Brevet FR2230113A1 — publié le 19741213

La présente invention concerne un transducteur linéaire bistabls des- tine à exécuter des ordres électriques, en particulier pour les machines de tricotage. Actuellement, le problème d'exécution d'ordres électriques est important surtout pour la commande des cames du chariot dans les machines de tricotage linéaires. Jusqu'ici, ce probleme a été résolu généralement au moyen d'électro-aimants placés sur le chariot ou sur la charpente de la machine. En général, ces électroaimants agissent dans un seul sens, contre l'action d'un ressort antagoniste. Autrement dit, quand les électroaimants sont excités, ils placent l'élément mobile dans une position qu'on pourrait par exemple appeler la position de travail, tandis que lorsque l'excitation est supprimée, le ressort antagoniste place l'élément mobile dans une position qu'on pourrait appeler la position de repos. Ces méthodes actuellement employées présentent des inconvénients notables, dont le premier consiste dans l'importance des fuites des électroaigants. On remédie partiellement à ces fuites au moyen d'une impulsion d'ordre initiale qui est suivie par un ordre permanent d'intensité plus faible. Il en résulte donc que toute interruption brave de la tension d'ali- antation, ou toute diminution de cette tension, a pour effet de désexciter l'électroaimant et par suite de faire varier la position de l'élément me- bile. Il est évident que cette désexcitation entrains une erreur dans le travail que l'on exécute. L'utilisation de dispositifs éventuels de mémoires mécaniques ne peut pas non plus remédier convenablement à l'inconvénient précité, paroe que ces dispositifs de memoire sont excessivement couteux, complexes et encore brants. Un autre inconvénient de l'électro-aimant de type simple alimenté en courant continu, consiste dans le fait que la force est inversement proportionnelle au carré de la distance entre l'élément mobile et l'élément fixe. I1 en résulte que la force d'attraction est très variable, at est très grande là où elle ne sert plus, c'est-à-dire que lorsque la oourse est pres- que terminée, la force devient importante et provoque des contraintes mécaniques inutiles et très souvent nuisibles. Un autre inoonvénient des electto-aimants employés jusqu'ici consiste en oe que ces électro-aimants nécessitent un entretien constant et soigneux, qui influe notablement sur le prix des produits finis. Un objectif de la présente invention consiste à éviter les inconvénients précités, en réalisant un dispositif capable d'effectuer un mouvement de type linéaire, et de forme bien contrôlée dans les deux sens de ce mouvement. Un autre objectif consiste à réaliser un dispositif ne compotant pas de position de repos préférentielle, qui ne s'écarte donc pas de sa position en cas de panne d'alimentation ou de baisse de la tension d'alitentation, et qui, de plus, ne nécessite aucune force de maintien en place aux deux extrémités de sa course. Ces objectifs sont atteints par un transducteur linéaire bistable des- tiné à exécuter des ordres électriques, en particulier pour les machines de tricotage, ce transducteur étant caractérisé en oe qu'il comprend un axe rotatif en une matière amagnétique, des douilles associées à cet axe rotatif pour son coulissement axial, un aimant permanent de forme essentiellement cylindrique et creuse associé à cet axe rotatif dans la zone comprise entre les douilles, des expansions polaires de forme spéciale associées aux bases de l'aimant permanent, une enveloppe extérieure entourant l'aimant permanent et comportant des parties pouvant entrer en contact iron- tal aveo les expansions polaires, et des enroulements prévus dans l'enve- loppe extérieure et couplés avec le flux magnétique produit par l'aimant permanent. D'autres caraoeéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un exemple de réalisation préféré mais non exclusif et en se référant aux dessins annexés donnés à titre indicatif et non limitatif sur lesquelst La fig. 1 représente le transducteur linéaire bistable, en coupe sui- vant un plan axial; La fig. 2 représente schématiquement le circuit magnétique du trans- ducteur. On voit sur les figures que le transducteur linéaire bistable comprend un axe rotatif 7 réalisé en une matière amagnétique, par exemple en acier inoxydable, et qui est monté avec possibilité de coulissement axial à l'in térieur de deux douilles 2 disposées de faon opposée et également réalisées éventuellement en une matière plastique synthétique, nylon par exemple. Un aimant permanent 3, de forme cylindrique creuse, qui entoure cir conférentiellement l'axe rotatif 1, est solidaire de cet axe dans la zone comprise entre les douilles 2. Sur ses bases, l'aimant permanent 3 est solidaire des expansions polaires 4 et 5, qui comportent sur leurs faces extérieures un bord 6 de forme annulaire, disposé concentriquement à l'axe 1. Le transduoteur comprend en outre deux écrous 7 qui se vissent sur l'axe 1 et servent à empêcher le glissement axial de l'aimant permanent 3 et des expansions polaires 4 et 5 sur l'axe I. Le transducteur comprend en outre une enveloppe extérieure 10 qui an- tours l'aimant permanent 3 et comporte sur chacune de ses bases une partie annulaire 11 qui peut entrer en contact avec les expansions polaires 4 et 3. Les parties annulaires 11 sont concentriques à l'axe 1. L'enveloppe 10, qui est creuse intérieurement, forme intérieurement une première partie cylindrique 12 et une deuxième partie cylindrique 13 associée à la face latérale de la première expansion polaire 4, ainsi qu'u- ne première et une deuxième parties cylindriques 14 et 15, qui ront face respectivement à la face latérale de la deuxième expansion polaire 5. Â l'intérieur de l'enveloppe extérieure 10, on prévoit des cavités dans lesquelles on peut installer un premier enroulement principal 20 et un deuxième enroulement principal 21. Le premier enroulement principal 20 est installé du côté de l'expansion polaire 5, tandis que le deuxième en roulement principal 21 est installé sur le côté de l'expansion polaire 4. Extérieurement aux premier et deuxième enroulements principaux, et en alignament axial avec eux, on prévoit respectivement un premier enroulement auxiliaire 22 et un deuxième enroulement aurilaire 23. Le premier enroulement auxiliaire 22 est connecté électriquement au premier enroulement principal 20 et est enroulé en sens contraire de ce- lui-ci, tandis que le deuxième enroulement auxiliaire 23 est connecté é- lectriquement au deuxième enroulement principal 21 et est également enreulé en sens inverse de celui-ci. Les enroulements principaux 20 et 21 ainsi que les enroulements au xiliaires 22 et 23 sont couplés aveo le flux magnétique produit par l'ai- lent permanent 3. Le transducteur décrit ci-dessus fonctionne de la fagon suivante. On part par exemple de la position de la fig. 2, et l'on suppose que le pe sud de l'aimant 3 est à gauche et que le pôle nord est à droite. Dans ces conditions, l'attraction magnétique maintient l'expansion polaire 4 au oontaot de la zone annulaire 11. n faut noter de plus que le flux produit par l'aimant permanent traverse ltenttefer existant entre l'expansion polaire 4 et la partie cylindrique 12, ainsi que l'entrefer existant entre l'expansion polaire 5 et la partie cylindrique 15 de leenveloppe 10. Les entrefers sont extrêmement étroits, de l'ordre de 0,1 mm environ, pour qu'on puisse utiliser des matières magnétiques à flux intense et à faible force coercitive, ce qui permet d'obtenir des efforts élevés. Cela permet de choisir à volonté la force axiale par laquelle l'élé- ment mobile, constitué par l'ensemble de l'axe 1, de l'aimant permanent 3 et des autres éléments associés, reste collé contre la partie annulaire 11 de l'enveloppe 10, par variation de la superficie du bord annulaire 6. En effet, lorsque le bord annulaire 6 est saturé, le reste du flux traverse la partie cylindrique 12. bans le cas représenté, pour obtenir le déplacement de l'aimant 3 et par suite de l'axe 1 vers la droite, on excite le premier enroulement principal 20 dans le sens convenable. On produit ainsi un p81 sud dans la première partie cylindrique 14, et trois piles nord, respectivement dans la deuxième partie cylindrique 13, dans la première partie cylindrique 12 et dans la deuxième partie cylindrique 13. Le pale sud produit en 14, et les pales nord produits en 15 et 13 tendent à déplacer l'aimant permanent vers la droite, tandis que le p81e nord produit en 12 tend à le retenir où il se trotte. Pour éviter ce résultat négatif, on excite simultauément le premier enroulement auxiliaire 22 qui, étant enroulé en sens inverse du premier enroulement principal 20, produit un champ magnétique pouvant affaiblir le pale nord produit en 12. On atteint ainsi une situation dans laquelle la force par laquelle la partie circulaire il retient l'expansion polaire 4 est la plus faible, si bien que l'aimant permanent 3 et par suite également l'axe I se depla- oent axialement vers la droite jusqutau contact avec l'expansion polaire 5 et la partie annulaire il prévue dans la partie droite de l'enveloppe 10. Comme la force d'attraction résulte de l'interaction entre un flux constant produit par l'aimant permanent 3 et un flux faiblement variable aveo la position et produit par les enroulements 20 et 22, la force de deplacement reste presque constante tout le long du parcours, car les varia tisons de l'entrefer peuvent autre pratiquement considérées comme négligea- bles. Il faut remarquer que le flux produit par le premier enroulement principal 20 est de même sens que le flux produit par l'aimant permanent 3, tandis que le flux produit par le premier enroulement auxiliaire 22 est de sens contraire. Pour cette raisons l'enroulement auxiliaire 22 comporte un nombre de spires convenablement limité comparativement au nombre de spires du premier enroulement principal. D'après des résultats expérimentaux, on peut estimer que la meilleure valeur est un rapport de 1 à 6. Dans ces conditions de réalisation l'aimant permanent est aimanté de nouveau à chaque fonctionnement. I1 est évident que la description précédente s'applique sans changement quand on veut obtenir un déplacement de l'aimant 3 vera la gauche. La seule disposition particulière consiste à utiliser les autres enroule ments, et de façon plus précise le deuxième enroulement principal 21 et le deuxième enroulement secondaire 23. I1 faut encore signaler qu'il n'est pas absolument necessaire de disposer de quatre enroulements. En effet, les enroulements pourraient être seulement au nombre de deux, si l'on prévoit une commande électrique capable d'envoyer des courants différents dans les deux enroulements. Il faut ajouter à ce qui précède que, dans la forme de réalisation décrites le dispositif possède une symétrie de révolution, et par suite est plus facile à réaliser et son prix est plus faible. On voit en outre que, même en cas de panne de ltalimentation électrique, le dispositif ne change pas sa positions car ses deux positions sont stables. On signale encore que l'aimant permanent 3, et par suite également l'axe rotatif 1, peuvent éventuellement autre déplacés à la main, et restent dans la position dans laquelle ils sont placés. On évite en outre tout dispositif de mémoire de type mécanique, ainsi que toute fuite permanente. On évite en outre toute possibilité d'erreurs du fait que l'alimentation est nécessaire seulement à l'instant où l' i- mant permanent 3 passe d'une position à l'autre. REVENDICATIONS i) Transducteur linéaire bistable destiné à exécuter des ordres éleotriques, en particulier pour les machines de tricotage, ce transducteur étant caractensé en ce qu'il comprend un axe rotatif en une matière ama gnétique, des douilles associes à cet axe rotatif pour son coulissement axial, un aimant permanent de forme essentiellement cylindrique et creuse associé à cet axe rotatif dans la zone comprise entre les douilles, des expansions polaires de forme spéciale associées aux bases de l'aimant permanent, une enveloppe extérieure entourant l'aimant permanent et comportant des parties pouvant entrer en contact frontal avec les expansions polaires, et des enroulements prévus dans l'enveloppe extérieure et couplés avec le flux magnétique produit par l'aimant permanent. 2) Transducteur linéaire bistable selon la revendication 1 caracté- risé en ce que les expansions polaires associées aux bases de l'aimant permanent comportent sur leurs faces extérieures un bord annulaire qui est concentrique à l'axe rotatif. 3) Transducteur linéaire bietable selon l'une quelconque des revendications I et 2, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure est creuse et forme intérieurement une première partie cylindrique et une deuxième partie cylindriques faisant face à la faoe latérale de la première etpan- sion polaire et une première et une deuxième partie cylindriques faisant face à la faoe latérale de la deuxième expansion polaire. 4) Transducteur linéaire bistable selon 1 l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que les enroulements sont onstitués par un premier enroulement principal et un deuxième enroulement principal, le premier enroulement principal étant installé du côté de la première expansion polaire, le deuxième enroulement prinoipal étant installé du côté de la deuxième expansion polaire. 5) Transducteur linéaire bistable selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que, extérieurement aux premier et deuxième enroulements principaux et en alignement axial avec eux, on prévoit respectivement un premier enroulement auxiliaire et un deuxième enroulement auxiliaire, le premier enroulement auxiliaire étant connecté electriquement au premier enroulement principal et étant enroulé en sens contraire de celui-ci le deuxième enroulement auxiliaire étant connecté électrique- ment au deuxième enroulement principal et enroulé en sens inverse de ce- lui-oi.