Brevet FR2227210A1 — publié le 19741122

I1 est connu d'équiper un dispositif magnétique de levage, servant d'organe de préhension de charges d'un appareil de levage, d'aimants permanents (voir brevet français n0 1.215.224). Dans un tel dispositif, lorsqu'il s'agit de déposer la charge préalablement soulevée, la polarité de l'un des deux aimants permanents est inversée en envoyant dans le sens correspondant, une impulsion de courant à travers un enroulement entourant cet aimant permanent. On réalise ainsi un court-circuit magnétique par l'intermédiaire des parois de la carcasse contenant les aimants permanents. Un tel dispositif magnétique de levage présente, par rapport a' l'utilisation d'électro-aimants, l'avantage de ne pas consommer beaucoup d'énergie électrique et, par suite, de ne pas non plus nécessiter un dispositif pour évacuer la chaleur produite dans le cas d'électro-aimants par l'énergie électrique. En outre, un dispositif magnétique de levage équipé d'aimants permanents offre un plus haut degré de sécurité que des dispositifs magnétiques de levage comportant des électro-aimants, qui nécessitent une alimentation en courant de secours afin que la charge ne soit pas lâchée en cas de coupure de la tension du secteur. En outre, par rapport à d'autres dispositifs magnétiques de levage équipés d'aimants permanents et dont le flux magnétique est évincé ou absorbé au moyen d'une bobine électrique par l'intermédiaire d'entrefers, pour lâcher ou déposer les charges, la forme de construction suivant le brevet cité plus haut,a pour avantages que le flux de dispersion se trouve réduit et l'action en profondeur du dispositif magnétique de levage par rapport à la charge est améliorée. Dans le cas du dispositif magnétique de levage suivant le brevet mentionné, les deux aimants permanents sont placés l'un à la suite de l'autre suivant un même axe, leurs faces terminales tournées l'une vers l'autre, prenant appui contre un corps polaire médian et leurs faces terminales détournées l'une de l'autre prenant appui contre les parois frontales en matière magnétique de la carcasse, lesquelles parois frontales constituent, conjointement avec le corps polaire médian, les pièces polaires.Les deux aimants permanents présentent des enroulements électriques et, pour soulever une charge, on peut, au moyen d'une impulsion de courant, envoyée à partir d'une batterie par les enroulements, inverser la polarité des aimants permanents de façon que leurs pôles nord se trouvent aux extrémités détournées l'une de l'autre et que leurs pôles sud se trouvent aux extrémités tournées l'une vers l'autre des aimants nermanents.Pour lâcher ou déposer la charge, les connections de l'-un des deux enroulements sont inversées de sorte que la polarité de l'aimant permanent correspondant se trouve inversée par l'impulsion de courant provenant alors de la batterie.De ce fait, les deux aimants permanents présentent un flux magnétique dirigé dans le même sens et qui est court-circuité à travers les parois latérales en matière magné- tique de la carcasse.Dans ce cas, pour éviter un flux de disper sion inadmissible, les parois longitudinales doivent se trouver à une distance notable des aimants permanents et du corps polaire médian, lequel est supporté par rapport aux parois par l'intermédiaire d'un élément en matière non magnétique. Cette forme de construction a pour conséquence que les dimensions de la carcasse du dispositif magnétique de levage sont relativement importantes par rapport à la force magnétique pouvant être obtenue. Or, la présente invention a pour objet d'atteindre les avantages mentionnés de la forme de construction connue avec un positif magnétique de levage présentant de plus faibles dimensions rapportées à la force magnétique susceptible d'être obtenus L'invention offre ainsi l'avantage que, par suite de l'encombrement relativement réduit de chaque groupe de deux aimants permanents, plusieurs de ces groupes peuvent utilement et aisément être logés dans un dispositif magnétique de levage.Lorsqu'un certain nombre de tels groupes sont utilisés par exemple dans une carcasse allongée en forme de traverse, par exemple pour transporter des barres, des tubes et d'autres objets étendus en longueur, les aimants permanents concernés des groupes peuvent les uns après les autres faire l'objet, dans un ordre prédéterminé, et très rapidement, d'une inversion de polarité si l'on utilise à cette fin un circuit à thyristor suivant les revendications 4, 5 et 6. Les aimants permanents sont de préférence réalisés en ferrite dure qui présente une forte intensité de champ coercitif. La présente invention est expliquée plus en détail ci-dessus à l'aide d'exemples de réalisation représentés aux dessins annexés. Les fig. 1, 4 et 8 sont des coupes longitudinales vertic- les d'un groupe de deux aimants permanents et deux pièces polaires (respectivement suivant les plans de coupe I-I, IV-IV et VIlI-VIlI des fig. 2,5 et 9). Les fig. 2, 5, 6 et 9 sont des coupes transversales du môme groupe d'aimants permanents et ; pièces polaires respectivement suivant les plans de coupe II-II, V-V, VI-VI et IX-IX des fig. , 4 et 8. Lafig. 10 est une coupe correspondant à la fig.9, la polarité d'un aimant permanent ayant; té inversée. Les fig. 3, 7 et Il sont des opes respectivement suivant les plans de coupes horizontaux III-III, VII-VII, et XI-XI des fig. 1, 4 et 8. Les fig. 4 à 7 correspcndent aux fig. 1, 2 et 3 pour le cas ot la polarité diun aimant permanent est inversée. Les fig. 8 a' Il correspondent aux fig. 1 à 7 pour une autre disposition du groupe. La fig. 12 représente un dispositif magnétique de levage comprenant plusieurs groupes qui comportent chacun deux aimants permanents ainsi qu'un circuit. Les fig. 13 à 22 représentent, partiellement en coupe et partiellement en vue de l'extérieur, différents exemples de réalisation de dispositifs magnétiques de levage. La fig. 23 montre un détail en coupe verticale à travers la paroi de la carcasse d'un dispositif magnétique de levage, une partie d'une plaque formant pièce polaire étant représentéa en vue de l'extérieur. La fig. 24 représente une partie d'un dispositif magnétique de levage suivant la fig. 13 en vue de l'extérieur avec une coupe transversale à travers une charge dont le côté supérieur présente des saillies qui par souci de clarté sont représentées d'une manière exagérément grande. Les fig. 25 et 26 représentent, d'une manière analogue à la fig. 23, des détails d'autres variantes de l'invention. Suivant les fig. 1 à 11, chaque groupe est constitué par deux aimants permanents 1 et 2 qui sont disposés à une certaine distance l'un de l'autre entre deux plaques rectangulaires 3 et4 Cn matière magnétique de façon qu'ils prennent appui avec chacune de leurs faces terminales directement contre l'une des deux plaques. Les aimants permanents sont entourés par des enroulements 5, 6. Suivant les fig. 1, 2, 3, les deux plaques 3, 4 prennent appui chacune avec une face longitudinale étroite sur une charge 7. Au moyen d'impulsions de courant envoyées par les enroulements 5 et 6, les aimants permanents 1 et 2 sont magnétisés de façon que leurs p8les nord se trouvent d'un seul et même côté et leurs pâles sud sur le c8té opposé.On obtient alors les flux magnétiques (représentés par des traits mixtes) qui émergent parallèlement l'un à l'autre des deux aimants permanents et se ferment à travers la charge 7 de sorte que celle-ci adhère aux plaques 3, 4 constituant les pièces polaires. Lorsqu'il s'agit de lâcher ou de déposer la charge, la polarité de l'un des deux aimants-est inversée. Cela se fait, suivant les fig. 4 à 7, en envoyant par l'enroulement 6 de l'aimant permanent 2 une impulsion de courant dans un sens tel que le pale nord de l'aimant permanent 2 se trouve du même côté que le pôle sud de l'aimant permanent 1. On obtient alors le flux magnétique représenté par des traits mixtes. Il se produit ensuite un courtcircuit magnétique à travers les deux plaques 3 et 4 de sorte que l'action magnétique sur la charge se trouve annulée. Suivant les fig. 8, 9 et 11, les plaques 3, 4 sont placées chacune avec une face frontale étroite sur la charge 7. Dans le cas d'une polarisation correspondant à l'état représenté aux fig. 1, 2 et 3, on obtient alors, comme représenté aux fig. 8,9, Il par des traits mixtes, des flux magnétiques parallèles qui se ferment à travers la charge 7. Lorsque, conformément à l'état suivant les fig. 4 à 7, la polarité de l'aimant permanent est inversée, le flux magnétique est court-circuité, comme représenté à la fig. 10, à travers les plaques 3 et 4 de sorte que la charge 7 n'est plus soumise à l'action du flux magnétique. Etant donné que, suivant la fig. 11, le groupe ne présente qu'une peti -te surface de base, une force magnétique relativement importante peut être obtenue avec un faible encombrement. La fig. 12 montre que dans une carcasse allongée 8 d'un dis- positif magnétique de levage, destiné à transporter des objets étendus en longueur comme par exemple des tôles, barres, et tubes plusieurs groupes I à V comprenant chacun deux aimants permanent 1, 2 munis d'enroulements 5, 6 et deux plaques 3,4 sont disposés les uns derrière les autres. Les plaques prennent appui par leurs extrémités frontales sur des éléments d'appui 9 de la carcasse 8. Les bobines 6 servant à inverser la polarité des aimants permanents 2 sont connectés aux fils de phase d'un réseau triphasé. Les aimants permanents doivent les uns après les autres, dans un ordre prédéterminé, voir leur polarité inversée rapidement et ceci de telle sorte que la charge étendue en longueur soit autant que possible saisie ou lâchée uniformément sur la longueur de la carcasse 8. C'est pourquoi, d'abord les aimants permanents 2 des groupes I et V se trouvant aux deux extrémItés du dispositif magnétique de levage ont leur polarité inversée l'un après l'autre à bref intervalle. Ensuite, il se produit l'inversion de la polarité des aimants permanents 2 des groupes adjacents II et IV puis celle de l'aimant permanent 2 du groupe médian III. Chacun des enroulements 6 est connecté par l'intermédiaire d'un thyristor 10, 11, 12, 13, 14 à un fil de phase du réseau triphasé, le groupe I étant associé à la phase S, le groupe V à la phase T, le groupe II à la phase R, le groupe Iv à la phase S et le groupe III à la phase T. D'autre part, tous les enroulements 6 sont connectés à un fil neutre 15. La cathode du thyristor 10 est reliée par un fil 16 à l'en- roulement 6 du groupe I et cet enroulement est relié au fil neutre 15 par un fil 17. L'électrode de commande du thyristor 10 se trouve dans un circuit partant de l'enroulement secondaire 18 d'un transformateur dont l'enroulement primaire se trouve entre le fil de la phase R et le fil neutre 15. L'électrode de commande du thyristor 10 est relié à l'enroulement secondaire 18 par l'intermédiaire d'un interrupteur 19, d'une diode d'arrêt 20 et d'une résistance ohmique 21. Le circuit est fermé par l'intermédiaire d'un condensateur 22 et d'une résistance ohmique réglable 23 montés en parallèle avec le condensateur dans une ligne de dérivation. D'autre part, le condensateur 22 est relié au fil neutre 15 par l'intermédiaire d'une diode d'arrêt 24. Les électrodes de commande des thyristors Il à 14 sont connectées chacune par l'intermédiaire d'une résistance 26 respectivement aux fils 16, 27, 28 et 29 par lesquels les cathodes des thyristors qui les précèdent chaque fois sont reliées aux enroulements concernés 6. Il est d'abord supposé que le dispositif magnétique de leva ge de la fig. 12 se trouve placé sur une charge devant être sou este, les aimants permanents 2 étant polarisés de façon que les flux magnétiques dans les groupes I à V sont court-circuités à travers les plaques 3,4. A présent, on ferme l'interrupteur 19. De ce fait, le thyristor 10 est amorcéXet l'enroulement 6 du groupe I reçoit à partir du fil de la phase S, une impulsion de courant de sorte que la polarité de l'aimant permanent de ce grxs pe se trouve inversée et, par suite, deux flux magnétiques parallèles passent à travers la charge comme représenté aux fig.î à 3. Simultanément, le condensateur 22 se charge. En conséquence, il s'établit à la cathode du thyristor 10 une coctre-tension de sorte que, même si l'interrupteur 19 est encore maintenu fermé par l'opérateur, aucun courant ne passe plus par l'électrode de commande du thyristor 10. De ce fait, le thyristor 10 se bloque dès que la tension d'anode de la phase S passe à nouveau par zéro. L'enroulement 6 est alors momentanément à nouveau privé de courant. En raison de la très courte durée de l'impulsion de courant, l'enroulement 6 ne subit pas de dommage malgré la forte puissance électrique de l'impulsion de courant. Pendant le très court laps de temps dans le lequel le thyristor 10 est amorcé, un courant partiel passe, par l'intermédiaire de la résistance concernée 26, par l'électrode de commande du thyristor 11. Par conséquent, ce thyristor Il est amorcé et la polarité de l'aimant permanent 2 du groupe V est inversée par l'impulsion de courant correspondant envoyée par l'enroulement 6, de sorte que la charge adhère également aux plaques de ce groupe. Sous l'influence du condensateur 22, le thyristor Il est également aussitôt à nouveau bloqué. D'une manière analogue, les thyristor 12, 13 et 14 s'amorcent également à bref intervalle les uns à la suite des autres pour être aussitôt a nouveau bloqués de sorte que, enfin, la polarité des aimants permanents 2 de tous les groupes I à V se trouve inversée. De manière correspondante, ces aimants permanents voient leur polarité inversée dans le même ordre, lorsqu'il s'agit de lâcher ou déposer la charge. Dans ce cas, les impulsions de courant envoyées par les enroulements 6 sont dirigées en sens contraire à celui précédent, ce qui est réalisé à l'aide d'un dispositif de commutation non représenté. lies fig. 13 et 14 montrent que plusie1l-^s groupes comprealanF chacun deux aimants permanents 1, 2 et deux plaques 3,4 sont disposés à des intervalles côté à côte dans une carcasse 30 d'un iO- positif magnétique de levage. Suivant les fig. 15 et 16, les plaques 3 et 4 présentent du côté inférieur des évidements triangulaires leur permettant de mieux saisir une charge cylindrique comme par exemple un tube 31. Les évidements des plaques 3,4 pe vent naturellement eAtre encore mieux adaptés au profil de la ch lia, fig. 17 montre comment plusieurs charges à section trans versale circulaire sont saisies par des plaques 3,4 présentent des évidements correspondants. Suivant les fig. 18 et 20, un tube est saisi par plusieurs groupes d'aimants permanents 1, 2 et plaques 3, 4 qui sont disposés les uns derrière les autres à l'intérieur de la carcasse 32 du dispositif magnétique de levage. Les bords inférieurs des plaques 3, 4 sont biseautées de façon à s'adapter par paires au profil de la charge constituée par un tube ou analogue. La fig. 19 montre que plusieurs corps à section circulaire ou analogues peuvent, de la même matière que suivant les fig. 18 et 20, être saisis à l'aide d'un nombre correspondant de rangées de groupes 1, 2, 3, 4 disposés les uns derrière les autres. Les fig. 21 et 22 montrent un dispositif magnétique de levage comprenant une carcasse cylindrique 33 en matière magnétique. Un cylindre 34 en matière magnétique est disposé centralement à l'intérieur de la carcasse 33. lie cylindre 34 est fixé à la paroi supérieure de la carcasse 33 par l'intermédiaire d'un élément 35 en matière non magnétique. Quatre paires d'aimants superposés 1, 2 sont disposées, d'une manière analogue aux fig. 8 à 11, entre 1'enveloppe de la carcasse 33 et le cylindre 34. Dans la partie gauche de la fig. 21 il est indiqué par des traits mixtes comment, pour soulever une charge 7, les aimants permanents 1,2 étant polarisés en conséquence, les flux magnétiques issus parallèlement llun à l'autre des aimants permanents se ferment, comme représenté à la fig. 9,-à travers la charge 7.Dans la partie droite de la fig. 21, il est représenté par des traits mixtes, comment, a la suite d'une inversion de polarité des aimants per ìanents 2, le flux magnétique passant chaque fois entre deux ai ants permanents 1, 2 est court-circuite par l'intermédiaire de la carcasse 33 et du cylindre 34. La fig. 23 illustre que les plaques 3,4 présentent à leur ôté frontal étroit une denture qui est en prise avec une dentu- ze correspondante prévue à l'intérieur de la carcasse 30 du dispositif magnétique de levage. Dans ce cas, un certain jeu est prévu entre les deux dentures. On obtient ainsi une certaine mobilité en hauteur des plaques 34 par rapport à la carcasse 30.Les plaques peuvent, par exemple, s'adapter à des irrégularitôs de la surface de la charge dans la mesure où le jeu s le leur pernk e qui est désigné à la fig. 23 par les angles a et ss que les -LéS illférieurs des plaques 34 peuvent former avec l'horizontal. La fig. 24 montre que, si le côté supérieur de la charge 7 présente une saillie (représentée d'une manière exagérément grande) qui ne présente qu'une faible étendue latérale, seules les plaques 3,4 de deux groupes venant en contact avec cette saillie 36 se soulevent an fonction du åeu s et n'exercent par conséquent pas de rôle porteur. Tous les autres groupes prennent' cependant appui avec leurs plaques 3, 4 sur le cté supérieur pour le reste lisse de la charge 7, de sorte que la plupart des groupes exes cent leur fonction de porter la charge.Si les plaques 3,4 nté- taient pas mobiles dans la direction de lahauteur par rapport à la carcasse 30, seules les plaques 3, 4 prenant appui sur la saillie 36 entreraient éventuellement en contact avec la charge 7, alors que les plaques de tous les autres groupes n'atteindraient pas le côté supérieur de la charge et ne participeraient par conséquent pas à la tâche consistant à porter la charge. Afin que les plaques 3, 4 éventuellement soulevées, suivant la fig. 24, par suite d'une saillie 36 par rapport à la carcasse 30 rugisse cependant tout au moins encore dans une certaine mesu Le co.itribuer à porter la charge, on peut faire appuyer les plaques 3, 4 sur une butée 37 (fig.25) ou 38 (fig.26), par l'intermédiaire d'un élément élastiquement déformable désigné respectivement par 39 et 40. Il peut s'agir là par exemple d'un corps élastique réalisé par exemple en caoutchouc. Suivant la fig.25, les faces d'appui de la butée 37 et de l'extrémité saillante d'une plaque 3 sont horizontales, ce qui correspond à un profil rectangulaire de l'élément élastiquement déformable 39. Suivant la fig. 26, la butée est constituée par une partie déformée vers 1'inte- rieur dans la paroi de la carcasse 30 de sorte que cette butée présente une face inclinée. La partie dèfoniee vers l'intérieur 38 pénètre dans un évidement à profil trapézoidal prévu sur le côté frontal de la plaque 3. La face inclinée inférieure de cette partie déformée v8 se trouve à une certaine distance de la face inclinée 41, alors que l'espace entre sa face inclinée supérieure et l'autre face inclinée 42 de l'évidement est remplie par l'élément élastiquement déformable 40 qui présente une section transversale en forme de parallèlogramme. R E V E D I C T I O N S 1 - Dispositif magnétique de levage comprenant au moins un grouse de deux aimants permanents et deux pièces polaires com munies à travers lesquelles un court-circuit magnétique peut être provoqué en inversant la polarité de l'un des deux aimants permanents au moyen d'ure impulsion de courant envoyée dans un enroulement entourant cet aimant permanent, caractérisé en ce que les deux aimants permanents 1, 2 de chaque groupe sont disposés de manière axialement parallèle à une certaine distance l'un à côté ou au-dessus de ltautre, de telle sorte que chaque face terminale de chacun des deux aimants permanents prend appui contre l'une des deux pieces polaires 3,4. 2 - Dispositif magnétique de levage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces polaires de chaque groupe sont constituées par deux plaques 3, 4 disposées de manie re que leurs faces planes soient parallèle et qui ne sont reliées magnétiquement entre elles que par les aimants permanents 1, 2. 3 - Dispositif magnétique de levage suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que plusieurs groupes I à V d'aimants permanents 1, 2 et de pièces polaires 3,4 sont logés dans une carcasse 8, 30 du dispositif. 4 - Dispositif magnétique de levage suivant la revendication 3, caractérisé en ce que, pour inverser la polarité d'un aimant permanent de chaque groupe I à V, les enroulements correspondants 6 sont connectés à un réseau électrique par l'intermédiaire de thyristors 10 à 14 qui sont amorcés automatiquement dans un ordre prédéterminé. 5 - Dispositif magnétique de levage suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les thyristors 10 à 14 sont connectés aux fils de phase d'un réseau triphasé de manière qu'ils soient soumis, dans l'ordre prédéterminé, aux phases successives R, S, T, l'électrode de commande du thyristor 10 qui doit être amorcé en premier pouvant être connecté par l'intermédiaire d'un commutateur 19 à un fil de phase S, tandis que l'électrode de commande de chacun des autres thyristors 11 à 14 est reliée à la ligne 16, 27, 28, 29 contenant le thyristor devant chaqùe fois être amorcé précédemment. 6 - Dispositif magnétique de levage suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'un condensateur 22 est monté en série avec l'électrode de commjidr du thyr@stor 10 devant être amorcé en premier parallèlement à l'enroulement 6 de l'aimant permanent 2 devant, dans l'ordre prédéterminé, faire l'objet er premier d'ure inversion de polarité et en ce qu'une résistance de réglage 23 est montée en parallèle avec le opdensateur 22 de tanière à chunter ce dernier. 7 - Dispositif magnétique e levage suivant l'une des reven- dications 3 à 6, caractérisé en ce que, pour permettre le levage d'objets étendus en longueur 31 la carcasse 3O, 32 du dispositif magnétique de levage contient plusieurs groupes comportant cha un deux aimants permanents 1, 2 et deux plaques 3, 4 formai nièces polaires qui présentent des évidements adaptés au profil es objets étendus en longueur, les plaques étant montées trans '-rersalement par rapport à la direction longitudinale de ces der niers. 8 - Dispositif magnétique de levage suivant l'une des reven- dications 3 à 6, caractérisé en ce aue, pour permettre le levage d'objets étendus en longueur, la carcasse 32 du dispositif magnétique de levage contient au moins un groupe de deux aimants perme nents 1,2 et deux plaques 3, 4 formant pièces polaires dont les bords inférieurs sont adaptés au profil des objets étendus en longueur, les plaques 3, 4 étant placées en direction longitude nale de ces derniers. 9 - Dispositif magnétique de levage suivant l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que les plaques 3, 4 prennent appui avec leur côté frontal sur des butées 37, 38 de la carcasse 30 du dispositif. 10 - Dispositif magnétique de levage suivant l'une des revendications 3 et 9, caractérisé en ce que les plaques 3, 4 sont supportées dans la carcasse 30 du dispositif de façon que les groupes puissent être soulevés indépendamment les uns des autres des butées. 11 - Dispositif magnétique de levage suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les plaques 3, 4 prennent appui sur les butées 37, 38 de la carcasse 30 par l'intermédiaire d'élément élastiquement déformables 39, 40.