EP3764383A9 - Electromechanical relay with reduced dispersion of overtravel, and method for manufacturing same - Google Patents
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Definitions
- the initial clearance remains apparent between the magnetic core 2 and the excess area of fixed frame cross section. 1.
- the fixing surface 1d is an end surface of the fixed armature 1, so that the path of the magnetic flux is the shortest between the magnetic core 2 and the fixed armature 1.
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Abstract
Relais électromécanique comprenant une bobine de commande (5), un noyau magnétique (2), une armature mobile (3) ayant une face active orientée en regard d'une extrémité du noyau magnétique, ayant une face de fixation opposée à la face active, et ayant une première extrémité (31) articulée selon une charnière fixe pour permettre la rotation de l'armature mobile (3) entre un état de travail et un état de repos vers lequel elle est rappelée par des moyens de rappel élastiques (9). L'armature mobile (3) est attirée par le noyau magnétique (2) lorsque celui-ci conduit le champ magnétique généré par la bobine de commande (5) alimentée. Le noyau magnétique (2) est fixé selon sa surface latérale à une surface de fixation (1d) de l'armature mobile (1) par une soudure laser (23).Electromechanical relay comprising a control coil (5), a magnetic core (2), a movable armature (3) having an active face oriented opposite one end of the magnetic core, having a fixing face opposite the active face, and having a first end (31) articulated according to a fixed hinge to allow the rotation of the movable frame (3) between a working state and a resting state towards which it is returned by elastic return means (9). The movable armature (3) is attracted by the magnetic core (2) when the latter conducts the magnetic field generated by the powered control coil (5). The magnetic core (2) is fixed along its side surface to an attachment surface (1d) of the movable frame (1) by laser welding (23).
Description
La présente invention concerne les relais électromécaniques, notamment ceux utilisés dans les véhicules automobiles, pour remplir diverses fonctions de commande ou de sécurité.The present invention relates to electromechanical relays, in particular those used in motor vehicles, to fulfill various control or safety functions.
Un relais électromécanique comprend généralement une bobine de commande, constituée de l'enroulement d'un conducteur électrique destiné à être alimenté selon une tension nominale de commande par une source de tension ou de courant électrique, un noyau magnétique placé dans un passage axial de la bobine et destiné à conduire un champ magnétique généré par un courant électrique parcourant le conducteur de la bobine de commande, et une armature mobile.An electromechanical relay generally comprises a control coil, consisting of the winding of an electrical conductor intended to be supplied according to a nominal control voltage by a voltage or electric current source, a magnetic core placed in an axial passage of the coil and intended to conduct a magnetic field generated by an electric current flowing through the conductor of the control coil, and a movable armature.
Une première extrémité de l'armature mobile est articulée selon une charnière fixe, de sorte que l'armature mobile est déplaçable par rotation autour de la charnière entre un état de repos et un état de travail. L'armature mobile comprend un tronçon intermédiaire d'armature mobile, qui se trouve au regard d'une extrémité du noyau magnétique, et qui est constitué d'un matériau susceptible d'être attiré par le noyau magnétique lorsque la bobine est alimentée en énergie électrique. L'armature mobile comprend un tronçon de contact d'armature mobile, qui s'étend jusqu'à une extrémité libre de contact, munie d'un patin de contact faisant face à un contact de travail fixe, et éventuellement munie d'un patin de repos faisant face à un contact de repos fixe. Des moyens de rappel élastiques sollicitent l'armature mobile pour la ramener en état de repos.A first end of the movable frame is articulated according to a fixed hinge, so that the movable frame is movable by rotation around the hinge between a rest state and a working state. The movable armature comprises an intermediate section of the movable armature, which is located opposite one end of the magnetic core, and which is made of a material capable of being attracted by the magnetic core when the coil is supplied with energy. electric. The mobile armature comprises a movable armature contact section, which extends to a contact free end, provided with a contact pad facing a fixed working contact, and optionally provided with a pad idle face facing a fixed idle contact. Elastic return means urge the movable armature to bring it back to the rest state.
Lorsque la bobine de commande n'est pas alimentée en énergie électrique, l'armature mobile est dans son état de repos, dans lequel le tronçon intermédiaire de l'armature mobile est à l'écart du noyau magnétique, et dans lequel l'extrémité libre du tronçon de contact est en appui par le patin de repos contre le contact de repos fixe. L'armature mobile est maintenue dans cet état de repos par les moyens de rappel élastiques. Lorsque la bobine de commande est alimentée en énergie électrique selon une tension électrique d'excitation suffisante, au moins égale à une tension que l'on désigne par l'expression tension d'enclenchement, le tronçon intermédiaire de l'armature mobile est attiré par le noyau magnétique et l'armature mobile pivote autour de la charnière à l'encontre des moyens de rappel élastiques et vient dans son état de travail, dans lequel le tronçon intermédiaire de l'armature mobile est à proximité ou en contact avec le noyau magnétique, et dans lequel l'extrémité libre du tronçon de contact est en appui par le patin de contact contre le contact de travail fixe selon une force de travail appropriée. La force de travail sert à éviter les éventuels rebonds lors de l'enclenchement du relais électromécanique, à éviter les éventuels déclenchements électriques intempestifs sous l'effet de vibrations, et à garantir la réalisation d'une faible résistance de contact.When the control coil is not supplied with electrical energy, the movable armature is in its rest state, in which the intermediate section of the movable armature is away from the magnetic core, and in which the end free of the contact section is supported by the rest pad against the fixed rest contact. The movable frame is maintained in this state of rest by the elastic return means. When the control coil is supplied with electrical energy according to a sufficient excitation electrical voltage, at least equal to a voltage which is designated by the expression switching voltage, the intermediate section of the movable armature is attracted by the magnetic core and the movable armature pivot around the hinge against the elastic return means and come into its working state, in which the intermediate section of the armature mobile is near or in contact with the magnetic core, and in which the free end of the contact section is supported by the contact pad against the fixed working contact with an appropriate working force. The working force is used to avoid any rebounds when the electromechanical relay is activated, to avoid any untimely electrical trips under the effect of vibrations, and to guarantee the achievement of a low contact resistance.
La tension d'enclenchement est une caractéristique propre au relais électromécanique considéré. Elle dépend d'un assez grand nombre de facteurs, notamment la position relative du noyau magnétique, le nombre de spires du conducteur électrique constituant l'enroulement de la bobine, les caractéristiques dimensionnelles, structurelles et de position relative du noyau magnétique, la force des moyens de rappel élastiques de l'armature mobile, la distance entre la charnière et le noyau magnétique, la longueur et l'élasticité en flexion du tronçon de contact, etc.The switching voltage is a characteristic specific to the electromechanical relay considered. It depends on a fairly large number of factors, including the relative position of the magnetic core, the number of turns of the electrical conductor constituting the coil winding, the dimensional, structural and relative positional characteristics of the magnetic core, the strength of the conductors. elastic return means of the mobile armature, the distance between the hinge and the magnetic core, the length and the bending elasticity of the contact section, etc.
Dans une production en série d'un grand nombre de relais électromécaniques, on utilise des composants de base tels que des bandes de métal à débiter et former pour constituer l'armature mobile, les moyens de rappel élastiques ainsi que les tronçons de contact ; les patins de contact et les contacts de travail sont des pièces embouties tréfilées à partir de blocs métalliques. L'assemblage des composants, notamment l'assemblage du noyau magnétique sur l'armature fixe, est généralement réalisé par emboutissage ou par engagement en force.In a mass production of a large number of electromechanical relays, basic components are used such as metal bands to be fed and formed to constitute the movable armature, the elastic return means as well as the contact sections; contact pads and work contacts are stamped parts drawn from metal blocks. The assembly of the components, in particular the assembly of the magnetic core on the fixed armature, is generally carried out by stamping or by force engagement.
On constate que l'assemblage de ces composants, même lorsqu'il est réalisé avec soin, conduit à la production de relais électromécaniques dont les tensions d'enclenchement peuvent varier sensiblement d'un relais à l'autre, et surtout d'une série de relais à une autre série de relais lorsqu'on utilise des lots différents de composants de base.We note that the assembly of these components, even when it is carried out with care, leads to the production of electromechanical relays whose switching voltages can vary appreciably from one relay to another, and especially from one series. relay to another series of relays when using different sets of base components.
Jusqu'à présent, on a fait en sorte que les disparités dans les tensions d'enclenchement des relais électromécaniques n'entraînent pas de dysfonctionnement des relais lors de leur utilisation. Pour cela, on choisit un nombre de spires de bobine tel que la tension d'enclenchement la plus élevée de tous les relais électromécaniques de la production en série soit inférieure à la tension nominale de commande des bobines.Until now, care has been taken that disparities in the switching voltages of electromechanical relays do not cause the relays to malfunction during their use. For this, a number of coil turns is chosen such that the highest switching voltage of all electromechanical relays in series production is lower than the nominal control voltage of the coils.
Lors du fonctionnement d'un véhicule automobile, un relais électromécanique, implanté dans ce véhicule pour remplir ses fonctions de commande ou de sécurité, est normalement à l'état enclenché, de sorte que la bobine de commande doit être alimentée en énergie électrique sous la tension nominale de commande. Dans cet état, la bobine de commande est un élément résistif, parcouru par un courant électrique proportionnel à la tension électrique appliquée à ses bornes. On comprend alors que l'énergie électrique dépensée dans la bobine, qui est elle-même proportionnelle au carré du courant électrique, se trouve surdimensionnée, déjà lorsque la tension nominale de commande n'est que peu supérieure à la tension d'enclenchement du relais électromécanique c'est-à-dire dans le cas d'un relais ayant une tension d'enclenchement la plus élevée de celles des relais de la production en série, mais surtout lorsque la tension nominale de commande est très supérieure à la tension d'enclenchement du relais électromécanique c'est-à-dire dans le cas d'un relais ayant une tension d'enclenchement plus faible que la tension d'enclenchement maximale des relais électromécaniques de la production en série. Il en résulte des pertes énergétiques non négligeables dans la plupart des relais électromécaniques de la production en série, et une augmentation correspondante de réchauffement inutilement produit par les relais électromécaniques lors de leur utilisation. Plus la disparité est grande dans les tensions d'enclenchement des relais électromécaniques, plus les pertes énergétiques inutiles sont grandes.During the operation of a motor vehicle, an electromechanical relay, installed in this vehicle to fulfill its control or safety functions, is normally in the engaged state, so that the control coil must be supplied with electrical energy under the nominal control voltage. In this state, the control coil is a resistive element, traversed by a current electric proportional to the electric voltage applied to its terminals. It is then understood that the electric energy expended in the coil, which is itself proportional to the square of the electric current, is oversized, already when the nominal control voltage is only a little higher than the switching voltage of the relay. electromechanical, that is to say in the case of a relay having a switching voltage higher than those of the relays of the series production, but especially when the nominal control voltage is much higher than the voltage of switching on of the electromechanical relay, i.e. in the case of a relay with a lower switching voltage than the maximum switching voltage of the electromechanical relays of series production. This results in significant energy losses in most electromechanical relays in series production, and a corresponding increase in heating unnecessarily produced by electromechanical relays during their use. The greater the disparity in the switching voltages of electromechanical relays, the greater the unnecessary energy losses.
Or il y a un besoin permanent d'économie d'énergie dans les véhicules automobiles, et un besoin de plus en plus sensible d'éviter ou de réduire réchauffement des composants électroniques utilisés dans les véhicules automobiles dans le voisinage des relais électromécaniques.However, there is a permanent need for energy savings in motor vehicles, and an increasingly sensitive need to avoid or reduce the heating of electronic components used in motor vehicles in the vicinity of electromechanical relays.
Le document
Malgré une certaine amélioration, on constate encore une dispersion résiduelle inacceptable des tensions d'enclenchement des relais électromécaniques dans une production en série, et il reste encore un besoin pour réduire cette dispersion résiduelle des tensions d'enclenchement des relais électromécaniques, de façon à réduire encore la consommation d'énergie des relais électromécaniques, et à réduire encore l'échauffement inévitable qui en résulte.Despite some improvement, there is still an unacceptable residual dispersion of the pick-up voltages of electromechanical relays in series production, and there still remains a need to reduce this residual dispersion of the pick-up voltages of electromechanical relays, so as to reduce further energy consumption of electromechanical relays, and further reduce the inevitable heating that results.
Le document
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Un problème proposé par la présente invention est de réduire sensiblement les pertes énergétiques générées dans un relais électromécanique intégré dans un véhicule automobile.A problem proposed by the present invention is to significantly reduce the energy losses generated in an electromechanical relay integrated in a motor vehicle.
Un autre problème proposé par la présente invention est de concevoir des moyens pour réduire sensiblement la dispersion résiduelle des valeurs de tensions d'enclenchement des différents relais électromécaniques réalisés dans une production en série, dispersion qui n'a pas été suffisamment compensée par le réglage de la surcourse lors du positionnement en force du noyau dans l'armature fixe.Another problem proposed by the present invention is to design means for appreciably reducing the residual dispersion of the switching voltage values of the various electromechanical relays produced in series production, a dispersion which has not been sufficiently compensated by the adjustment of the overtravel during the force positioning of the core in the fixed frame.
L'idée qui est à la base de l'invention est que, lors d'un positionnement en force du noyau dans l'armature fixe, les efforts d'enfoncement sont importants et variables en fonction des tolérances des pièces. Lors du relâchement de la force d'enfoncement, les pièces libèrent leurs déformations dues aux contraintes mécaniques et retrouvent une forme et une position relative aléatoires, ce qui pourrait expliquer des dispersions résiduelles des tensions d'enclenchement.The idea which is the basis of the invention is that, when the core is positioned in force in the fixed reinforcement, the driving forces are high and vary according to the tolerances of the parts. When the driving force is released, the parts release their deformations due to mechanical stresses and regain a random shape and relative position, which could explain the residual dispersions of the switching voltages.
Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, selon un premier aspect, l'invention propose une structure particulière de relais électromécanique, dans laquelle le relais électromécanique comprend :
- une armature fixe, en un matériau apte à conduire un champ magnétique entre une première extrémité et une seconde extrémité, la première extrémité ayant une surface de fixation,
- une bobine de commande, apte à être alimentée par une tension nominale de commande, et comportant un passage axial cylindrique s'étendant selon un axe longitudinal,
- un noyau magnétique, engagé à coulissement dans le passage axial cylindrique de la bobine de commande, apte à conduire un champ magnétique généré par la bobine de commande lorsque celle-ci est alimentée, et ayant un tronçon de seconde extrémité fixé à l'armature fixe par des moyens de fixation comprenant au moins une soudure laser,
- une armature mobile, ayant une face active orientée en regard d'une première extrémité du noyau magnétique, et ayant une première extrémité articulée sur la première extrémité d'armature fixe par des moyens de charnière assurant la conduction du flux magnétique entre l'armature fixe et l'armature mobile et permettant la rotation de l'armature mobile entre un état de travail et un état de repos vers lequel elle est rappelée par des moyens de rappel,
- un tronçon magnétique d'armature mobile, structuré de façon à être attiré par le noyau magnétique lorsque celui-ci conduit le champ magnétique généré par la bobine de commande alimentée,
- un tronçon de contact d'armature mobile, qui est solidaire du tronçon magnétique d'armature mobile, qui s'étend jusqu'à une extrémité libre de contact, et qui fléchit élastiquement lorsque l'armature mobile est dans l'état de travail,
- un contact de travail fixe, en regard de l'extrémité libre de contact,
- la surface de fixation de l'armature fixe étant conformée pour être en contact avec la seconde extrémité du noyau magnétique selon la surface latérale du tronçon de seconde extrémité du noyau magnétique,
- la surface de fixation de l'armature fixe est conformée de telle sorte que le noyau magnétique peut coulisser axialement sur la surface de fixation en l'absence desdits moyens de fixation,
- ladite au moins une soudure laser est une soudure interne qui assure une liaison métallurgique entre la surface de fixation de l'armature fixe la surface latérale du tronçon de seconde extrémité du noyau magnétique.
- a fixed frame, made of a material capable of conducting a magnetic field between a first end and a second end, the first end having a fixing surface,
- a control coil, capable of being supplied by a nominal control voltage, and comprising a cylindrical axial passage extending along a longitudinal axis,
- a magnetic core, slidably engaged in the cylindrical axial passage of the control coil, capable of conducting a magnetic field generated by the control coil when the latter is energized, and having a second end section fixed to the fixed armature by fixing means comprising at least one laser weld,
- a mobile armature, having an active face oriented opposite a first end of the magnetic core, and having a first end articulated on the first end of the fixed armature by hinge means ensuring the conduction of the magnetic flux between the fixed armature and the movable armature and allowing the rotation of the movable armature between a working state and a resting state towards which it is recalled by return means,
- a magnetic section of movable armature, structured so as to be attracted by the magnetic core when the latter conducts the magnetic field generated by the powered control coil,
- a mobile armature contact section, which is integral with the mobile armature magnetic section, which extends to a contact free end, and which flexes elastically when the mobile armature is in the working state,
- a fixed work contact, facing the contact free end,
- the fixing surface of the fixed frame being shaped to be in contact with the second end of the magnetic core according to the lateral surface of the section of second end of the magnetic core,
- the fixing surface of the fixed frame is shaped so that the magnetic core can slide axially on the fixing surface in the absence of said fixing means,
- said at least one laser weld is an internal weld which provides a metallurgical connection between the fixing surface of the fixed frame and the lateral surface of the second end section of the magnetic core.
La conformation particulière de la surface de fixation de l'armature fixe, permettant le coulissement axial du noyau, autorise, lors du montage du relais électromécanique, un réglage de la surcourse à l'aide d'une faible force d'enfoncement du noyau dans l'armature fixe, cette force d'enfoncement étant suffisamment faible pour que le noyau et l'armature fixe ne subissent pas de déformation sensible pendant le réglage, la soudure laser assurant ensuite la fixation relative du noyau dans l'armature fixe sans que le noyau et l'armature fixe ne se déforment à nouveau lors du relâchement de la force d'enfoncement.The particular conformation of the fixing surface of the fixed armature, allowing the axial sliding of the core, allows, during the assembly of the electromechanical relay, an adjustment of the overtravel using a low force for driving the core in. the fixed armature, this driving force being sufficiently low so that the core and the fixed armature do not undergo appreciable deformation during the adjustment, the laser welding then ensuring the relative fixation of the core in the fixed armature without the core and the fixed frame do not deform again when the driving force is released.
On peut ainsi compenser efficacement l'effet que peuvent produire sur la tension d'enclenchement les variations inévitables dans les formes, dimensions et propriétés mécaniques des composants de base à partir desquels sont constitués les relais électromécaniques lorsqu'on passe d'un lot à un autre d'approvisionnement de composants de base dans une production en série de relais électromécaniques.This effectively compensates for the effect that inevitable variations in the shapes, dimensions and mechanical properties of the basic components from which electromechanical relays are made when going from batch to batch can be effectively compensated for on the cut-in voltage. further supply of basic components in a series production of electromechanical relays.
Enfin, la fixation particulière du noyau magnétique par une soudure laser produit une liaison métallurgique entre le noyau magnétique et l'armature fixe, laquelle liaison métallurgique permet de supprimer l'entrefer aléatoire qui est nécessaire pour permettre le coulissement du noyau lors du réglage de la surcourse, entrefer qui serait susceptible d'induire une disparité dans les tensions d'enclenchement des relais électromécaniques, et une perte d'efficacité de ces relais électromécaniques.Finally, the particular attachment of the magnetic core by laser welding produces a metallurgical connection between the magnetic core and the fixed armature, which metallurgical connection makes it possible to eliminate the random air gap which is necessary to allow the sliding of the core during the adjustment of the overtravel, an air gap which would be liable to induce a disparity in the switching voltages of the electromechanical relays, and a loss of efficiency of these electromechanical relays.
De bons résultats ont été obtenus en prévoyant que la surface de fixation de l'armature fixe est conformée, de façon à laisser, avant réalisation de la soudure laser, par rapport à la surface latérale correspondante du noyau magnétique, un jeu compris entre 0.1 mm et 0.2 mm, de préférence voisin de 0.15 mm. On assure ainsi un coulissement satisfaisant du noyau magnétique, c'est-à-dire sans déformation sensible du noyau magnétique et de l'armature fixe pendant le réglage de la surcourse, et on facilite la réalisation de la soudure laser interne.Good results have been obtained by providing that the fixing surface of the fixed frame is shaped so as to leave, before carrying out the laser welding, with respect to the corresponding lateral surface of the magnetic core, a clearance of between 0.1 mm and 0.2 mm, preferably close to 0.15 mm. Satisfactory sliding of the magnetic core is thus ensured, that is to say without appreciable deformation of the magnetic core and of the fixed armature during the adjustment of the overtravel, and it facilitates the production of the internal laser welding.
De préférence, ladite au moins une soudure laser assure une liaison métallurgique continue selon toute la surface de fixation de l'armature fixe.Preferably, said at least one laser weld provides a continuous metallurgical connection along the entire fixing surface of the fixed reinforcement.
De la sorte, on réduit encore les risques de disparité dans le flux magnétique parcourant le circuit magnétique constitué par l'armature fixe, l'armature mobile et le noyau magnétique, et donc les risques de disparité dans les tensions d'enclenchement des relais électromécaniques dans une production en série.In this way, the risks of disparity in the magnetic flux flowing through the magnetic circuit formed by the fixed armature, the mobile armature and the magnetic core are further reduced, and therefore the risks of disparity in the switching voltages of the electromechanical relays. in serial production.
De préférence, la surface de fixation de l'armature fixe occupe la totalité de la section transversale de l'armature fixe.Preferably, the fixing surface of the fixed frame occupies the entire cross section of the fixed frame.
On optimise ainsi le passage du flux magnétique entre le noyau magnétique et l'armature fixe, de façon à augmenter la performance des relais électromécaniques.The passage of the magnetic flux between the magnetic core and the fixed armature is thus optimized, so as to increase the performance of the electromechanical relays.
Pour faciliter la pénétration de la soudure laser interne selon une grande profondeur, c'est-à-dire sur la quasi-totalité de la section transversale de l'armature fixe, on peut prévoir, sur la face externe recevant le rayon laser, un chanfrein d'entrée sur le noyau magnétique et/ou sur l'armature fixe, de préférence sur le noyau magnétique. Le chanfrein peut avantageusement être réalisé sur 20 % de la longueur du tronçon de noyau magnétique pénétrant dans l'armature fixe. Dans la zone du chanfrein, les parois respectives du noyau magnétique de l'armature fixe peuvent avantageusement faire un angle d'environ 20°.To facilitate the penetration of the internal laser weld to a great depth, that is to say over almost the entire cross section of the fixed reinforcement, it is possible to provide, on the external face receiving the laser beam, a entry chamfer on the magnetic core and / or on the fixed armature, preferably on the magnetic core. The chamfer can advantageously be made over 20% of the length of the magnetic core section penetrating into the fixed frame. In the area of the chamfer, the respective walls of the magnetic core of the fixed armature can advantageously form an angle of approximately 20 °.
Selon un second aspect, l'invention propose un procédé pour réaliser en série des relais électromécaniques, comprenant les étapes suivantes :
- (a) réaliser une ébauche de relais électromécanique comprenant :
- une bobine de commande, apte à être alimentée par une tension nominale de commande, et comportant un passage axial cylindrique se développant selon un axe longitudinal,
- une armature fixe, en un matériau apte à conduire un champ magnétique entre une première extrémité et une seconde extrémité, la première extrémité ayant une surface de fixation,
- un noyau magnétique, apte à conduire un champ magnétique généré par la bobine de commande lorsque celle-ci est alimentée, le noyau magnétique étant engagé à coulissement dans le passage axial cylindrique de la bobine de commande,
- une armature mobile, ayant une face active orientée en regard d'une première extrémité du noyau magnétique, et ayant une première extrémité articulée sur la seconde extrémité de l'armature fixe par des moyens de charnière assurant la conduction du flux magnétique entre l'armature fixe et l'armature mobile et permettant la rotation de l'armature mobile entre un état de travail et un état de repos vers lequel elle est rappelée par des moyens de rappel,
- un tronçon magnétique d'armature mobile, structuré de façon à être attiré par le noyau magnétique lorsque celui-ci conduit le champ magnétique généré par la bobine de commande alimentée,
- un tronçon de contact d'armature mobile, qui est solidaire du tronçon magnétique d'armature mobile, qui s'étend jusqu'à une extrémité libre de contact, et qui est apte à fléchir élastiquement lorsque l'armature mobile est dans l'état de travail,
- un contact de travail fixe, en regard de l'extrémité libre de contact,
- la surface de fixation de l'armature fixe étant conformée pour être en regard de la surface latérale du tronçon de seconde extrémité du noyau magnétique,
- la surface de fixation de l'armature fixe étant conformée de sorte que le noyau magnétique peut coulisser axialement sur la surface de fixation,
- (b) positionner le noyau magnétique de façon que la surface latérale de son tronçon de seconde extrémité soit en regard de la surface de fixation de l'armature fixe,
- (f) fixer le noyau magnétique sur la surface de fixation de l'armature fixe, en réalisant au moins une soudure laser à l'interface entre le noyau magnétique et la surface de fixation de l'armature fixe.
- (a) produce an electromechanical relay blank comprising:
- a control coil, capable of being supplied by a nominal control voltage, and comprising a cylindrical axial passage developing along a longitudinal axis,
- a fixed frame, made of a material capable of conducting a magnetic field between a first end and a second end, the first end having a fixing surface,
- a magnetic core, able to conduct a magnetic field generated by the control coil when the latter is supplied, the magnetic core being slidably engaged in the cylindrical axial passage of the control coil,
- a mobile armature, having an active face oriented opposite a first end of the magnetic core, and having a first end articulated on the second end of the fixed armature by hinge means ensuring the conduction of the magnetic flux between the armature fixed and the movable armature and allowing the rotation of the movable armature between a working state and a resting state towards which it is recalled by return means,
- a magnetic section of movable armature, structured so as to be attracted by the magnetic core when the latter conducts the magnetic field generated by the control coil powered,
- a movable armature contact section, which is integral with the mobile armature magnetic section, which extends to a contact free end, and which is able to flex elastically when the movable armature is in the state working,
- a fixed work contact, facing the contact free end,
- the fixing surface of the fixed frame being shaped to be facing the lateral surface of the second end section of the magnetic core,
- the fixing surface of the fixed frame being shaped so that the magnetic core can slide axially on the fixing surface,
- (b) position the magnetic core so that the side surface of its second end section is facing the fixing surface of the fixed frame,
- (f) fixing the magnetic core on the fixing surface of the fixed frame, making at least one laser weld at the interface between the magnetic core and the fixing surface of the fixed frame.
De préférence, la surface de fixation de l'armature fixe est conformée de façon à laisser, avant l'étape f), par rapport à la surface latérale correspondante du noyau magnétique, un jeu compris entre 0.1 mm et 0.2 mm, avantageusement d'environ 0.15 mm.Preferably, the fixing surface of the fixed frame is shaped so as to leave, before step f), with respect to the corresponding lateral surface of the magnetic core, a clearance of between 0.1 mm and 0.2 mm, advantageously of about 0.15 mm.
De façon avantageuse, pour positionner correctement le noyau magnétique avant sa fixation, on peut réaliser les étapes suivantes :
- (c) en l'absence d'une alimentation de la bobine de commande, l'armature mobile étant dans son état de repos, positionner le noyau magnétique de façon que sa première extrémité soit proche ou au contact de la face active de l'armature mobile,
- (d) appliquer sur l'armature mobile, selon ledit axe longitudinal, une force de réglage la faisant pivoter en direction de son état de travail en repoussant le noyau mobile, jusqu'à ce que l'extrémité libre de contact vienne en appui sur le contact de travail fixe,
- (e) poursuivre l'application de la force de réglage pour faire pivoter l'armature mobile pour repousser ainsi en coulissement le noyau magnétique selon une surcourse dont la longueur est prédéterminée.
- (c) in the absence of a power supply to the control coil, the movable armature being in its rest state, position the magnetic core so that its first end is close to or in contact with the active face of the mobile frame,
- (d) applying to the movable armature, along said longitudinal axis, an adjusting force causing it to pivot in the direction of its working state by pushing back the movable core, until the free contact end comes to rest on the fixed work contact,
- (e) continuing to apply the adjustment force to rotate the movable armature to thereby slidably push back the magnetic core by an overtravel whose length is predetermined.
D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles :
- [
Fig.1 ] Lafigure 1 est une vue de côté en coupe selon l'axe de la bobine de commande, illustrant un relais électromécanique selon un mode de réalisation de l'invention, en état de repos ; - [
Fig.2 ] Lafigure 2 est une vue de côté en coupe selon l'axe de la bobine de commande, illustrant le relais électromécanique de lafigure 1 en état de travail ; - [
Fig.3 ] Lafigure 3 est une vue de côté en coupe selon l'axe de la bobine de commande, illustrant le relais électromécanique desfigures 1 et 2 dans un état intermédiaire de contact électrique sans force d'appui ; - [
Fig.4 ] Lafigure 4 est une vue de côté en coupe selon l'axe de la bobine de commande, illustrant une première étape de positionnement du noyau magnétique ; - [
Fig.5 ]. Lafigure 5 est une vue de côté en coupe selon l'axe de la bobine de commande, illustrant une deuxième étape de positionnement du noyau magnétique ; et - [
Fig.6 ]. Lafigure 6 est une vue de côté en coupe selon l'axe de la bobine de commande, illustrant une troisième étape de positionnement et de fixation du noyau magnétique.
- [
Fig. 1 ] Thefigure 1 is a side view in section along the axis of the control coil, illustrating an electromechanical relay according to one embodiment of the invention, in the rest state; - [
Fig. 2 ] Thefigure 2 is a side view in section along the axis of the control coil, illustrating the electromechanical relay of thefigure 1 in working condition; - [
Fig. 3 ] Thefigure 3 is a side view in section along the axis of the control coil, illustrating the electromechanical relay of thefigures 1 and2 in an intermediate state of electrical contact without pressing force; - [
Fig. 4 ] Thefigure 4 is a side view in section along the axis of the control coil, illustrating a first step of positioning the magnetic core; - [
Fig. 5 ]. Thefigure 5 is a side view in section along the axis of the control coil, illustrating a second step of positioning the magnetic core; and - [
Fig. 6 ]. Thefigure 6 is a side view in section along the axis of the control coil, illustrating a third step of positioning and fixing the magnetic core.
Sur les figures est illustrée schématiquement la structure d'un relais électromécanique selon un mode de réalisation de la présente invention.In the figures is schematically illustrated the structure of an electromechanical relay according to an embodiment of the present invention.
Le relais électromécanique tel qu'illustré sur les figures comprend une armature fixe 1, un noyau magnétique 2, une armature mobile 3, un contact de travail fixe 4, une bobine de commande 5, un tronçon de contact 6 qui forme un tronçon distal de l'armature mobile 3 jusqu'à une extrémité libre de contact 7.The electromechanical relay as illustrated in the figures comprises a fixed
La bobine de commande 5 comprend une carcasse de bobine 51, solidaire de l'armature fixe 1, et comportant un passage axial 52 cylindrique se développant selon un axe longitudinal I-I et dans lequel est engagé le noyau magnétique 2. Un enroulement de bobine 53, constitué d'un conducteur électrique bobiné autour de la carcasse de bobine 51, est destiné à être connecté à une source extérieure de tension nominale de commande non représentée sur les figures.The
Une première extrémité 21 du noyau magnétique 2 dépasse hors d'une première extrémité du passage axial 52 de la bobine de commande 5, et constitue le pôle attractif apte à solliciter l'armature mobile 3. Une seconde extrémité 22 du noyau magnétique 2 dépasse hors d'une seconde extrémité du passage axial 52 de la bobine de commande 5, et est fixée à une première extrémité 1a de l'armature fixe 1. Depuis sa première extrémité 1a, l'armature fixe 1 s'étend radialement selon une première branche à l'écart de la deuxième extrémité 22 du noyau magnétique 2, et se raccorde à une seconde branche 1b d'armature fixe qui s'étend parallèlement à l'axe longitudinal I-I jusqu'à une seconde extrémité 1c d'armature fixe contre laquelle vient en appui une première extrémité 31 de l'armature mobile 3.A
L'armature mobile 3 comprend, depuis sa première extrémité 31, un tronçon magnétique 32, se développant parallèlement à la première branche 1a de l'armature fixe 1 en venant en regard de la première extrémité 21 du noyau magnétique 2, et structuré de façon à être attiré par le noyau magnétique 2 lorsque celui-ci conduit un champ magnétique généré par la bobine de commande 5 que l'on a alimentée en énergie électrique. Le tronçon magnétique 32 a la forme générale d'une barre, ayant une face active 33 orientée vers le noyau magnétique 2, et ayant une face de fixation 34 orientée à l'opposé du noyau magnétique 2. La face de fixation 34 comporte, dans une zone située entre la première extrémité 31 de l'armature 3 et la première extrémité 21 du noyau magnétique 2, un ergot de positionnement 35.The
L'armature fixe 1 comprend un matériau ferromagnétique apte à conduire un champ magnétique généré par la bobine de commande 5 dans le noyau magnétique 2. L'armature mobile 3 comprend elle-même, dans son tronçon magnétique 32, une matière ferromagnétique, et referme ainsi le champ magnétique généré dans le noyau magnétique 2.The fixed
Dans le mode de réalisation illustré, constituant un relais électromécanique à la tension commandée relativement faible (de quelques volts à quelques dizaines de volts), le tronçon de contact 6 prolonge le tronçon magnétique 32 de l'armature mobile 3, et s'étend au-delà du tronçon magnétique 32 de l'armature mobile 3, à l'écart de la première extrémité 31 de l'armature mobile 3, jusqu'à une extrémité libre de contact 7 qui se trouve en regard du contact de travail fixe 4, lui-même solidaire de la carcasse de bobine 51.In the illustrated embodiment, constituting an electromechanical relay with a relatively low controlled voltage (from a few volts to a few tens of volts), the
Le tronçon de contact 6, dans le mode de réalisation illustré, comprend une lame ressort 61, sous forme d'une bande plate réalisée en alliage bronze/béryllium, qui présente l'avantage de bonnes propriétés élastiques et de bonnes propriétés de conduction électrique. La lame ressort 61 est fixée, selon l'une de ses deux faces principales, sur la face de fixation 34 de l'armature mobile 3, en une zone intermédiaire de fixation située entre la première extrémité 31 articulée et l'extrémité libre de contact 7 de la lame ressort 61. Pour cela, à titre d'exemple non limitatif, dans ce mode de réalisation particulier, la lame ressort 61 comporte une lumière de positionnement 62 dans laquelle est engagé en force l'ergot de positionnement 35 qui fait saillie de la face de fixation 34 de l'armature mobile 3.The
La lame ressort 61 se prolonge, au-delà de ladite zone intermédiaire de fixation, à l'écart de l'extrémité libre de contact 7, par un tronçon en arc 64 suivi d'un tronçon longitudinal 65 généralement parallèle à la deuxième branche 1b de l'armature fixe 1 et à laquelle il est fixé avec interposition d'une fiche commune 8 formant l'une des bornes du circuit électrique de puissance du relais électromécanique. Par cette disposition, la lame ressort 61 constitue des moyens de rappel élastiques 9 de l'armature mobile 3.The
Du fait de son appui par sa première extrémité 31 sur la seconde extrémité 1c de l'armature fixe 1, et du fait de son maintien par les moyens de rappel élastiques 9, l'armature mobile 3 est articulée par sa première extrémité 31 selon des moyens de charnière constitués par la seconde extrémité 1c de l'armature fixe 1, et peut ainsi pivoter entre un état de repos illustré sur la
L'extrémité libre de contact 7 du tronçon de contact 6 est munie d'un patin de contact 71 en un matériau conducteur de l'électricité et présentant de bonnes propriétés anti-usure. De même, le contact de travail fixe 4 est formé d'un patin fixe 41 en un matériau conducteur de l'électricité et présentant de bonnes propriétés anti-usure. Le patin fixe 41 est solidarisé à une fiche de travail 10 constituant la seconde borne de connexion du circuit de puissance du relais électromécanique.The
Dans le mode de réalisation illustré, une butée de repos 11 limite le déplacement de l'extrémité libre de contact 7 à l'écart du contact de travail fixe 4.In the illustrated embodiment, a
On considère maintenant plus spécialement les moyens de fixation du noyau magnétique 2 sur l'armature fixe 1. À cet égard, comme illustré sur les
En réalité, avant réalisation de la soudure laser 23, lors du montage du relais électromécanique, la surface de fixation 1d est conformée pour permettre le libre coulissement axial du noyau magnétique 2. En pratique, on prévoit, entre la surface de fixation 1d et la surface latérale du noyau magnétique 2, un jeu initial compris entre 0.1 mm et 0.2 mm, avantageusement d'environ 0.15 mm. Après l'étape de réglage de position longitudinale du noyau magnétique 2 par rapport à la surface de fixation 1d selon la surcourse souhaitée, la soudure laser 23 comble ce jeu selon la surface de fixation 1d.In reality, before making the
Dans les modes de réalisation dans lesquels la surface de fixation 1d n'occupe pas la totalité de la section transversale de l'armature fixe 1, le jeu initial reste apparent entre le noyau magnétique 2 et la zone excédentaire de section transversale d'armature fixe 1.In embodiments in which the
Dans la réalisation illustrée sur les figures, la surface de fixation 1d est une surface d'extrémité de l'armature fixe 1, de sorte que le trajet du flux magnétique est le plus court entre le noyau magnétique 2 et l'armature fixe 1.In the embodiment illustrated in the figures, the fixing
En alternative, on peut concevoir une surface de fixation qui entoure tout ou partie du tronçon de seconde extrémité 22 du noyau magnétique 2, nécessitant alors une soudure périphérique plus étendue et plus longue à réaliser.As an alternative, it is possible to design a fixing surface which surrounds all or part of the
Dans l'état de repos illustré sur la
Dans l'état de travail illustré sur la
De la sorte, dans l'état de travail, le patin de contact 71 de l'extrémité libre de contact 7 est en appui contre le patin fixe 41 du contact de travail fixe 4 selon une force de travail déterminée essentiellement par les caractéristiques de raideur de la lame ressort 61, et par la longueur L et la quantité de flexion du tronçon de lame ressort 61 situé entre la zone intermédiaire de fixation et l'extrémité libre de contact 7.In this way, in the working state, the
La quantité de flexion du tronçon de lame ressort 61 dépend de la surcourse de rotation de l'armature mobile 3 jusqu'à venir en appui contre la première extrémité 21 du noyau magnétique 2. Pour apprécier cela, on considère maintenant la
On comprend que la course supplémentaire S, qui produit la flexion de la lame ressort 61 et la force de travail, dépend fortement de la position axiale du noyau magnétique 2 par rapport à l'armature fixe 1. Selon la présente invention, on peut ainsi réduire sensiblement la disparité dans les forces de travail et dans les tensions d'enclenchement d'une série de relais électromécaniques en assurant une fixation précise du noyau magnétique 2 sans induire de déformation sensible des pièces, et grâce à sa fixation par la soudure laser 23 sur la surface de fixation 1d de l'armature fixe 1.It will be understood that the additional stroke S, which produces the bending of the
Lors de la fabrication d'un tel relais électromécanique, on peut mettre à profit les dispositions particulières des moyens de fixation du noyau magnétique 2 sur l'armature fixe 1, non seulement pour assurer une fixation précise du noyau magnétique 2, mais en outre pour permettre un réglage précis de la position axiale du noyau magnétique 2 avant sa fixation. L'absence de déformation sensible des pièces lors de ce réglage permet de réduire très fortement les disparités de valeur des tensions d'enclenchement des relais.During the manufacture of such an electromechanical relay, it is possible to take advantage of the particular arrangements of the fixing means of the
Ainsi, la fabrication d'un relais électromécanique selon la présente invention peut comprendre les étapes illustrées sur les
Sur la
À partir de cette position illustrée sur la
A partir de cette position illustrée sur la
Dans cette position illustrée sur la
L'exécution de la soudure laser 23 peut être facilitée en prévoyant un cône d'entrée dans lequel peut pénétrer le rayon laser autour de l'extrémité du noyau magnétique 2. Le cône d'entrée peut être réalisé par un chanfrein sur le noyau magnétique 2, ou par un chanfrein à la fois sur le noyau magnétique 2 et à l'entrée du trou de l'armature fixe 1, ou par un chanfrein sur la seule armature fixe 1. La profondeur du cône peut être avantageusement d'environ 20 % de la longueur du tronçon de noyau magnétique qui pénètre dans l'armature fixe 1. L'angle de cône peut-être d'environ 20°.The execution of the
Les moyens particuliers de fixation du noyau magnétique 2 sur l'armature mobile 3 sont également applicables, en produisant les mêmes avantages, à une structure de relais électromécanique de plus forte puissance, capable de piloter des tensions de l'ordre de quelques dizaines de volts à quelques centaines de volts. Dans ce cas, on dissocie généralement le circuit magnétique et le circuit électrique, en reliant le tronçon de contact au tronçon magnétique par une entretoise électriquement isolante pour déporter le tronçon de contact à l'écart du circuit magnétique.The particular means of fixing the
La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après.The present invention is not limited to the embodiments which have been explicitly described, but it includes the various variations and generalizations contained within the scope of the following claims.
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