Brevet FR2195042A1 — publié le 19740301

L'invention est relative à un dispositif applicateur de force électromagnétique du genre comprenant un électro-aimant muni d'un circuit magnétique, dans lequel un entrefer rempli d'air est formé entre deux surfaces parallèles situées à une certaine distance l'une de l'autre, et une armature montée de manière à se déplacer dans cet entrefer suivant une direction parallèle à ces surfaces. Dans de tels dispositifs applicateurs de force, il est important d'assurer à l'armature une distance constante vis à-vis des surfaces parallèles précitées. Par exemple dans un dispositif où l'entrefer est annulaire et l'armature constituée par un anneau,toute excentricité de l'armature à l'intérieur de l'entrefer, entratnera l'application à l'armature d'une charge latérale qui aura tendance à augmenter l'excentricité. rendant ainsi le dispositif instable. L'invention a donc pour but de fournir un dispositif du genre décrit au préambule dans lequel cette difficulté se trouve au moins réduite. Dans un dispositif applicateur de force électromagnétique du genre décrit au préambule. conformément à l'invention, l'armature comporte un certain nombre de pièces séparées supportées, à une certaine distance l'une de l'autre. par un matériau non magnétique, les espaces situés entre ces pièces séparées s'étendant transversalement par rapport aux surfaces parallèles. Ainsi, dans un entrefer annulaire, l'armature peut comporter un certain nombre de segments séparés montés sur un support réalisé en un matériau non magnétique (mais pas nécessairement non conducteur). Selon une variante, l'armature peut comporter un certain nombre de fibres de matériau magnétique séparées, disposées radialement et liées l'une à l'autre par n'importe quelle matière adhésive appropriée, l'armature étant ainsi subdivisée à la fois circonférentiellement et axialement. Le but d'une telle subdivision de l'armature est d'empêcher l'établissement de circuits de flux magnétiques préférentiels à travers l'armature. de tels circuits pénétrant dans l'armature en un emplacement où l'armature est tout près d'une des surfaces et quittant l'armature en un emplacement, situé à une certaine distance, où l'armature est tout près de l'autre surface. L'invention peut aussi etre appliquée à des dispositifs utilisant une armature en forme de barre dans un entrefer à faces rectilignes. L'armature peut être subdivisée selon un feuilletage dont les plans sont perpendiculaires à la longueur de l'entrefer, ou selon des fibres s'étendant d'un bout à l'autre de l'entrefer. comme dans le cas du dispositif à entrefer annulaire. L'invention est expliquée plus en détail ci-après à l'aide de certains de ses modes de réalisation. pris à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente un mode de réalisation d'un dispositif applicateur de force électromagnétique conforme à l'invention. appliqué à un convertisseur de pression. - la figure 2 est une coupe fragmentaire de parties du dispositif applicateur de force de la figure 1, - la figure 3 est une vue en plan d'une armature du dispositif applicateur de force, - la figure 4 est un schéma électrique du convertisseur, - la figure 5 est une vue d'une variante de l'armature. - la figure 6 est une coupe fragmentaire, à plus grande échelle, suivant la ligne 6-6 de la figure 5 et - la figure 7 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation d'un dispositif applicateur de force électromagnétique conforme à l'invention. Le convertisseur représenté sur les figures 1 à 3 comporte un corps 10 qui est en fait réalisé en plusieurs parties. Sur le corps 10 est articulé un levier 11 qui est porté par une charnière 12, disposée à angle droit, du type à ressort à lame. Une extrémité du levier 11 est reliée, au moyen d'une mince patte flexible de métal 13. à un bras 14 qui est porté, sur une partie du corps 10. par une charnière 15. disposée à angle droit, du type à ressort à lame. Le bras 14 est fixé à une pièce d'extrémité 16 enfilée dans un soufflet flexible 17 tanche, en dépression. comportant à son extrémité opposée une autre pièce d'extrémité 18 montée sur le corps 10. Le soufflet 17 applique ainsi une force, dépendant de la pression du fluide qui entoure le soufflet, au levier il par l'intermédiaire de la patte 13 qui se trouve ainsi maintenue en tension par cette force. Des moyens capteurs. réalisés sous la forme d'un plateau de condensateur 19 fixé au bras 14 et disposé entre deux autres plateaux de condensateur 20 et 1 sont prévus pour capter la position du levier 11. L'agencement décrit jusqu'ici est exactement le même que celui décrit dans les demandes de brevet anglais nOS 8216/71, 8217/71 et 8218/71 au nom du même déposant. Le convertisseur comporte aussi un dispositif 22 pour appliquer une force électromagnétique. Ce dispositif comprend deux électro-aimants 23, 24 et deux armatures annulaires 25, 26 associées respectivement aux deux électro-aimants et montées sur un anneau porteur 27 en matériau non magnétique (par exemple du laiton) disposé sur le levier 11. L'électro-aimant 23 comporte une pièce de fer 28, constituant un noyau magnétique, qui présente un rebord 29 et une collerette 30 entourant le noyau, et deux enroulements 31, 32 montés sur le noyau. La surface d'extrémité 33 du rebord 29 et une surface intérieure 34 délimitent un entrefer annulaire, rempli d'air, dans lequel est disposée l'armature annulaire 25. Les surfaces 33 et 34 sont cylindriques et leur concentricité est assurée par l'insertion d'un anneau 35 en laiton ou en un autre matériau non magnétique. Le noyau de l'électro-aimant 23 est creux, comme le noyau correspondant de l'électro-aimant 24 qui est construit essentiellement de la même manière et porte des enroulements 36 et 37. Les deux électro-aimants sont assemblés au moyen d'un tube 38 qui traverse les deux noyaux et sont maintenus à la distance mutuelle requise dans le sens axial par une douille entretoise en laiton 39 interposée entre les deux rebords 29. Les deux armatures annulaires 25 et 26 sont en fer doux et sont fixées au moyen d'un adhésif époxy ou de toute autre manière à l'anneau porteur 27. Initialement chacun des anneaux 25 et 26 est un anneau complet, mais, après assemblage avec l'anneau porteur 27 chacun est fendu complètement par un certain nombre de traits de scie radiaux de manière à le subdiviser en un certain nombre de segments distincts. L'anneau porteur 27 est muni de rainures radiales, résultant de cette opération de sciage, mais cela n'a pas d'importance. Le circuit représenté sur la figure 4 est identique à celui représenté et décrit plus en détail dans les descriptions complètes des trois demandes de brevet anglais précitées. D'une manière générale toutefois on peut voir que le circuit comporte un pont en courant alternatif avec le plateau 19 qui forme, en combinaison avec les deux plateaux fixes 20 et 21, deux condensateurs variables constituant deux bras du pont. Le pont est complété par deux inductances 40 et 41 et est alimenté par un enroulement secondaire 42 d'un transformateur 43 dont l'enroulement primaire 44 est raccordé à un oscillateur 45.Le signal de sortie en courant alternatif du pont est appliqué à un amplificateur de courant alternatif 46 dont la sortie est reliée à un circuit redresseur et discriminateur de phase 47 qui est alimenté aussi, à titre de phase de référence, par un second enroulement secondaire 48 du transformateur 43. Le circuit 47 produit un signal de courant continu dont la valeur correspond au déséquilibre du pont, c'est-à-dire au déplacement du plateau 19 à partir d'une position de référence à mi-chemin entre les plateaux fixes 20 et 21. et dont la polarité dépend de la phase du signal de sortie du pont par rapport au signal d'entrée du pont, c'est-àdire de la direction de déplacement du plateau central 19 à partir de sa position de référence.En réalité, du fait que le soufflet 17 est en dépression, le plateau 19 est toujours maintenu au-dessus de sa position de référence comme on le voit sur les figures 1 et 4, de sorte qu'un signal de polarité négative est toujours obtenu à partir du circuit 47. Le signal de sortie du circuit 47 est appliqué à un amplificateur inverseur 49 qui produit un signal de sortie maximal positif lorsqu'il ne reçoit aucun signal d'entrée, c'est-à-dire lorsque le plateau 19 est dans sa position de référence et que le circuit en pont est équilibré. Le signal de sortie de l'amplificateur 49 est appliqué à la base d'un transistor n-p-n 50 dont l'émetteur est mis à la masse. Le collecteur du transistor 50 est relié, à travers les enroulements 32, 37 et une résistance 51 montée en série, à une borne d'alimentation positive 52. Une diode 53 est branchée en parallèle sur les deux enroulements, son anode étant reliée au collecteur du transistor 50. Les deux enroulements 31 et 36 sont montés en série avec un dispositif stabilisateur de courant 54 entre la borne 52 et la masse. Les deux enroulements 32, 37 sont connectés de telle manière que, en cours de fonctionnement, le courant qui les traverse augmente le flux dans un noyau d'électro-aimant mais diminue le flux dans l'autre noyau. En cours d'utilisation. des forces égales et opposées sont appliquées au levier 11 par l'action du courant constant qui traverse les enroulements 31 et 36. Lorsque le circuit en pont est équilibréaun courant maximal parcourt les enroulements 32 et 37 et une force nette maximale dirigée vers le bas est appliquée aux armatures annulaires 25 et 26. Lorsque le plateau 19 se déplace vers le haut, le courant qui traverse les enroulements 32 et 37 diminue et la force dirigée vers le bas s'exerçant sur l'armature diminue d'une manière correspondante.A l'état d'qui libre, le plateau 19 occupe une position telle que le courant à travers les enroulements 32 et 37 soit juste suffisant pour appliquer une force nette sur les armatures 25 et 26 de manière à équilibrer la force dirigée vers le bas appliquée à l'extré- mité opposée du levier 11 par le soufflet 17. Les couples de ces deux forces exercées sur le levier sont égaux et opposés. La force appliquée par le soufflet provient, d'une part, de la pression de l'air ou d'un autre fluide agissant sur la surface extérieure du soufflet et, d'autre part, de la déformation élastique du soufflet 17. En fait il y a une relation linéaire entre la pression du fluide sur le soufflet et le courant qui traverse les enroulements 32 et 37. Le signal de sortie du circuit est prélevé sur les bornes 56 et 57 aux extrémités opposées de la résistance 51.Dans une variante de réalisation, la pression du fluide est appliquée à l'intérieur du soufflet. La séparation des armatures annulaires 25, 26 en segments séparés empêche l'établissement de circuits circonférentiels de flux dans les armatures, dans le cas où celles-ci seraient disposées excentriquement par rapport à l'entrefer. Dans la variante de réalisation représentée sur les figures 5 et 6, chaque anneau 125 est composé d'un certain nombre de courtes longueurs de fil de fer doux 125a disposées radialement et liées l'une à l'autre par une matière adhésive appropriée 125bu par exemple une résine époxy. De cette manière l'anneau est subdivisé en zones, de matériau magnétique, situées à une certaine distance les unes des autres qui sont séparées à la fois circonférentiellement et axialement. Cette disposition permet non seulement l'excentricité de l'anneau. mais encore son basculement. Le dispositif représenté sur la figure 7 comporte un électro-aimant 200 à noyau magnétique 201 ayant dans l'ensemble la forme d'un fer à cheval et présentant des pièces polaires 201a et 201b à faces parallèles espacées, délimitant un entrefer, et un enroulement 202 disposé sur le noyau. Une armature 203 peut se déplacer dans l'entrefer et est supportée par des moyens (non représentés ici) qui permettent un tel déplacement, dans le sens de la longueur de l'entrefer.L'armature comprend un certain nombre de tôles de fer doux, carrées, constituant un feuilletage, séparées par un matériau non magnétique. par exemple une résine synhétique. Des circuits magnétiques conducteurs de flux ne peuvent ainsi s'établir suivant la longueur de l'armature et aucun couple n'est appliqué à la longueur de l'arma turne. si celle-ci n'est pas exactement parallèle aux surfaces polaires. D'une manière analogue, l'armature 203 peut être constituée par des morceaux de fil de fer doux dirigés perpendiculairement aux surfaces polaires et liés l'un à l'autre. Cette disposition empêche qu'un couple appréciable soit appliqué à l'armature, si celle-ci tourne d'un petit angle autour de son axe longitudinal. Il y a lieu de noter que ce n'est pas le but de l'invention d'empêcher la formation de courants de Foucault, ce pourquoi il est usuel de feuilleter les noyaux de fer des appareils électromagnétiques. Le matériau qui sépare les parties magnétiques peut être conducteur de l'électricité, sans que cela empêche d'obtenir les résultats recherchés. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spé- , cialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif applicateur de force électromagnétique du genre comprenant un électro-aimant muni d'un circuit magnétique, dans lequel un entrefer rempli d'air est formé entre deux surfaces parallèles situées à une certaine distance l'une de l'autre, et une armature montée de manière à se déplacer dans cet entrefer suivant une direction parallèle à ces surfaces, lequel dispositif est caractérisé en ce que l'armature comporte un certain nombre de pièces séparées supportées, à une certaine distance l'une de l'autre, par un matériau non magnétique. les espaces situés entre ces pièces séparées s'étendant transversalement par rapport aux surfaces parallèles. 2. Dispositif selon la revendication 1. caractérisé en ce que l'entrefer est annulaire et que l'armature comporte un certain nombre de segments séparés montés sur un support en matériau non magnétique. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support est réalisé en laiton. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'ensemble de l'arn.ature et du support est formé en fixant par un moyen adhésif ou par collage un anneau de matériau magnétique sur le support et en découpant des fentes radiales dans le support et dans l'anneau de manière à séparer ce dernier en segments. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entrefer est annulaire et l'armature formée d'un certain nombre de fibres séparées de matériau magnétique dirigées radialement et liées l'une à l'autre par une matière adhésive appropriée. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entrefer est à faces rectilignes et l'armature formée par un certain nombre d'éléments plats, constituant un feuilletage, dont les plans sont perpendiculaires à la longueur de l'entrefer. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entrefer est à faces planes et l'armature formée d'un certain nombre de fibres magnétiques dirigées perpendiculairement aux surfaces du circuit magnétique et sont liées l'une à l'autre par une matière adhésive appropriée.