Brevet FR2172879A1 — publié le 19731005

La présente invention concerne les dispositifs permettant de détecter la rotation d'un corps par rapport à un autre et plus particulièrement les dispositifs permettant de détecter les rotations des disques des compteurs d'électricité. On cannait des dispositifs permettant de détecter des rotations de corps mobiles autour d'un axe. Ces dispositifs comprennent une pièce aimantée solidaire ou liée à 11 axe, entraînant en rotation le corps mobile, et un détecteur de flux magnétique fixé sur le support par rapport auquel le corps mobile est entraîné en rotation. Lorsque le corps mobile est en rotation, il entraîne l'aimant dans la même rotation, et comme le détecteur magnétique est disposé au voisinage de la trajectoire de l'aimant, il détecte des variations de flux magnétique. La détection de ces variations de flux magné- tique permet de détecter la rotation du corps sur lequel est fixé l'aimant. C'est ainsi que l'on peut à partir des informations données par le détecteur, déterminer plusieurs paramètres comme par exemple le nombre de tours effectués par la pièce pendant un temps déterminé, sa vitesse de rotation et éventuellement ses accélérations angulaires. Pour obtenir un tel dispositif de détection fiable et surtout qui n'apporte pas de perturbation sur la rotation de la pièce mobile, il est nécessaire que l'aimant, qui est solidaire ou lié à l'axe de rotation de la pièce mobile, ne crée pas d'une part, de couples antagonistes s'opposant à la rotation de la pièce mobile, et d'autre part, de balourd susceptible de perturber la vitesse de rotation du corps mobile, méme si le couple d'entraSnement de ce dernier est très faible. Pour éviter en partie le balourd, l'aimant peut être logé dans un berceau fixé directement sur l'axe de rotation de la pièce mobile, une partie de ce berceau faisant contre-poids à celui de l'aimant. Néanmoins ce dernier montage qui est l'un des plus simples de tous ceux connus, présente des inconvénients qui sont d'une part un prix de revient important car il est nécessaire d'apporter un soin tout particulier à l'usinage de ces pièces pour éviter le balourd, et, d'autre part la création de couples s'opposant à la rotation de la pièce mobile, en effet lorsque la pièce mobile est en rotation et qu'elle entrasse l'aimant, ce dernier peut passer à proximité de pièces magnétiques et créer, avec celles-ci des couples antagonistes qui s'opposent de façon irrégulière à la rotation de la pièce ce qui a pour conséquence de modifier sa vitesse de rotation0 La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et de réaliser un dispositif permettant de détecter la rotation d'un corps par rapport àunautre, d'un prix de revient extremement faible et surtout qui ne crée aucune perturbation sur la rotation du corps qu'il dsit détecter. La présente invention a pour objet un dispositif permettant de détecter la rotation d'un premier corps tournant autour d'un axe, par rapport à un second, comprenant au moins un aimant solidaire dudit premier corps, et des moyens pour détecter en au moins un point dudit second corps des variations de flux magnétique lorsque ledit aimant est entraîné en rotation par ledit premier corps, caractérisé par le fait que, ledit aimant est constitué par une pièce annulaire délivrant un flux magnétique uniforme, ladite pièce étant fixée audit premier corps de façon à entourer ledit axe de rotation, et que la direction d'aimantation de ladite pièce soit sensiblement parallèle audit axe de rotation, le dispositif comprenant en outre des moyens pour créer une variation dans au moins une partie du flux magnétique délivré par ladite pièce annulaire. D'autres avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description suivante donnée en regard du dessin annexé à titre illustratif mais nullement limitatif dans lequel la fig. 1 représente une forme de réalisation d'un dispositif selon l'inveation,dans une application particulière à la détection de la rotation d'un disque constituant une partie d'un compteur d'électricité, et, les fig. 2 et 3 deux formes particulières de réalisation d'un dispositif selon l'invention. la figure 1 représente une mise en oeuvre d'un dispositif de détection de la rotation d'un disque 1 d'un compteur d'électricité non représenté dans son ensemble, pour la simplification du dessin. Le disque 1 est monté sur un arbre 2 pouvant tourner dans deux paliers 3 et 4 qui sont généralement solidaires du bâti du compteur. Le disque 1 passe dans l'entrefer 5 du circuit magnétique d'éléments moteuzstrès schématiquement représentés en 6 et 7. Lorsque le courant électrique passe dans le compteur le disque 1 effectue un nombre de rotations/est proportionnel à la quantité d'énergie traversant le compteur. Il est donc necessaire de détecter la rotation du disque et de plus de compter le nombre de tours de celuici.Le dispositif permettant de détecter la rotation du disque 1 comprend une pièce annulaire 8 aimantée de préférence constituée d'une couronne cylindrique, solidaire de l'arbre 2 et montée sur -celui-ci de façon à ce qu'elle entoure l'arbre mais de préférence centrée sur l'axe de rotation de cet arbre. La direction d'aimantation de la pièce annulaire 8 est perpendiculaire aux deux faces planes 9 et 10 de cette pièce de façon que cette direction soit sensiblement parallèle à l'axe 11 autour duquel sont animés d'un mouvement de rotation le disque 1 et l'arbre 2. Ainsi disposée sur l'arbre 2, la pièce annulaire 8 délivre un flux magnétique uniforme sur toute la périphérie.Cette pièce aimantée peut outre réali sée avantageusement dans un matériau à grand champ coercitif tel qutune ferrite anisotrope, ce qui lui assure notamment une grande insensibilité aux champs démagnétisants extérieurs. Le dispositif comprend en outre, des moyens pour créer au moins une variation dans une partie du flux magnétique uniforme délivré par la pièce 8. Dans le cas du dispositif illustré sur la figure 1, ces moyens sont constitués par un écran magnétique t2 solidaire de la pièce 8 permettant ainsi de shunter au moins une partie d flux magnétique délivré par la pièce aimantée 8. Cet écran magnétique 12 peut Entre constitué par exemple par une plaque nmaté;îau magnétique comme de l'acier doux, cette plaque étant fixée sur une partie de la tranche 13 de la pièce annulaire 8, permet d'absorber partiellement le flux magnétique délivré par la partie de la pièce annulaire aimantée qui se trouve sensiblement en regard de cette plaque.Enfin le dispositif comprend des moyens pour détecter en au moins un point du båti du compteur des variations de flux magnétique. Ces moyens peuvent être constitués par exemple par une bobine permettant de mesurer des variations de flux magnétique et délivrant à ses bornes un signal électrique proportionnel aux variations de flux, ou par une sonde de Hall, ou alors, plus simplement comme représenté sur la figure par un interrupteur 14 à lames souples assurant 11 ouverture ou la fermeture d'un circuit pouvant comprendre plusieurs éléments électroniques, connus en eux-mmes et représenté schématiquement en 15,pérmettant par exemple de compter le nombre de fois où le circuit a été coupé ou fermé. Cet interrupteur 14 est fixé au bâti du compteur, de telle sorte qu'il soit à proximité de la pièce annulaire aimantée 8. Avantageusement cet interrupteur est constitué d'une ampoule sous vide 18 enfermant deux lames ou lamelles 16 et 17 fixées à sa paroi. Ces lames peuvent venir en contact l'une de l'autre sous l'action d'une légère force magnétique. Ces deux lamelles 16 et 17 traversent de façon étanche la paroi de l'ampaEle et la partie extérieure à l'ampoule de ces lamelles constituent les bornes de l'interrupteur qui peuvent être connectées aux bornes correspondantes des éléments électroniques du circuit dans lequel est placé l'interrupteur. Pour éviter que le flux magnétique, qui n1 est pas shunté par l'écran 12, varie lorsque par exemple la pièce annulaire est soumise à des variations de température, le dispositif comprend avantageusement une pièce intermédiaire 19 interposée entre la pièce annulaire 8 et l'écran 12 permettant de compenser les variations du flux magnétique de la pièce annulaire 8, cette pièce intermé- diaire étant par exemple un alliage thermomagnétique tel que du ferronickel ou cupronickel. Le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus est le suivant lorsque le disque 1 est entraîné en rotation, il entrain de même 11 ensemble pièce annulaire 8, écran 12 et pièce intermédiaire 19. Quand la position du disque est telle que : entre l'interrupteur 14 et la pièce annulaire 8 ne se trouve pas l'écran 12, les lames 16 et 17 de l'interrupteur sont soumises au maximum de flux magnétique délivré par la pièce aimantée 8 et ce flux magnétique se referme par le circuit de moindre reluctance constitué par les deux lames 16 et 17 pour créer sur celles-ci deux forces de sens opposé, qui permettent d'amener au contact l'une de l'autre les deux lames et donc de fermer l'interrupteur.Par contre quand la position du disque est telle que : entre l'interrupteur 14 et la pièce 8 se trouve l'écran 12, une portion du flux magnétique, déli- vré par la partie de la pièce annulaire qui se trouve substantiellement en regard de l'écran, est shuntée par l'écran 12 et le flux non shunté à une valeur inférieure à celle qui est nécessaire pour amener au contact les deux lames 16 et 17 de l'interrupteur 14 etdonc l'interrupteur s'ouvre. Ainsi en étudiant les différents états de l'interrupteur, il peut être déterminé si le disque a subi au moins une rotation d'un tour. il est même possible en comptant le nombre de fois que l'interrupteur est passé par un état et est revenu à son état initial de connattre le nombre de tours effectués par le disque c'est-àdire l'énergie totale enregistrée par le compteur. On peut aussi déterminer la vitesse de rotation de ce disque et même son accélération angulaire. il est bien évident que lton peut augmenter la précision de la détection en disposant une pluralité d'écrans magnétiques répartis de façon uniforme, à la périphérie de la pièce annulaire 8. On voit donc apparattre les avantages principaux d'un tel dispositif qui sont, outre sa facilité de réalisation,d'une part, le peu de risque de balourd puisque la pièce annulaire portée par la partie mobile peut être totalement de révolution et,d'autre part l'absence de couples antagonistes s'exercent sur le disque puisque le flux magnétique total délivré, présente une répartition presque totalement uniforme sur toute la périphérie de la pièce annulaire 8, la seule faible variation de ce flux se trouvant au niveau de lté- cran 12,donc aucune action tangentielle sur le mouvement de rotation du disque par interaction sur les pièces magnétiques qui sont au voisinage de la pièce annulaire aimantée. La figure 2 représente vue en coupe une variante de realisa- tion du dispositif selon l'invention dans laquelle l'écran magnétique 20 a une largeur, suivant la direction d'aimantation de la pièce annulaire 21, plus grande que celle de l'épaisseur de cette pièce 21 pour capter éventuellement plus de flux magnétique. Dans cette variante, la pièce annulaire 21 est montée sur l'arbre 22, quand celui-ci est en matériau aimantable, par l'intermédiaire d'une bague 23 en matériau amagnétique. Dans tous les modes de réalisation décrits ci-dessus, les moyens pour créer une variation du flux magnétique délivré par la pièce annulaire permettent de shunter une partie du flux magnétique délivré par celle-ci. il est aussi possible d'obtenir une variation en renforçant localement le flux produit par la pièce annulaire aimantée. Le dispositif comprend alors, disposées sur la pièce annulaire aimantée, des pièces polaires qui concentrent le flux et augmentent localement ainsi la valeur du flux magnétique délivré par l'aimant annulaire. Ce dispositif, illustré sur la figure 3, comprend une pièce annulaire aimantée 24 montée sur un arbre 25 et deux petites masses polaires 26 et 27 en matériau magnétique doux, situées de part et d'autre de la pièce annulaire 24. Dans ce mode de réalisation, les lames de l'interrupteur sont alors uniquement mises en contact quand les épanouissements polaires 27 et 28 sont en regard de l'interrupteur. Bien entendu il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits ci-dessus mais que toutes variantes ayant même principe et meme objet que les dispositions sus indiquées rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS. 1/ Dispositif permettant de détecter la rotation d'un premier corps tournant autour d'un axe par rapport à un second, comprenant au moins un aimant solidaire dudit premier corps et des moyens pour détecter en au moins un point dudit second corps des variations de flux magnétique lorsque ledit aimant est entraîné en rotation par ledit premier corps, caractérisé par le fait que, ledit aimant est constitué par une pièce annulaire délivrant un flux magnétique uniforme, ladite pièce étant fixée audit premier corps de fa çon à entourer ledit axe de rotation, et que la direction d'aimantation de ladite pièce soit sensiblement parallèle audit axe de rotation, le dispositif comprenant en outre des moyens pour créer une variation dans au moins une partie du flux magnétique délivré par ladite pièce annulaire. 2/ Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que lesdits moyens pour créer au moins une variation dans une partie du flux magnétique délivré par ladite pièce annulaire sont constitués par au moins un écran magnétique solidaire de ladite pièce pour shunter partiellement le flux magnétique délivré par la partie de ladite pièce se trouvant à proximité dudit écran. 3/ Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que lesdits moyens pour créer au moins une variation dans une partie du flux magnétique délivré par ladite pièce annulaire sont constitués par au moins une masse polaire solidaire de ladite pièce annulaire pour renforcer localement le flux magnétique délivré par la partie de ladite pièce annulaire se trouvant à proximité de ladite masse polaire 4/ Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que ladite pièce annulaire est constituée par une couronne cylindrique contrée sur ledit axe. 5/ Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par le fait que ledit écran est constitué par une plaque courbe disposée contre une partie de la paroi latérale de ladite couronne. 6/ Dispositif selon l'une des revendications 2 et 5 caractérisée par le fait que ledit écran est en matériau magnétique. 7/ Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par le fait qu'il comprend une pièce intermédiaire interposée entre ladite pièce annulaire et ledit écran, cette dite pièce intermédiaire étant en matériau thermomagnétique.