Relais électromagnétique. La présente invention se rapporte à un relais électro-magnétique.
Dans des systèmes électriques en général, et dans des systèmes téléphoniques en parti culier, un rôle important est tenu par les re lais électromagnétiques et ces dispositifs sont les plus employés des dispositifs de commu- tat'on.
Pour assurer un fonctionnement satisfai sant des circuits d'un système téléphonique et pour le protéger contre toute interruption de service, il est nécessaire -que les relais uti lisés dans ces systèmes soient établis pour fonctionner à leur efficacité maximum à tous moments et soient construits de manière à attirer et relâcher sans ,;
cliquetis" ou vibra tion des contacts, condition qui résulte fré quemment du -choc trop brutal de l'armature contre la face polaire du noyau lorsque l'ar mature fonctionne et du rebondissement de l'armature surs a butée arrière lorsque l'ar mature relâche.
Il est évidmment bien connu que l'at- traction d'une armature est de valeur mini mum lorsque ladite armature se trouve en position ouverte et que l'entrefer qui la sé pare du noyau est de largeur maximum. L'at traction augmente rapidement :à mesure que l'armature se déplace vers le noyau et que la largeur de l'entrefer diminue. Il en résulte que l'armature vient en prise avec le noyau coopérant avec une force d'impact considé rable puisque 1a force exercée sur elle est maximum au moment de l'entrée en contact.
Dans ces conditions, les ressorts de contact qui sont fermés par le fonctionnement de l'armature sont soumis à un "cliquetis" con- sidérable dû au rebondissement de l'armature pendant la période dans laquelle elle -dissipe l'énergie acquise pendant son déplacement de sa position de repos à sa position de travail. De plus, et en particulier pour des relais por tant de lourdes charges de ressorts de con tact, le relâchement de l'armature par la poussée des ressorts de contact confère à l'armature une grande vitesse pour le relâ- chement pendant la temps duquel il acquiert une quantité d'énergie qui doit être dissipée avant que l'armature ne vienne au repos.
Lorsque la masse de l'armature est considé rable et que l'armature est pivotée sur l'ar rière du noyau, cette énergie est dissipée par le -rebondissement de l'armature à son extré mité avant, ce rebondissement étant transmis aux ressorts de contacts et par suite provo quant un fonctionnement intempestif desdits contacts jusqu'à ce que l'amplitude des im pulsions de rebondissement de l'armature soit diminuée jusqu'au point où elle n'affecte plus les contacts.
Ces deux conditions peuvent rendre dif ficile la réalisation de circuits à fonctionne ment rapide à travers les contacts du relais puisque ce ne peut être qu'au bout d'une re lativement longue période, après le fonction nement ou le relâchement du relais, qu'une fermeture certaine du circuit puisse être assu rée par les contacts.
Le but de l'invention est en. conséquence de prévoir des relais électromagnétiques dans lesquels le cliquetis des contacts est notable ment réduit à la fois au fonctionnement et au relâchement.
Ce relais .électro-magnétique suivant l'in vention est caractérisé par une armature à laquelle les forces de ressorts de décollage et de pièces de commande des contacts sont appliquées en des points situés près de l'ex trémité de l'armature qui effectue le plus grand déplacement lorsque le relais fonc tionne, l'autre extrémité de l'armature étant supportée par un pivot lâche afin de réduire la transmission des vibrations de rebondisse ment aux .contacts.
La description suivante se rapporte à un exemple non limitatif d'exécution du relais selon l'invention représenté sur le dessin an nexé.
Les fig. 1, 2 et 3 représentent respective ment une vue en plan de dessus, une vue en plan de dessous, et une élévation latérale d'un relais, la fig. 3. montrant en particulier la position de l'armature lorsque le relais n'a pas fonctionné avant l'excitation. La fil-. 3 montre le même relais avec la position de l'armature au relâchement ayant suivi une excitation.
Les fi-. 5A, 5B et<B>6A,</B> 6B montrent res pectivement les résultats d'études oseillogra- phiques sur un relais à montage d'armature usuel et sur un relais dont l'armature est sus pendue suivant l'invention, et La. fig. 7 représente schématiquement le mode de suspension envisagé dans l'inven tion.
Le noyau 10 du relais est sensiblement cylindrique sur toute sa longueur et porte la bobine 11 sur une portion intermédiaire. La portion avant du noyau 10 ou la. portion qui se trouve immédiatement au-dessous de la portion transversale 23 de l'armature est aplatie pour fournir une surface polaire de dimensions convenables, la butée de repos de l'armature comprend une tige en forme de <B>L</B> 24, dont une extrémité fait saillie sur l'ex trémité avant du noyau 10 et dont l'autre extrémité s'étend perpendiculairement et est filetée pour recevoir l'écrou 25.
Le bord avant de l'armature 18 est légèrement con cave pour laisser le passage libre à la tige 24 et pour fournir à l'écrou la surface portante nécessaire. Cette construction permet aux bords avant du noyau 10 et de l'armature 18 de se trouver sensiblement alignés, ce qui réduit les chemins de fuites ordinaires dans des ,dispositions utilisées habituellement, dans lesquels le noyau pour fournir l'espace né cessaire à la butée de repos :se prolongeait au delà du bord ayant de l'armature.
La disposi tion montrée rend de plus le flux de fuite minimum et permet à peu près à tout le flux du noyau de traverser l'entrefer de l'arma ture et par suite d'être utilisé pour produire l'attraction. L'extrémité avant du noyau 10 peut être forée pour permettre le clavetage en position de la tige coudée 24 comme indi qu6 par les trous 9 (fig. 2).
Une console en<B>L</B> comprenant des bras 16 et 17 est brassée ou soudée sur la portion arrière du noyau 10. La portion descendante 17, visible dans les fi-. 3 et 4, sert de sup port pour monter le relais sur un bâti, la portion 16 s'étendant sur toute la largeur du relais et formant support pour des jeux de ressorts 26,qui sont placés de chaque côté du relais et fixés sur la portion 16 au moyen de vis 14 et 15.
De l'autre côté de la portion 16 est figé également au moyen des vis 14 et 15 un sup port d'armature 12, en<B>U,</B> et des bornes 27 pour l'enroulement. Le support 12 a ses deux bras parallèles à l'axe longitudinal du noyau 10 et pourvus d'ouvertures 1 et 2 à leurs ex trémités sur une ligne perpendiculaire à l'axe longitudinal du noyau. Ces ouvertures ont pour but de recevoir des saillies cylindriques 13 embouties sur les bras de l'armature de la manière expliquée ci-après.
Un réglage lon gitudinal du support d'armature peut être effectué en desserrant les vis 14 et 15, en dé plaçant le support 16 vers l'avant ou vers l'arrière suivant le réglage désiré, puis en resserrant les vis 14 et 15, le support 16 pré sentant des ouvertures oblongues pour per mettre son décalage sans nécessiter l'enlève ment des jeux de ressorts ou autre démon tage partiel quelconque du relais.
Les bornes d'enroulement 27 peuvent être pourvues de prolongements vers l'avant du relais pour recevoir des bras de contact d'un instrument de test appliqué sur les relais par la face avant d'un panneau de relais.
Les jeux de ressorts comprennent les com binaisons usuelles @de ressorts de contact. Le ressort de contact passif ou fixe, tel que 8, par exemple, est relativement épais et peut porter un ou plusieurs éléments de contact, non représentés, disposés de préférence per pendiculairement à l'axe longitudinal du res sort. Une saillie latérale 7 bute contre une saillie 6 de la tête de bobine .avant 5, qui est également pourvue à l'intérieur de saillies espacées non montrées pour d'autres contacts fixes qui sont normalement appliqués contre les saillies de la tête de bobine.
Le ressort actif ou mobile tel que 4 ,est un ressort rela tivement mince portant le nombre désiré de pointes de contact et disposé en correspon dance aux .éléments de contact portés par le ressort fixe. Les divers ressorts des jeux de chaque côté du relais sont séparées les uns des autres par des séparateurs isolants tels .que 3, qui se prolongent le long .des ressorts à par tir du support 16 pour leur donner une rai deur plus grande ainsi qu'une période de vi bration naturelle plus courte -que celle de l'armature 1 & Lorsque les jeux de ressorts de contact ,
contiennent des contacts dits de repos ou normalement fermés, tels que, par exemple, les ressorts 8 et 4, un ressort de compensation ou d'équilibrage 19 est inter calé de chaque côté du relais entre l'armature 18 et le ressort le plus intérieur de chaque jeu de ressorts.
Ce ressort compensateur agis sant par l'intermédiaire du tenon de contact 20 qui est inséré dans l'armature et bute contre la pointe du ressort compensateur, ap plique l'armature contre l'écrou -de, butée arrière 25 et empêche ainsi toute vibration de l'armature qui tendrait à écarter le ressort 4 du ressort & . D'autres tenons de contacts, tels que 20, passent entre les ressorts mobiles et à travers les ressorts fixes, de sorte que le mouvement de l'armature est transmis aux ressorts mobiles..
L'armature 1-8 est de forme générale en U présentant au milieu de la portion trans versale 2'3 un prolongement dont la surface d'extrémité est concave pour permettre -à l'ar mature, une fais en position, de se déplacer en dessous de l'écrou 2-à -et dont la- largeur est légèrement plus grande que celle de la face polaire du noyau 10. Les branches de l'armature sont sensiblement rectangulaires et s'étendent de la pièce 23, à la tête de bo bine arrière 21.
Sur chaque branche, -et à une certaine distance de l'extrémité, est pré vue unie butée cylindrique 1.S, représentée seulement sur la fig. 3, disposée pour être reçue -dans l'ouverture 2 du support 12. Il est clair qu'une butée analogue est prévue sur l'autre branche et logée dans l'ouverture 1 de la branche correspondante du sup port 12.
Bien que dans<B>la,</B> construction préférée les butées de support aient été représentées sur les branches de l'armature, et leurs loge ments dans' les branches du support, il est aussi facile de les prévoir en relation inverse, les butées sur les branches du support et les logements dans les branches de l'armature.
Lorsque l'armature est en position, elle est librement suspendue par les saillies 13 dans les logements 1 et 2 et libre de tourner autour d'un axe virtuel perpendiculaire à l'axe longitudinal du noyau dans l'arc limité par le réglage de l'écrou 25 et l'espace entre la surface intérieure des branches du support d'armature et la surface supérieure des res sorts compensateurs 19, ou, s'il n'existe pas de ressorts compensateurs, la surface supé rieure du premier isolateur de ressorts, tel que M L'armature est de plus capable de se déplacer angulairement autour de son ex trémité avant comme point d'appui,
cette ex trémité étant maintenue fixe contre la sur face de l'écrou 25 par les jeux -de ressorts ap puyant contre l'armature par les séries de tenons de contacts 20 Ce déplacement per met aux saillies 13, de pénétrer dans. ou de sortir des ouvertures 1 et 2.
Ayant ainsi décrit les éléments du relais, son fonctionnement sera. maintenant décrit. Les fig. 3., 4 et 7 auxquelles on se réfé rera maintenant représentent la position de l'armature lorsque le relais est dans sa posi- -tion de repos. L'extrémité avant -de l'arma ture repose sous la surface de l'écrou 25 et y est fermement maintenue par la pression des jeux de ressorts transmise à chaque bran che de l'armature par les tenons de con tacts 20.
Comme ces tenons sont placés vers l'extrémité avant de l'armature, mais en arrière des points de contact des divers res sorts de contact, .ladite armature présente une position inclinée d'avant en arrière, ses deux saillies 13 étant en partie engagées dans les ouvertures 1 et 2, mais son extrémité arrière reposant ou non sur la. surface des ressorts compensateurs 19 ou du séparateur 22 sui vant le degré de tension avec lequel les res sorts appuient sur l'armature à son extré mité avant.
Lorsque le relais est actionné par l'exci tation de la bobine 11, le flux magnétique produit dans le noyau passe à travers les branches du support. d'armature 12; par le fait que ce support est magnétiquement en circuit avec le noyau 10; au moyen du sup port en<B>L,</B> 16, sur lequel est soudé le noyau. Il en résulte que le noyau exerce une force d'attraction en deux emplacements; le pre mier sur la face polaire et le deuxième sur les branches du support d'armature.
Cette double force est exercée sur les deux extrémi tés de l'armature 18, qui prend ainsi un mouvement de rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour de ses saillies 13; ce qui amène l'armature contre la face polaire du noyau et les branches d'ar mature au delà des points de suspension s'ap pliquent contre la face inférieure des bran ches du support d'armature.
L'armature en se déplaçant vers sa posi tion de fonctionnement acquiert une certaine énergie qui doit, bien entendu, être dissipée avant qu'elle ne s'arrête à une position de repos. Si l'armature avait été montée sur charnière ou pivotée sur le support 16 par les extrémités de ses branches, ce qui est le mode de fixation le plus courant, cette énergie au rait été dissipée par le mouvement oscillant de l'armature autour de la charnière, et comme ce mouvement produit le plus grand déplacement de l'armature à son extrémité avant où s'effectue le mouvement de contact,
cette oscillation donnerait aux contacts des ouvertures et fermetures intempestives à des points variables jusqu'à ce que l'amplitude des oscillations communiquées aux ressorts soit insuffisante pour ouvrir ou fermer les contacts. Toutefois, avec la présente suspen sion, bien que l'énergie acquise par l'arma ture doive encore être dissipée par le mouve ment d'oscillation, l'effet nuisible sur les con tacts est considérablement amoindri puisque l'énergie qui doit être dissipée à l'extrémité avant de l'armature est beaucoup plus petite par suite de la suspension intermédiaire qui permet à une partie de cette énergie d'être dissipée à l'arrière de l'armature.
L'angle de déplacement est également plus petit par ce mode de suspension et la force magnétisante qui tend à maintenir les branches de l'arma- ture contre les branches du support diminue d'autant plus l'amplitude du mouvement lors que l'armature oscille. Il en résulte que le dé placement de l'armature à son extrémité avant ne s'effectue que sur un petit arc à peine suffisant pour fermer les contacts por tés par les ressorts, ce qui réduit la durée postérieume au fonctionnement de l'armature nécessaire pour qu'une fermeture stable des contacts puisse être assurée.
Lorsque la bobine 11 est désexcitée, l'ar mature revient contre l'écrou de butée d'ar rêt 25, comme montré fig. 4, par suite de la force exercée par les jeux de ressorts sous tension, apposés à chacune des branches. Comme pour l'attraction, l'armature prend, au relâchement, une certaine énergie en reve nant à @sa position normale, cette énergie de vant être dissipée avant que l'armature ne vienne au repos.
Si l'armature était montée sur charnière à l'extrémité de ses branches sur le support 16, -cette énergie serait dissi pée par un mouvement oscillant de farma- ture qui serait plus grand à l'extrémité avant, où l'énergie des oscillations, si l'am plitude était suffisamment grande, serait transmise aux ressorts de contact par les te nons 20 et provoquerait l'ouverture des con tacts de repos et par .suite le relâchement des circuits passant par ces contacts.
La portée de ce cliquetis des contacts -et sa durée peu vent dans certains cas être tels que visibles sur les fig. 5A et 5,B qui reproduisent deux études oscillographiques sur des relais por tant des jeux de ressorts importants dont les armatures respectives sont montées sur charnières à l'arrière. Les deux -courbes su périeures des fig. 5A et 5,B montrent la con dition de courant à travers deux couples sépa rés de contacts de repos des relais, tandis que la courbe inférieure montre le courant passant à travers les bobines des relais res pectivement.
Il est clair, d'après ces figures que, tandis que chaque paire de contacts se ferme un peu après que le courant s'est annulé dans la bobine, il n'existe pas de fer meture stable des contacts qu'après un temps très appréciable, rendant impossible d'établir des. circuits par<B>Es</B> contacts jusqu'à un Mo ment relativement long après que le courant passant à travers la bobine du relais a -été coupé.
Avec le présent mode de suspension d'ar mature, toutefois, l'effet de rebondissement sur le relâchement -de l'armature est prati quement éliminé. En considérant la fig. 4, qui représente la position de l'armature à Pins- tant où son extrémité avant porte. contre l'écrou 25, au relâchement, l'armature a acquis pen dant son mouvement de relâchement une énergie :qui doit être dissipée avant qu'élle ne vienne au repos contre l'écrou de repos 25.
Si comme susmentionné, l'armature était pi votée sur l'arrière, l'énergie serait dissipée par le déplacement oscillant de son extrémité avant, ce qui transmettrait un mouvement conséquent aux ressorts. Mais comme l'arma Cure est librement suspendue par les saillies 13, et comme les ensembles de ressorts de contact exercent une pression pour maintenir l'extrémité avant de l'armature contre l'écrou 25, ladite armature -est libre de se déplacer angulairement dans le sens opposé à celui où elle se déplacerait si elle avait été pivotée sur l'arrière.
C'est-à-dire que le mouvement qui aura lieu pour dissiper l'énergie acquise sera celui qui aurait lieu si l'armature était pivotée au contact de repos 25 plutôt qu'à l'extrémité de ses branches. Et, comme les points de suspension 12 peuvent glisser dans les ouvertures 1 et 2, l'énergie est dissipée par les rebondissements oscillants de l'arma ture considérée comme un tout,
son amplitude d'oscillation étant naturellement la plus grande aux branches et pratiquement nulle aux points où elle s'engage avec les tenons 20 comme montré fig. 7.
De cette manière, l'ef fet des rebondissements de l'armature sur les contacts est pratiquement évité puisque le seul mouvement de rebondissement .qui peut maintenant être communiqué aux jeux de ressorts est le mouvement inappréciable -qui se produit à la tête du relais, fournissant par suite une fermeture stable des contacts de re pos presque immédiatement après que lesdits contacts ont été fermés. Les fig. 6A et 6B représentent des cour bes analogues aux courbes des fig. 5, mais montrant l'amélioration marquée du fonction nement des contacts de repos qui est produite par le mode de suspension de l'armature.
Les deux figures représentent des études oscillo- graphiques effectuées sur des relais équipés avec les mêmes jeux de ressorts que les re lais dont le fonctionnement des contacts de repos est montré sur les fig. 5A et 5B, mais avec des armatures librement suspendues comme susdécrit. On doit remarquer que, pour le relais correspondant à la fig. 6A et le relais correspondant à la fig. <B>613,</B> la ferme ture des contacts de repos ne se produit qu'après un intervalle faible seulement, une fois que le courant dans la bobine s'annule, et que le degré de cliquetis avant cet instant est presque nul.
II est clair que la construction repr6sen- tée n'a été donnée qu'à titre d'illustration et que d'autres réalisations incorporant des ca ractéristiques de l'invention peuvent égale ment être utilisées sans sortir -de son domaine.