 and 2 and to exit from these openings.
Having thus described the elements of the relay, which are necessary for an understanding of the invention, and the manner in which they are assembled to constitute the preferred embodiment of said relay, the effect due to the free suspension of the armature by eliminating contact vibrations or rattles in the operation and in the reinstatement of the armature, is now exposed.
Considering Figures 3, 4 and 7, the first of these shows the position of the armature when the relay is in a non-operating condition. The front end of the frame remains below the lower surface of the nut 25, this frame being held firmly in this position by the downward pressure exerted by the spring assemblies and transmitted to each arm of the frame. by the stops 20.
As these contact stops are placed towards the front part of the frame, but behind the points of contact of the various springs, this frame occupies a non-linear position downwards with its two pins 13 partially in the holes 1 and 2, while its rear end may or may not be on the surface of the balancing spring 19 or of the separator
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22, depending on the amount of tension with which the springs exert their pressure against the frame at the front end.
When the relay is energized by actuating the coil 11, the magnetic flux produced in the core extends through the arms of the support 12, provided that this support is magnetically connected to the core 10 by the support 16 to which the core is. welded. It follows that the core exerts an attractive force in two places, the first at the polar face and the second at the two arms of the frame support.
This double force is exerted on the two ends of the armature 18 which, by this means, acquires an anti-clockwise rotation movement around its pins 13, which brings the face of the frame to come into contact with the pole pole of the core, and the arms of the frame, extending beyond the suspension points, contact the undersides of the arms of the support.
The armature by moving into its operating position ao- quires a certain amount of energy which, of course, must be dissipated before the armature is brought into its resting position. If the frame were articulated to the support 16 by the ends of its arms, which is the ordinary mode of attachment, this energy would be dissipated by the oscillation movement of the frame around this joint, and since this would produce the most large amount of displacement of the armature at its working end where contact is made, this oscillation would cause the contacts to be opened and closed incorrectly in varying degrees until the amplitude of the oscillations, communicated to the springs, is no longer sufficient to close and open the contacts.
However with the arrangement described, although the energy acquired by the armature must still be dissipated by an oscillatory movement, the disturbing effect on the contacts is considerably diminished since the amount of energy, which must be dissipated at the working end of the reinforcement, is much weaker as a result of the suspension.
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-intermediate section which allows part of this energy to be dissipated at the rear of the frame. The angle of movement is thus reduced because of this mode of suspension, and the magnetizing force which tends to hold the arms of the frame on the arms of the support, further reduces the angle of movement when the frame is rocking.
As a result, the movement of the armature at its working end takes place through a small arc which is insufficient to strongly influence the oontaots carried by the springs, thus reducing the time interval required after the operation of the l. 'armature so that the contacts are closed.
When the coil 11 is de-energized, the armature falls back against the nut 25, as shown in figure 4, by virtue of the force exerted against it by the sets of springs under tension, opposite each of its arms. As in the case of operation, when restoring the armature aoquiert a certain energy by returning to its normal position, this energy to be dissipated before the armature occupies its rest position.
If the armature were articulated at the end of its arms to the support 16, this energy would be dissipated by an osoillatory movement of the armature, which would be greatest at the front end, and this energy, if the amplitude were large enough, would be transmitted to the contact springs through the stops 20, which would cause a break in the rest contacts and an opening of the circuits established through these oontacts. The value of these clicks of oontaot, in some cases, and their duration, are shown by Figures 5A and 5B which are reproductions of two osoillographic studies made on relays provided with large spring assemblies with their respective armatures articulated to the back.
The top two lines in each Figure 5A and 5B represent the current conditions through the two separate pairs of normally closed contacts on the relays, while the bottom line represents the current through the respective coils of the relays. It is evident from an inspeotion of these two figures that although each pair of contacts closes for a short time
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after the current in the winding reaches the value 0, there is no assured contact closure until a considerable time has elapsed, not allowing circuits to be established through these contacts of a certain that at a time aseez far from that for which the current through the coil was interrupted.
With the described method of suspension of the reinforcement, the rebound effect during the reestablishment of this reinforcement is practically eliminated. Considering Figure 4, which shows the position of the armature as its front end hits the nut 25, the armature has acquired during this restoring movement a quantity of energy which must be dissipated before 'it does not take its rest position against this nut. If, as said above, the armature were articulated at the rear, the energy would be dissipated by the oscillatory movement of its front end, with a transmission of this movement to the springs.
But, as long as the frame is freely suspended by the pins 13, and since the spring assemblies exert pressure to hold the front end of the frame against the nut 25, this frame is free to move angularly in it. the opposite direction to which it would be actuated if it were articulated at the rear. In this way the movement which will take place to dissipate the acquired energy, will be the one which would take place if the armature was articulated to the nut 25 rather than at the end of its arms.
Since the suspension points 13 can slide in the holes 1 and 2, the energy is dissipated by oscillatory twists of the armature as a whole, its amplitude of oscillation being the greatest naturally in its arms, and practically zero at the point where it makes contact with the stops 20, as can be seen in Figure 7. In this way the rebound effect of the armature on the contacts is practically canceled since the only rebound movement which can now be communicated to the spring sets is the movement
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unappearable that takes place at the head of the relay, which causes a closure on the oontaots almost immediately usable after these said contacts are closed.
FIGS. 6A and 6B show the improvement made to the action of the contacts, which results from the mode of suspension deorit. These two figures represent osoillographic studies made on relays equipped with the same spring assemblies as the relays whose contact action is shown by the graphs of figures 5A and 5B, but with freely suspended armatures, as described above. . It should be observed that for the relays which give the results shown in figure 6A, as well as for those which give the results shown in figure 6B, the closing of the contacts takes place in a very small interval, after the current in the coil becomes zero, and the value of the knock, which occurs before this moment, is practically zero,
CLAIMS.
1 - Electromagnetic relay, oaraotérisé by an armature supported in a pivoting manner by one or more components controlling contact springs.
2 - Electromagnetic relay as claimed in 1, characterized by one or more members controlling contact springs on which an intermediate part of the armature rests, a pole piece being provided above one end of the armature, while that another pole piece is provided below the other end of the frame.
3 - Electromagnetic relay as claimed in 1 or 2, characterized by a sliding connection between the armature and a fixed member of the relay, this connection determining the position of the armature relative to / or to the members controlling the contact springs without interfering with its movement around the pivot.
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