Brevet FR2001315A1 — publié le 19690926

la présente invention concerne les organes de manoeuvre électromagnétiques et vise notamment un tel organe remarquable en ce que l'effet des forces de recul est minimisé. Par "organe de manoeuvre électromagnétique" on entend dans 5 la présente description un instrument comportant un élément de manoeuvre mobile qui se déplace du fait de l'apparition d'un ou de plusieurs champs électromagnétiques très intenses» l'élément de manoeuvre peut être accouplé, pour le manoeuvrer, à tout type convenable de mécanisme ou d'outil, par exemple commutateur, vanne, 10 riveteuse ou marteau. "On organe de manoeuvre électromagnétique peut comporter un enroulement qu'une impulsion à très haute intensité traverse pour engendrer un champ magnétique intense, l'élément de manoeuvre présente au mo4.ns un tronçon en matériau conducteur situé tout 15 près de l'enroulement. Quand une impulsion de courant traverse l'enroulement pour engendrer un champ magnétique transitoire, du courant est induit dans le tronçon conducteur de l'élément de manoeuvre, ce qui provoque une interaction entre ce courant induit et le champ magnétique et engendre ainsi, entre l'enroulement et 20 l'élément de manoeuvre, une force répulsive qui varie avec l'intensité du champ magnétique. En conséquence, l'élément de manoeuvre et l'enroulement sont "brusquement et fortement sollicités à l'opposé l'un de l'autre, ce qui imprime à l'élément de manoeuvre le déplacement voulu pour qu'il exerce la fonction désirée. 25 Des organes de manoeuvre électromagnétiques de ee genre peu vent être satisfaisants à bien des fins. Toutefois, pour certaines applications, par exemple lorsqu'il s1agit d'organes tenus à la main (tels que marteaux et riveteuses automatiques), le recul imprimé à l'enroulement lors du déplacement de l'élément de manoeu-30 vre peut être intolérable. Un recul excessif peut par exemple rendre difficile ou impossible le maintien manuel d'un organe de manoeuvre électromagnétique. Si l'on absorbe le recul en rendant l'enroulement mobile et en amortissant son mouvement, les conducteurs électriques et conduits de réfrigérant desservant l'enrou-35 lement risquent de subir une usure excessive. la présente invention a pour objet un organe de manoeuvre électromagnétique à structure perfectionnée, dans lequel les forces de recul sont efficacement absorbées sans que les conducteurs électriques et conduits de réfrigérant subissent une usure exces-40 sive. 69 01972 2 2001315 les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront d'ailleurs à la lecture de la description qui va suivre en référence au dessin annexé, sur lequel : la figure 1 est une vue de profil en coupe d'un modèle par-5 ticulier d'organe de manoeuvre électromagnétique réalisé suivant l'invention, et la figure 2 est une vue de profil en coupe illustrant une variante de l'invention. D'une manière très générale, l'organe de manoeuvre électro-10 magnétique suivant l'invention comprend un enroulement primaire 11, porté par un moyen 12, et un secondaire 13 porté par un moyen 14 de manière à être mobile par rapport au primaire, le secondaire est disposé assez près du primaire pour qu'un courant y soit induit lors de l'excitation du primaire. Un élément de ma-15 noeuvre 16 présente un tronçon conducteur 17 assez voisin du secondaire pour être repoussé à l'opposé de ce dernier l&rs de l'excitation du primaire. ïïn dispositif amortisseur 18 est prévu pour amortir le mouvement du secondaire. En examinant plus en détail la figure 1, on voit que 1'orga-20 ne de manoeuvre électromagnétique qu'elle représente à titre d'exemple est un marteau électromagnétique utilisable pour enfoncer des clous. Ce marteau comporte une envëbppe extérieure formée d'un tronçon principal 21, de forme générale cylindrique, fermé à une extrémité, et d'un tronçon de fermeture antérieur 22, 25 de forme générale tronconique, boulonné par sa base sur l'extrémité ouverte du tronçon principal, grâce à des brides complémentaires 23. le tronçon principal de l'enveloppe présente à une extrémité une poignée 24 venue de moulage. Il présente aussi un bossage 26 auquel est fixée une seconde poignée 27. Une ouvertu-30 re 28 est ménagée axialement dans l'extrémité fermée du tronçon d'enveloppe principal à une fin qu'on exposera plus loin. Une ouverture axiale 29 est aussi ménagée au centre du tronçon de fermeture antérieur 22 de l'enveloppe, à une fin qu'on exposera également plus loin. 35 le primaire 11 est logé dans le tronçon principal 21 et com porte une série de spires, enroulées sur un noyau de support 12, en matériau conducteur, présentant dans sa surface une gorge hélicoïdale 31 de réception des spires de l'enroulement, le noyau de support présente un interstice ou fente (non représenté) afin 40 àe ne pas établir un court-circuit, le noyau 12 de support du 69 01972 3 2001315 primaire est noyé dans un revêtement annulaire 32, en isolant convenable tel que résine époxyde. Le revêtement 32 est fixé à la face intérieure de l'enveloppe 21-22 pour être soutenu par elle. En conséquence, le primaire 11 présente un montage fixe 5 dans l'enveloppe. Des connexions, non représentées, desservant le primaire 11 sont reliées à une extrémité d'un câble 33 qui traverse un passage convenable, non représenté, ménagé dans la poignée 27. le câble 33 peut aussi contenir des conduits souples permettant de faire circuler dans le revêtement 32 du réfrigé-10 rant destiné à refroidir le primaire 11. A la poignée 27 est in-• corporée une gâchette 35 permettant de mettre le marteau électromagnétique en marche comme on l'exposera plus loin. Tel que représenté sur la figure 1, le secondaire 13 est disposé dans l'espace défini par le noyau de support 12 et est 15 formé par un cylindre creux, en matériau conducteur, qui présente près de son extrémité avant un tronçon épaissi 34. De secondaire présente un interstice ou une incision 36, qui peut demeurer vide ou être rempli d'un isolant convenable, évitant que le secondaire établisse un court-circuit. L'extrémité arrière du se-20 condaire 13 est disposée dans un évidement annulaire 37, ménagé . à la périphérie d'un disque en isolant 38 qui repose contre le dispositif amortisseur 18 d'une manière qu'on décrira ci-après. L'élément de manoeuvre 16 est disposé à l'extrémité avant du secondaire 13i coaxialement à ce dernier, et présente une fa-25 ce avant sensiblement tronconique. Dans sa face arrière est ménagé un évidement axial 41 destiné à rendre sa masse sensiblement inférieure à celle du secondaire 13» pour un motif qu'on exposera ci-dessous. Le tronçon conducteur 17 de l'élément.de manoeuvre 16 est un disque évidé en son centre, qui entoure l'é-30 videment 41 dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'élément 1 & Le secondaire 13 est garni en face du disque 17 d'une couche d'isolant 42. Un tronçon cylindrique 43 formant marteau s'étend suivant l'axe de l'élément de manoeuvre 16 et ressort à travers l'ouverture 29 ménagée dans le tronçon avant 22. La pointe du 35 marteau présente un évidement 44 dans lequel on peut emprisonner la tête d'un clou, ce qui facilite la mise de l'organe de manoeuvre dans le prolongement du clou, ainsi que l'enfoncement de ce dernier. tJn ressort à boudin 46 s'étend entre l'extrémité arrière de 40 l'enveloppe 21-22 et le disque 38 et demeure comprimé pour sol 69 01972 4 200 T 315 liciter ce disque vers l'extrémité arrière du secondaire 13 (vers la gauche sur la figure 1). Un second ressort 47 agissant sur le secondaire part d'un évidement annulaire 48 ménagé dans le tronçon avant 22 de l'enveloppe et porte contre la face avant 5 de l'élément de manoeuvre 16. le ressort 47 est maintenu comprimé pour solliciter l'élément de manoeuvre vers le tronçon élargi 34 du secondaire 13. l'isolation électrique est assurée par la couche d'isolant 42. la force exercée par le ressort 46 est supérieure à celle qu'exerce le ressort 47, de sorte que les élé-10 ments de l'organe de manoeuvre occupent normalement les positions représentées sur la figure 1 quand le primaire 11 n'est pas excité. Pour amortir le mouvement imprimé au secondaire 13 pendant fonctionnement de l'appareil, on prévoit le dispositif amortis-15 seur 18. Ce dispositif comporte le ressort de secondaire 46, ainsi qu'un dash-pot comprenant un cylindre rempli de fluide 51» un piston 52 et une tige de piston 53 accouplant le piston 52 au disque 38. le cylindre 51 est soutenu dans l'ouverture 28 du tronçon d'enveloppe principal 21. 20 lorsqu'on doit faire fonctionner l'organe de manoeuvre électromagnétique montré sur la figure 1, on applique une impulsion de courant au primaire 11. Cette impulsion de courant peut provenir de toute source convenable. Par exemple, tm groupe générateur d'impulsions satisfaisant, non représenté, peut compor-25 ter un banc de condensateurs qui est chargé par un montage reè. dresseur haute tension convenable et qui se décharge brusquement à travers un commutateur, tel que batterie d'ignitrons. lorsqu'on excite le primaire 11 en lui appliquant une impulsion de courant intense, il engendre un champ magnétique 30 transitoire très intense. Ce champ magnétique est mis en forme par le secondaire sous l'action du courant qu'il y induit, le champ magnétique résultant présente des lignes de force qui traversent le centre creux du secondaire 13 et entourent tant ce secondaire que le primaire, comme illustré en traits interrompus 35 56 sur la figure 1. le champ engendré par le secondaire induit du courant dans le tronçon conducteur 17 de l'élément de manoeuvre 16, immédiatement juxtaposé au secondaire 13. Par interaction entre ce courant induit et le champ magnétique, le secondaire et l'élément 40 de manoeuvre subissent une force répulsive qui varie avec l'in 69 01972 5 2001315 tensité du champ magnétique, l'élément de manoeuvre et le secondaire sont donc fortement sollicités à l'opposé, l'élément de manoeuvre tendant à se déplacer vers la gauche et le secondaire vers la droite sur la figure 1. Grâce à cet effet, le marteau 5 43 est chassé contre le clou, logé dans 1'évidement 44, pour 1'enfoncer. lu fait que l'élément de manoeuvre 16a une masse très inférieure à celle du secondaire 13, l'énergie cinétique qui lui est imprimée est plus grande (l'énergie cinétique imprimée à deux 10 corps étant inversement proportionnelle aux masses respectives). On améliore ainsi le rendement et on réduit dans une certaine mesure le recul qu'il faut faire absorber par le reste de l'organe de manoeuvre électromagnétique. l'énergie cinétique imprimée au secondaire 13 sous l'action ? 15 de l'impulsion de courant qui traverse le primaire 11 entraîne le secondaire vers la droite sur la figure 1. Cette énergie est absorbée par le dispositif amortisseur 18, formé par le ressort * 46 et par le dash-pot 51-52. l'énergie imprimée à l'enveloppe 21-22, et par conséquent à l'opérateur qui tient l'organe de ma-20 noeuvre, est minimale. Après absorption de cette énergie, le . ressort 46 restitue aux organes les positions représentées, à 1'encontre du ressort 47 et de la résistance qui s'exerce sur le piston 52 du dash-pot. le primaire 11 ne subissant aucune force axiale, aucun effort ne s1exerce directement sur l'enveloppe 21-25 22, de sorte qu'il est plus facile à l'opérateur de maintenir l'appareil. la figure 2 illustre une variante de l'invention, l'appareil qu'elle représente à titre d*exemple est aussi un marteau électromagnétique, dont les éléments jouant sensiblement les mê-30 mes rôles que ceux décrits à propos de la figure 1 portent les mêmes références numériques, majorées de 100. Suivant la variante illustrée par la figure 2, le primaire fixe 111 demeure coaxial du secondaire mobile 113, mais est logé à l'intérieur de ce secondaire, le revêtement isolant 132 n'a 35 pas la même forme que sur la figure 1 et constitue un support de forme générale cylindrique qui s'étend axialement dans l'enveloppe 121-122. le secondaire 113 peut coulisser axialement à va-et-vient quand l'appareil fonctionne pour entraîner l'élément de manoeuvre 116. les forces de recul imprimées au secondaire 40 113 sont absorbées par le dispositif amortisseur 118 qui ne com 01972 6 2001315 porte, suivant cette variante, qu'un simple ressort à boudin 146. Toutefois, on pourra éventuellement incorporer à l'appareil un moyen convenable d'absorption d'énergie tel que dash-pot. Bien qu'on se soit référé pour la décrire à des marteaux électromagnétiques, l'invention n'est pas limitée à de tels outils ni même à des outils tenus à la main. C'est ainsi qu'on pourra l'appliquer à des agencements fixes dans lesquels il est désirable de minimiser le recul d'un organe de manoeuvre électromagnétique. Comme mentionné plus haut, ces agencements peuvent être ceux commandant la manoeuvre de vannes, commutateurs, etc. On voit donc que l'invention offre un organe de manoeuvre électromagnétique perfectionné dans lequel le recul est minimisé. Du fait que le primaire 11 ou 111 est fixe par rapport à l'enveloppe, on évite une usure excessive des conducteurs électriques ou des conduits de réfrigérant. De plus, en donnant aux enroulements la structure générale indiquée, on en facilite la fabrication et on en améliore la durée probable de service. Bien entendu, l'homme de l'art pourra apporter aux modes de réalisation décrits diverses modifications et variantes, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. 69 01972 7 2001315 REVENDICATIONS « " 1 - Organe de manoeuvre électromagnétique comprenant un primaire, un moyen de support de ce primaire, tin secondaire, un support assurant le montage mobile du secondaire par rapport au 5 primaire, le secondaire étant en relation d'induction avec le primaire, un élément de manoeuvre comportant tin tronçon conducteur, mis en relation d'induction avec le secondaire de manière à être repoussé par rapport à ce secondaire quand le primaire est excité, et un dispositif accouplé au support du secondaire pour en 10 amortir le mouvement. 2 - Organe de manoeuvre électromagnétique selon la revendication 1, comportant une enveloppe, par rapport à laquelle le moyen de support du primaire maintient le primaire en position fixé. 15 5 - Organe de manoeuvre électromagnétique selon l'une quel conque des revendications 1 et 2, dans lequel le primaire et le secondaire sont coaxiaux. 4 - Organe de manoeuvre électromagnétique selon la revendication. 3, dans lequel le secondaire est situé à l'intérieur du 20 primaire, et l'élément de manoeuvre est situé dans le prolonge-* ment du secondaire et a une masse inférieure à celle du secondaire . 5 - Organe dé manoeuvre électromagnétique selon la revendication 3, dans lequel le primaire est situé à l'intérieur du 25 secondaire, l'élément de manoeuvre étant situé dans le prolongement du secondaire. 6 - Organe de manoeuvre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le secondaire et l'élément de manoeuvre sont élastiquement sollicités l'un vers l'autre. 30 7 - Organe de manoeuvre électromagnétique selon la reven dication 6, dans lequel ledit dispositif amortisseur du secondaire comprend un dash-pot.