FR2494899A1 - Convertisseur magnetomecanique - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION A POUR OBJET UN CONVERTISSEUR MAGNETOMECANIQUE POUR RELAIS, COMPORTANT UNE ARMATURE, UNE UNITE CONTENANT DES AIMANTS ET SERVANT A ENGENDRER UN CHAMP MAGNETIQUE VARIABLE, AINSI QU'UN DISPOSITIF POUR MODIFIER L'INTENSITE DU CHAMP MAGNETIQUE ENGENDRE, L'ARMATURE ET L'UNITE GENERATRICE DE CHAMP POUVANT EXECUTER L'UNE PAR RAPPORT A L'AUTRE UN MOUVEMENT RELATIF LIMITE. LE CONVERTISSEUR EST CARACTERISE EN CE QU'UN NOMBRE PAIR, AU MOINS EGAL A DEUX, D'AIMANTS SONT DISPOSES DANS DES CIRCUITS MAGNETIQUES AGISSANT L'UN SUR L'AUTRE ET SE FERMANT A L'EXTERIEUR DES AIMANTS ET EN CE QUE L'ARMATURE 5 EST PLACEE ENTRE LES ELEMENTS ET EST FORMEE D'UN MATERIAU A MAGNETISME DOUX NON EXCITE D'UNE PERMEABILITE MAGNETIQUE RELATIVE SUPERIEURE A 1,2, LADITE UNITE GENERATRICE DE CHAMP ETANT CONSTITUEE PAR UN AIMANT PERMANENT1, 2 POURVU D'UNE BOBINE D'EXCITATION 3, 4. L'INVENTION SE RAPPORTE AUX APPAREILS MAGNETIQUES DE MESURE, DE COMMANDE ET D'ACTIONNEMENT.

Description

CONVERTISSEUR MAGNETOMECANIQUE.

La présente invention concerne un convertisseur magnétomécanique pour relais, qui comporte une armature, une unité contenant des aimants et servant à produire un champ magnétique variable, ainsi qu'un dispositif servant à modifier le champ magnétique engendré, l'armature et l'unité pouvant exécuter l'une par rapport à l'autre un mouvement relatif limité. Le convertisseur magnétomécanique selon l'invention peut être utilisé dans une large plage d'intensités de courant, aussi bien dans le cas de courants continus que de courants alternatifs, il garantit l'obtention d'une valeur progressivement réglable ainsi qu'une grande precision de réaction et il convient notamment pour la fabrication de relais pour courants forts de haute précision et sensibilité.

Dans l'électrotechnique et dans divers domaines techniques, on utilise pour résoudre des problèmes de protection, de signalisation, de circuit, etc., des relais qui sont classés en deux types fondamentaux, à savoir des relais électromagnétiques et des relais polarisés. Les relais constituent ce qu'on appelle un convertisseur magnétomécanique, qui sert à convertir l'énergie du champ magnétique en un mouvement mécanique et qui comporte au moins une armature et une unité de génération d'un champ magnétique.

Les relais électromagnétiques comportent un support en forme de pot audessus duquel est disposée une armature retenue eventuellement à l'aide d'un ressort. L'armature mobile est généralement réalisée en fer doux ou en un autre matériau à magnétisme doux. Le support est agencé sous la forme d'un électro-aimant dont la bobine est disposée sur une colonne du support.

Lorsque le courant atteint une valeur présélectionnée, l'armature est déplacée par le champ magnétique établi autour de la bobine, et ce mouvement convient pour produire une opération de circuit. Le relais électromagnétique peut être alimenté aussi bien en courant continu qu'en courant alternatif. La précision de réaction est d'environ 20% mais, cependant, elle peut atteindre une valeur de 3% avec les meilleures réalisations de relais électromagnétiques, c'est-àdire avec ce qu'on appelle des relais de protection. Ces relais de protection nécessitent malgré tout une fabrication très précise, une sélection tout à fait soignée des matériaux technologiques et, en conséquence, ils sont relativement coûteux.Lorsqu'il est nécessaire d'avoir une grande précision de réaction (par exemple en vue d'une protection contre l'incendie, d'une protection contre les courants forts, etc.), on sait également utiliser avec les relais des circuits électroniques de commande. Cependant, ces solutions présentent des inconvénients connus à cause de l'obligation d'adapter les circuits à différentes intensites de courants et, dans de nombreux cas, elles sont trop coûteuses.

La caractéristique essentielle des relais polarisés consiste dans leur réaction lors du passage d'un courant. Cette réaction est provoquée par un courant, et non par l'application d'un courant d'une intensité déterminée.

Le type fondamental de relais polarisé comporte une armature mobile et un support ou stator, l'un des éléments étant agencé sous la forme d'un électroaimant, tandis que l'autre est constitué d'un matériau à magnétisme dur (par exemple sous la forme d'un aimant permanent). L'armature est disposée entre les pôles Nord et Sud du stator magnétique. Le stator ou l'armature est excité par un courant continu d'une valeur déterminée (un relais polarisé qui est alimenté en courant alternatif ne peut pas être utilisé pour assurer une protection; un exemple d'un tel relais est constitué par une sonnette électrique). Dans la condition de repos du relais, l'armature s'applique sur l'un des pôles.Lors de l'existence d'un courant la polarite du pôle excité par du courant continu est modifiée et il en resulte un changement de position de 1 'armature qui se déplace en direction de l'autre pôle.

Ce mouvement peut également être utilise pour remoudre des problèmes de commande de circuit. Le soutien de l'armature par un ressort constitue une solution connue pour la régulation de la valeur du courant de reaction mais, cependant, un tel systeme de régulation n'a qu'une faible précision car l'utilisation du ressort crée des difficultés bien connues.

Lorsqu'il est souhaitable d'avoir une bonne précision de régulation, on doit fabriquer les composants du relais avec un grand soin, en réduisant les tolérances d'usinage.

Un des types de relais polarisés utilisé à l'heure actuelle est constitué par le relais correspondant au modèle TR/43 de la Société Siemens AG.

Ce relais, qui a été employé à grande échelle dans le domaine télégraphique, a éte obtenu par combinaison de deux relais polarises.

Dans le type fondamental, les deux électro-aimants sont disposés de manière que les pôles Nord et Sud des électroaimants soient placés en regard l'un de l'autre lors du passage d'un courant. Entre les deux électro-aimants, il est prévu un aimant permanent plat, qui est polarisé le long d'un plan parallèle, ou approximativement parallèle, à une ligne reliant les pâles Nord et Sud d'un électro-aimant. Dans la condition de repos du relais, et après sa réaction, l'armature entre en contact avec un des pôles pour pouvoir réduire la dispersion du flux magnétique. Lors du passage d'un courant l'armature est déplacée à cause de l'alternance des forces magnetiques. Le relais décrit ci-dessus permettrait d'obtenir une réaction tout à fait admissible si la dispersion du flux magnétique n'exerçait pas un effet fortement perturbateur.

En conséquence, ce type de relais polarisé est peu appliqué à l'heure actuelle.

On peut combiner les caractéristiques communes des relais décrits de ma nière à utiliser des circuits magnétiques fermés pour réduire au maximum la dispersion du flux magnétique et pour obtenir le degré désiré de réaction par excitation de l'electro-aimant ou de l'armature à l'aide d'un effet alternatif se produisant entre ces deux éléments. Pour réduire la dispersion, on fait passer les lignes de force du champ magnétique dans les éléments du circuit magnétique.

Une autre caracteristique commune consiste dans la valeur insatisfaisante du degré de rappel du relais décrit. I1 serait souhaitable que, lors de la diminution du courant en dessous du seuil de réaction, le relais puisse éventuellement revenir très rapidement dans la position de repos, pour pouvoir reprendre la position qu'il occupait avant son excitation. Le degré de rappel du relais peut atteindre au maximum la valeur de 80%, et notamment seulement pour les relais de protection qui sont conçus spécialement et qui sont fabriqués et assemblés dans des conditions particulierement favorables. Pour les autres relais, le degré de rappel reste à une valeur considérablement trop faible.

La limite supérieure, bien qu'elle soit importante, ne peut en outre pas etre améliorée.

Lorsqu'on utilise des circuits électroniques, il est possible d'améliorer relativement facilement de nombreuses caractéristiques des relais, mais cela conduit, dans de nombreux cas, à cause de la nécessité d'adaptation du relais et du circuit électronique, à des structures relativement compliquées et coûteuses. En outre, dans des installations à courants forts, la sécurité de marche admissible, l'obligation de proteger les unités à courants faibles, etc., créent de nombreuses difficultés.

L'invention a en conséquence pour but de remédier aux inconvénients men tionnés ci-dessus et de fournir un convertisseur magnétomécanique qui permette, pour des valeurs du courant d'excitation pouvant etre déterminées et facilement réglées dans une large plage, d'obtenir des relais d'une grande sensibilité, d'un haut degré de rappel et peu influençables par des perturbations.

Un autre problème consiste à créer un relais qui puisse garantir l'obtention d'un grand couple de démarrage sur l'axe de l'armature ou induit, ou bien sur l'axe de l'ensemble du convertisseur.

L'invention est basee sur le principe que, à la différence des solutions connues à l'heure actuelle, il est possible de réaliser un relais très précis ou un appareil de commande d'une grande efficacité à partir d'un convertisseur magnétomécanique dans lequel des pôles de mènes noms de deux aimants sont disposés l'un en regard de l'autre et peuvent agir l'un sur l'autre.

En conséquence, le circuit magnétique n'est pas ferme en ce qui concerne ses composants. Un élément important du système selon l'invention est constitué par l'armature, qui est formée d'un matériau à magnétisme doux (c'est-à-dire ayant une grande rémanence magnétique). On sait également que l'armature peut etre déplacée par modification. de l'intensité du champ magnétique associé à des pôles magnétiques placés l'un en regard de l'autre.Lorsque l'armature est placée à proximité d'un pôle et lorsque le champ magnétique engendré autour du second pôle placé en regard est augmenté, il se produit, pour une intensite déterminée du champ, un changement de la structure magnétique du materiau à magnétisme doux constituant l'armature et, pour cette raison, l'armature peut s'appliquer rapidement contre le second pôle sous l'action de répulsion exercée par le premier pôle et d'attraction exercée par le second pôle. Du fait que le matériau à magnétisme doux peut être démagnétisé rapidement et pratiquement aussi souvent qu'il est possible, le nombre de changements de position de l'armature n'est pratiquement pas limité.

Sur la base des principes définis ci-dessus, on a mis au point, pour résoudre le problème posé, un convertisseur magnétomécanique qui comporte au moins une armature, une unité contenant des aimants et servant à engendrer un champ magnétique variable ainsi qu'un dispositif pour modifier l'intensité du champ magnétique engendré, l'armature et l'unité génératrice pouvant executer l'une par rapport à l'autre un mouvement relatif limité et, conformément à la presente invention, il est prévu un nombre pair, au moins égal à deux, d'aimants disposés dans des circuits magnétiques agissant de façon antagoniste et se fermant à l'extérieur des aimants, l'armature étant disposée entre les aimants et étant constituée d'un matériau à magnétisme doux non-excité, qui a une perméabilité magnétique relative supérieure à 1,2.En ce qui concerne l'unité génératrice de champ magnétique, on utilise des aimants permanents, ou bien des aimants constitués par des noyaux en fer doux, pourvus de bobines et par des aimants permanents.

Dans un mode avantageux de réalisation de l'invention, le convertisseur magnétomécanique comporte un élément flexible qui est relié à l'armature ou bien à l'unité génératrice de champ magnétique et dont la position de repos correspond à la po-sition de repos de l'armature.

Dans un autre mode avantageux de réalisation du convertisseur magnétomécanique selon l'invention, il est prévu au moins deux aimants disposés par paires, de telle sorte qu'au moins un de leurs pôles de memes noms soit placé en regard de l'autre.

Conformément à encore un autre mode avantageux de réalisation du convertisseur magnétomécanique selon l'invention, il est prévu une butée pour limiter le mouvement relatif de l'armature et de l'unité génératrice de champ magnétique, cette butée ayant avantageusement une position réglable.

L'armature peut être réalisée de préférence aussi bien en un matériau ferromagnétique qu'en un matériau ferrimagnétique.

Dans un autre mode particulièrement avantageux du convertisseur magnétomécanique selon l'invention, au moins deux aimants sont disposés sur une ligne circulaire, et au moins l'un d'entre eux est guidé de façon à se déplacer sur la ligne circulaire.

Le mouvement relatif de l'armature et de l'unité génératrice de champ magnétique du convertisseur selon l'invention peut être amorcé pour une valeur du courant qui est parfaitement déterminée, parfaitement reproductible et parfaitement réglable. Si nécessaire, le mouvement de rappel de l'armature peut être engendré pour une valeur différente et bien déterminée, ou bien pour la même valeur, c'est-à-dire qu'on obtient un degré de rappel qui est pratiquement de 100%. Le convertisseur permet egalement de réaliser un relais qui, lorsque le courant atteint une valeur déterminée, réagit de façon précise, avec sensibilité et avec un grand couple de démarrage. La grande valeur de ce couple permet de concevoir un relais qui puisse actionner directement sur un arbre un dispositif mécanique de commande.Par comparaison aux solutions connues, le convertisseur magnétomécanique selon l'invention est d'une construction bien plus simple et on peut le réaliser avec des composants relativement petits. Le convertisseur peut être alimente aussi bien en courant continu qu'en courant alternatif et il fonctionne correctement, même lorsqu'on modifie sa position spatiale.

D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description suivante et des figures jointes, données à titre illustratif mais non-limitatif.

La Figure 1 montre le principe d'actionnement du convertisseur magnétomécanique selon l'invention.

La Figure 2 est un schéma d'un relais actionné par une sonde extérieure, par exemple une sonde de température.

La Figure 3 donne le schéma d'un convertisseur utilisé pour une limitation de courant.

La Figure 4 est un diagramme temporel montrant le travail de différents convertisseurs magnétomécaniques.

La Figure 5 est une coupe, faite suivant la ligne A-A, d'un convertisseur pourvu d'un shunt magnétique et représenté sur la Figure 6.

La Figure 6 représente un convertisseur pourvu d'un shunt magnetique.

La Figure 7 représente schématiquement un relais de limitation de courant, qui est formé de quatre circuits magnétiques disposés symétriquement.

La Figure 8 représente schématiquement un relais pourvu de deux sondes extérieures et qui est agencé sous forme d'un circuit différentiel.

La Figure 9 représente schématiquement un convertisseur pourvu d'un aimant permanent et d'un noyau en fer doux portant une bobine.

La Figure 10 représente schématiquement un convertisseur pourvu d'aimants fixes et d'aimants mobiles, le long d'une ligne circulaire.

On va maintenant expliquer en référence à la Figure 1 le principe de structure du convertisseur magnétomécanique selon l'invention, ainsi que son mode de fonctionnement. Deux pôles de mems noms,28, 29 designés par le symbole N, d'une unité servant à produire un champ magnétique variable, sont placés l'un en regard de l'autre et sont séparés par un intervalle ou entrefer.

Dans l'intervalle de séparation se trouve une armature 31 qui, dans la position de repos du convertisseur, est placee dans une position plus rapprochée d'un des pôles 28, 29. Dans cette position, le champ magnétique est défini par une ligne de zéro 30, qui représente, au milieu de l'intervalle, la valeur nulle des champs magnétiques des aimants. Au moins un des aimants doit convenir pour la génération d'un champ magnétique variable. Dans la position de repos, l'armature 31 est placée à proximité du pôle 28, où elle peut être définie essentiellement par la polarité S.Dans le cas où l'intensité du charnp du pôle 29 est augmentée, la ligne de zéro 30 se déplace progressivement en direction du pôle 28 et, pour une valeur déterminée de ladite intensité de champ, l'armature 31 est démagnétisée dans une condition telle qu'elle se trouve soumise a l'effet d'attraction du pôle 29; la structure magnétique de l'armature à magnétisme doux 31 est alternée, ce qui provoque une alternance des polarités des pôles N et S de l'armature 31. Pendant l'alternance - du fait du déplacement de la ligne de zéro en direction du pôle 28-l'effet d'attraction du pôle 28 sur l'armature 31 diminue et, pour une valeur bien déterminée de l'intensité du champ magnétique, on obtient une position où les effets d'attraction et de répulsion sont égaux. A un moment ultérieur et lors d'une autre modification de l'intensité du champ magnétique, l'armature est deplacée en direction du pôle 29 sous l'action combinée de la répulsion du pôle 28 et de l'attraction du pôle 29. La valeur de l'intensité du champ magnétique qui correspond au changement de direction peut être déterminée avec une très grande précision.

Une solution avantageuse est obtenue en faisant appuyer l'armature 31 sur un élément flexible, la position de repos de cet élément flexible correspondant à la position de repos de l'armature 31. Une telle condition d'appui empêche une influence de l'élément flexible sur la valeur de reaction du convertisseur magnetomecanique selon l'invention. Le degré d'élasticité de l'élément flexible doit naturellement entre déterminé d'une manière connue pour que l'effet d'alternance puisse être provoqué en fonction des conditions existantes et imposées.

Pour l'application du principe de base décrit ci-dessus, il est nécessaire qu'il se produise un mouvement relatif entre l'armature 31 et les pôles magnétiques 28, 29. On peut également envisager que l'armature 31 soit fixe.

il est possible d'analyser les differences entre les modes de fonctionnement d'un relais électromagnétique, d'un relais polarisé et d'un relais pourvu du convertisseur selon l'invention à l'aide de diagrammes temporels correspondants, comme indiqué sur la Figure 4.

Le diagramme désigné par I indique schématiquement la variation temporelle du courant d'excitation. Pour le courant d'excitation indique, le relais électromagnétique réagit conformement au diagramme Il, tandis que le relais polarisé réagit conformément au diagrame III, par établissement du niveau logique
O ou 1. Dans ce cass pour le relais électromagnétique, l'absence de courant est indiqué par le niveau logique 0, tandis que la valeur appropriée de courant est représentée par le niveau logique 1. Pour le relais polarisé, les valeurs non-negatives du courant sont indiquées par le niveau logique 1, tandis que les valeurs négatives sont indiquées par le niveau logique 0.

Sur le diagramme I, on doit obtenir une courbe ne passant pas par les points anguleux pour pouvoir mieux éliminer les inconvénients analysés cidessus.

Lors d'une variation de la valeur du courant, conformément au diagramme temporel IV, l'actionnement du convertisseur selon l'invention s'effectue conformément au diagramme V. L'armature du convertisseur reste dans une position de repos jusqu'à ce qu'on atteigne la valeur précise li du courant I; ensuite, elle vient buter contre le pôle opposé et elle reste dans cette position jusqu'à ce que le courant diminue jusqu'à la valeur 12. Lorsque le courant atteint la valeur I2, l'armature est immediatement ramenée en sens inverse. Les valeurs Il et 12 peuvent par exemple être réglées à l'aide de butées correspondantes ou bien par modification de l'espacement entre les pôles.

Dans la suite, on va décrire à titre d'exemples quelques possibilités de réalisation du mouvement relatif précité. Ces exemples ne limitent cependant en aucune manière les larges possibilités d'applications qui sont envisageables par les spécialistes en la matiere par exploitation du principe du convertisseur magnétomécanique selon l'invention.

EXEMPLE 1
En vue d'une régulation de température, on a réalisé un relais (Figure 2) sur le principe du convertisseur selon l'invention, ce relais comportant des aimants permanents 1 et 2. Les aimants permanents 1 et 2 pourvus chacun d'une bobine d'excitation 3, 4 sont placés de façon que leurs pôles.de mêmes noms N soient disposés l'un en regard de l'autre. Les bobines d'excitation 3 et 4 sont enroules sur des noyaux en fer doux correspondants, qui constituent les pièces polaires des aimants permanents 1 et 2.La direction identique d'enroulement des bobines d'excitation 3 et 4 garantit une possibilite très efficace de modification de l'intensité du champ magnétique car, lors d'une augmentation de la valeur de courant, l'intensité du champ magnétique d'une des bobines est augmentee, tandis que l'intensité du champ de l'autre bobine est diminuée.

De cette manière, il est possible d'atteindre une bonne sensibilité de régulation.

Dans l'intervalle existant entre les pôles N des aimants permanents 1 et 2, il est prévu une armature mobile 5, qui est formée d'un matériau à magnétisme doux, de préférence un matériau ferromagnétique, par exemple du fer doux, ladite armature étant fixée dans une pièce de blocage 6. L'armature est cons tituée d'un materiau flexible et, dans la position de repos, elle est placée à proximité du pôle N de l'aimant permanent 1, de façon à s'appliquer contre celui-ci par l'intermédiaire d'une butée 7. La position de la butee 7 est réglable à l'aide d'une vis.Lors d'une augmentation de l'intensité du champ magnétique de l'aimant pourvu d'une butée 10, et de aimant comportant l'aimant permanent 2 ainsi que la bobine d'excitation 4, la structure magnétique de l'armature 5 est convertie de façon progressive et ladite armature 5 peut se déplacer dans la direction de l'aimant permanent 2.

Les bobines d'excitation 3, 4 sont reliées en série l'une avec l'autre ainsi qu'avec une sonde 8 et une source de courant 9 produisant un courant continu.

Comme sonde 8, on utilise dans l'exemple considéré un élément à resistance thermosensible, qui est disposé dans le volume à contrôler. Lors d'une augmentation de la température, la résistance de l'élément diminue, et il en résulte une augmentation aussi bien de l'intensité du courant que de l'intensité du champ magnétique des bobines d'excitation 3 et 4.

L'augmentation d'intensité du champ magnétique de la bobine d'excitation 3 provoque une diminution de l'effet d'attraction de l'aimant permanent 1, tandis que la bobine d'excitation 4 provoque une augmentation de l'intensité du champ magnétique de l'aimant permanent 2. Pour une valeur bien déterminée du courant, c'est-à-dire pour une température déterminée, l'augmentation d'intensité du champ magnétique de l'aimant formé par l'aimant permanent 2 et la bobine d'excitation 4 provoque une transformation de la structure ma gnétique de l'armature 5 qui est telle que celle-ci, sous l'effet d'attraction de l'aimant précité, change de position et vient s'appliquer contre la butée 10. Lors d'une réduction de la température, le processus inverse se déroule.

Les conditions de réaction et de rappel peuvent être réglées très facilement en utilisant des butées appropriées; la valeur de température provoquant la réaction (c'est- -dire le seuil de réaction), peut être réglée à l'aide de la butée 7, tandis que la valeur de température provoquant le retour (c'est-à-dire le seuil de rappel) peut être réglée à l'aide de la butée 10.

Il est possible d'accoupler le relais, d'une manière classique, avec un dispositif de commande actionne par l'armature.

EXEMPLE 2
On a réalisé un relais de limitation de courant (Figure 3) à partir d'un convertisseur magnétomecanique comportant deux noyaux en fer doux 11 et 12.

Sur les noyaux en fer doux 11 et 12 sont disposées des bobines d'excitation 13 et 14 comportant des nombres de spires différents. Les bobines d'excitation 13 et 14 sont enroulées et reliées à des bornes de connexion 18, de telle sorte que les pôles N et/ou S placés l'un en regard de l'autre aient la même polarité. Entre les noyaux en fer doux 11 et 12, il est prevu une armature ferromagnétique 15 qui peut tourner autour d'un axe 16. L'axe 16 est accouplé à un ressort 17, qui est de préférence un ressort faible et qui est précontraint dans la position initiale, de telle sorte que l'armature 15 entre en contact avec la butée 7 de longueur réglable, mais ne soit cependant pas soutenue par celle-ci. Les bobines d'excitation 13 et 14 sont reliées en série l'une avec l'autre, ainsi qu'avec le circuit passant par les bornes de connexion 18. Avec cet agencement, on est assuré d'une bonne précision de régu- lation du degré de rappel et la raideur du ressort peut être exploitée avantageusement.

Lors de l'augmentation de l'intensité du courant dans le circuit, il se produit, par suite des différents nombres de spires, une augmentation plus rapide du champ magnétique engendré par la bobine d'excitation 14 que de l'intensité du champ engendré par la bobine d'excitation 13.

Pour une valeur de courant qui peut être parfaitement déterminée à l'aide de la butée 7, l'armature 15 est entraînée dans la direction du noyau en fer doux 14 et ce mouvement peut être utilisé d'une manière classique en vue d'assurer une commande mécanique ou une commande électrique.

EXEMPLE 3
Les noyaux en fer doux 11 et 12 sont pourvus de bobines d'excitation 19 et 20, comme dans l'ExempLe 2. Les bobines d'excitation 19 et 20 comportent un même nombre de spires et elles sont reliées en série l'une avec l'autre.

Entre le pôle N du noyau en fer doux 11 et le pole S du noyau en fer doux 12, il est prévu une armature 22 et un shunt magnétique 21. L'armature 22 peut tourner autour de l'axe 16 et elle s'appuie sur le ressort 17. Le shunt magnétique 21 (Figures 5 et 6) est constitue par un élément de profil demicirculaire, qui est cintré en forme d'hélice et qui est avantageusement emmanché sur un arbre 23 autour duquel il peut tourner.

Les bornes de connexion 18 sont reliées à un circuit extérieur dans lequel les bobines d'excitation 19 et 20 sont branchées en série.

Dans la position de repos, et lors d'une augmentation du courant d'excitation, le shunt magnétique 21 exerce un effet d'attraction sur l'armature 22.

Pour une valeur bien determinée de l'excitation (c'est-à-dire du courant d'excitation), la structure magnétique du shunt 21 placé en diagonale entre les deux pôles de mêmes noms des noyaux en fer doux 11, 12 est modifiée et, sous l'action de répulsion de ce shunt 21, l'armature 22 change de position.

La régulation de la valeur de seuil de réaction du convertisseur peut être faite par modification de la grandeur et de la position du shunt magnétique 21.

Ce shunt 21 sert à arrêter le champ magnétique des noyaux en fer doux 11, 12 et, par conséquent, à assurer le maintien des différents rapports de forces se produisant entre des unités produisant les mêmes champs magnétiques.

EXEMPLE 4
-A l'aide de quatre noyaux en fer doux li, 12, 111, 112 et de quatre bobines d'excitation 13, 14, 113, 114 (Fig.7),qui sont disposéesparpaires sur ces noyaux avec des nombres de spires différents, on réalise un relais de limitation de courant. L'armature 22 est disposée sur l'axe 16, qui est placé entre les noyaux en fer doux 11, 12, 111, 112 au milieu du convertisseur.

L'armature s'appuie sur le ressort faible 17. Les bobines d'excitation 13, 113 qui sont les plus proches de l'armature 22 comportent le même nombre de spires, de même que les autres bobines d'excitation 14, 114.

Dans la position de repos, l'armature 22 s'appuie d'une manière semblable sur le ressort 17, ainsi que contre la butée 7, comme dans exemple 2.

Lors d'une augmentation du courant d'excitation appliqué par I'intermédiaire des bornes de connexion 18, et lorsque le courant atteint une valeur déterminée, l'armature 22 change de position et elle vient s'appliquer contre la butee 10.

EXEMPLE 5
Un relais associé à un circuit différentiel (Figure 8) a été réalisé en vue de signaler que des paramètres sélectionnés, tels que la température, l'intensité lumineuse, etc., ont atteint des valeurs déterminées. Les noyaux en fer doux 11 et 12 sont pourvus de bobines d'excitation identiques 24 et.25 pour produire une excitation de base, ainsi que de bobines d'excitation 26 et 27 pour produire une excitation de travail. Les bobines d'excitation 26 et 27 sont branchées en série l'une avec l'autre et avec des sondes 8 et 81.

Les bobines d'excitation 26 et 27 sont reliées à la source de courant 9 par l'intermédiaire des sondes 8 et 81. L'armature 15 se déplace entre les butées 7 et 10 sous l'action du champ magnétique qui est engendré par le courant passant dans les bobines d'excitation.

EXEMPLE 6
On a realisé un relais pour contrôler un niveau de tension. Ce relais est pourvu d'un convertisseur magnetomécanique (Figure 9), qui comporte un aimant permanent 1 et un noyau en fer foux 12 pourvu d'une bobine d'excitation 14.

Le courant passant dans la bobine d'excitation 14 a une intensité proportionnelle à la tension à contrôler et qui provoque, pour une valeur bien déterminée, un changement de position de l'armature I5 s'appuyant contre la butée 7.

EXEMPLE 7
On a réalisé un relais pour effectuer une commande mécanique avec génération d'un couple ou moment élevé en faisant intervenir un convertisseur magnétomecanique conforme à l'invention (Figure 10). Le relais comporte des aimants fixes et des aimants mobiles, qui sont répartis le long d'une ligne circulaire. Les aimants mobiles 33, 35 peuvent être relies à un arbre monté dans une position centrale. Entre un aimant mobile 33, 35, et un aimant fixe 34, 36, il est prévu une armature 31 et/ou 32, qui est avantageusement réglable.Lors d'une augmentation de la valeur du courant, après la démagnétisation de l'armature 31 - ou bien des armatures 31, 32 - les aimants mobiles se déplacent en direction de l'armature et ce mouvement est produit avec un moment ou couple élevé, qui peut être utilisé à l'aide d'un arbre, ou bien le long de la ligne circulaire, pour la génération d'opérations mécaniques de commande.

Les avantages essentiels du convertisseur selon l'invention peuvent être résumés comme suit:
Pour une valeur bien déterminée du courant d'excitation, les éléments du convertisseur changent de position relative et cette valeur peut être réglée d'une façon très précise aussi bien lors de la réaction que lors du rappel du convertisseur. Lorsque la valeur déterminée de réaction est atteinte, il se produit un mouvement avec un grand couple de démarrage, ce qui convient non seulement pour la fermeture ou l'ouverture de contacts mais également pour la transmission mécanique de forces. Le convertisseur magnétomécanique selon l'invention permet la réalisation de relais plus simples et moins cou- teux que les appareils connus. Ces relais peuvent être fabriqués d'une manière simple avec des équipements traditionnels.

Le relais selon l'invention fonctionne dans une très large plage des paramètres, à savoir pour des valeurs allant des milli-amperes et des millivolts aux kilo-amperes et kilo-volts. Le convertisseur peut être alimenté aussi bien en courant continu qu'en courant alternatif de fréquence quelconque.

Le relais pourvu du convertisseur selon l'invention peut fonctionner dans n'importe quelle position spatiale.

Les relais comportant des convertisseurs magnétomécaniques conformes à l'invention peuvent être avantageusement utilisés dans tous les domaines où on fait intervenir des relais pourvus d'unités de régulation et de circuits électriques spéciaux. Par exemple, on a indiqué dans la suite quelques possi bilités d'application::
- relais primaires dans des réseaux électriques de transmission de forces,
où on peut assurer avec précision la protection des dispositifs de mesures
spéciaux;
-- des.détecteurs de valeurs limites dans des appareils de sécurité où il
est nécessaire d'obtenir des indications précises et correctes des va
leurs limites (comme dans des exploitations minières, des usines de
fabrication de matière plastique, dans l'industrie chimique, dans des
volumes de travail fermés, etc-.);
- pour des dispositifs de protection - pour des unités de signalisation
en vue d'indiquer le dépassement d'une vitesse de dépassement déterminée;
- comme sécurité dans des relais intervenant dans des commandes opérant
avec une grande vitesse et une grande precision; ;
- dans des laminoirs, pour indiquer des modifications excessives de
l'épaisseur de tôles;
- dans le domaine des voies ferrées; par exemple dans des appareils de
commande de voie;
- dans des installations d'extinction indépendantes;
- en photométrie;
- pour le triage des billes dans la fabrication de roulements à billes;
- dans des systèmes de protection de grues; et
- dans des systèmes de commande d'ascenseurs, etc.

Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux exemples et modes de mise en oeuvre mentionnés ci-dessus; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1.- Convertisseur magnétomécanique, qui comporte une armature, une unité contenant des aimants et servant à engendrer un champ magnétique variable, ainsi qu'un dispositif pour modifier l'intensité du champ magnétique engendré, l'armature et l'unité génératrice de champ pouvant exécuter l'une par rapport à l'autre un mouvement relatif limité, convertisseur caractérisé en ce qu'un nombre pair, au moins égal à deux, d'aimants sont disposés dans des circuits magnétiques agissant l'un sur l'autre et se fermant à l'extérieur des aimants et en ce que 1 'armature (5, 15, 22, 31, 32) est placée entre les éléments et est formée d'un matériau à magnétisme doux non-excité d'une perméabilité magnétique relative supérieure à 1,2.

2.- Convertisseur magnétomécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité génératrice de champ comporte un aimant permanent (1, 2).

3.- Convertisseur magnétomécanique selon la revendication 1 ou 2, caractérise en ce que l'unité génératrice de champ comporte un aimant permanent (1, 2) pourvu d'une bobine d'excitation (3, 4).

4.- Convertisseur magnétomécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'unité génératrice de champ comporte un noyau en fer doux (11, 12, 111, 112) pourvu d'une bobine d'excitation (13, 14, 19, 20, 113, 114).

5.- Convertisseur magnétomécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un élément flexible est lié à l'armature (5, 15, 22, 31, 32) ou bien à l'unité génératrice de champ, et en ce que la position de repos de l'élément flexible correspond à la position de repos de l'armature (5, 15, 22, 31, 32).

6.- Convertisseur magnétomècanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins deux des aimants sont appariés de manière qu'au moins un de leurs pôles de mêmes noms (28, 29) soit placé en regard de l'autre.

7.- Convertisseur magnetomécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une butée (7, 10) limitant le mouvement relatif de l'armature (5, 15, 22, 31, 32) et de l'unité génératrice de champ et occupe avantageusement une position réglable.

8.- Convertisseur magnétomécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la butee (7, 10) est agencée sous la forme d'une piece polaire.

9.- Convertisseur magnétomécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'armature (5, 15, 22, 31, 32) est formée d'un matériau ferromagnétique ou ferrimagnétique.

10.- Convertisseur magnétoécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'unité génératrice de champ comporte un nombre pair d'aimants et en ce que les aimants sont appariés de façon que leurs pôles de memes noms soient placés en regard l'un de l'autre.

11.- Convertisseur magnétomécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'unité génératrice de champ comporte un nombre pair de noyaux en fer doux (11, 12, 111, 112) pourvus de bobines d'excitation correspondantes (13, 14, 19, 20, 113, 114).

12.- Convertisseur magnétomécanique selon la revendication 11, caractérisé en ce que les bobines d'excitation (13, 14, 113, 114) sont excitées différemment.

13.- Convertisseur magnétomécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'armature (5) est agencée de façon à être élastiquement flexible.

14.- Convertisseur magnetomecanique-selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'armature (15, 22) est montée de façon à pouvoir tourner autour d'un axe (16).

15.- Convertisseur magnétomécanique selon la revendication 14, caractêris en ce qu'un ressort précontraint (17) est relie à l'axe (16).

16.- Convertisseur magnétomécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'un shunt magnétique (21) est associé à l'armature (22).

17.- Convertisseur magnétomécanique selon la revendication 16, caractérisc en ce que le shunt magnétique (21) est disposé de façon à pouvoir tourner autour d'un arbre (23) indépendant de l'armature (22).

18.- Convertisseur magnétomécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'au moins deux des aimants (33, 34, 35, 36) sont disposés sur une ligne circulaire, et en ce qu'au moins l'un d'eux est mobile et guidé le long de ladite ligne circulaire.

19.- Convertisseur magnetomécanique selon la revendication 18, caractérisé en ce que deux aimants mobiles (33, 35) et deux aimants fixe (34, 36) sont disposés sur ladite ligne circulaire et en ce qu'il est prévu entre eux au moins une armature (31, 32).

20.- Convertisseur magnetomécanique selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'au moins une armature (31, 32) est reglable en position.