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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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