Brevet FR2294605A1 — publié le 19760709

La présenté invention se rapporte aux transducteurs électro dynamiques. Eile concerne plus particulièrement les transdueteurs utilises dans la boucle d'asservissement. d'un dispositif de lecture optique des enregistrements sur disque et qui permettent de maintenir la focalisation du faisceau lumineux-de lecture sur la piste à lire, etle suivi de cette piste. Il est connu pour maintenir cette- focalisation de deplacer Se système optique qui là realise, en lui faisant subir un mouve ment de translation suivant son axé en utilisant un transducteur constitué d'une bobine parcourlie par un courant variable et, coulis- sant dans l'entrefer d'un -aimant. Ce système est analogue au moteur d'un haut-parleur électrodynamique, nous l'appelerons transducteur de focalisation. Il est également connu pour suivre avec le faisceau les mouvement's de lacet de la-piste, dusen particulier à l'excentrement du disque, de défléchir le faisceau lumineux en utilisant un miroir mobile -autour d'un axe et fixé à une bobine en forme de cadre mobile parcourue par un courant-variable, placee dans l'entrefer d'un aimant et pivotant autour d'un axe Ge système est - analogue a un galvanomètre, nous l'appelerons transducteur de pousuite. Dans les deux cas, ces transducteurs sont placés dans la boucle d'un asservissement et leur.position reste bien definie tant que l'asservissement reste accroché. Lorsque l'asservissement décroche, par exemple lors du changement du disque, il est nécessaire de prévoir un dispositif qui assure aux transducteurs une position de repos stable et bien déterminée. Pour le transducteur de focalisation, on utilise généralement outre la suspension proprement dite, deux butées qui limitent le debattement de la partie mobile. Cela a pour inconvénient d'occa sionner des choes quand la partie mobile touche ces butées, et de définir un point de repos situé à l'une des extrémités du débattement ce qui peut être gênant pour permettre l'acerochage initial de l'asservissement. Pour le transducteur de poursuite, on utilise un couple de rappel produit soit par la torsion d'une pièce élastique soit par l'attraction qui se produit entre des aimants placés sur les parties mobiles et sur les parties fixes. Les matériaux élastiques utilisés présentent toujours un hystérésis genant et les aimants accroissent de manière très sensible l'inertie de l'équipage mobile et amènent a unçr;peQnse très fortement non linéaire. L'objet de la présente invention consiste R placer sur l'téquipage mobile du transducteur au moins un circuit électrique parcouru par un courant constant et dont au moins une portion est située dans un champ magnétique décroissant de manière monotone dans la direction du déplacement de l'équipage mobile et dans le sens de l'éloignement du point de repos souhaité. Le point d'equilibre. de 1 'équipage mobile est le résultat de l'action antagoniste d'une part de là force qui. s'exerce sur le circuit électrique et d'autre part soit de la pesanteur, soit de la force produite par un dispositif semblable mais agissant en sens opposé. D'autres particularités et avantages de l'invention apparal- tront clairement dans la description suivante présentée a titre d'exemple non limitatif. Les figures annexées représentent - la figure 1 est une vue en coupe d'un transducteur de foca lisation ; - la figure 2 est une vue en coupe d'un transducteur suivant une variante du transducteur de la figure I ; - la figure 3a est une vue en perspective cavalière schémati que d'un transducteur de poursuite - la figure 3b est une vue en coupe du transducteur de la figure 3a ; - - la figure 4a est une vue en coupe d'une variante du transduc- teur-de la figure 3a ; - la figure 4b est une vue schématique en perspective cava lière de l'équipage mobile du transducteur de la figure 3b. Le transducteur de focalisation représenté en figure 1 comporte des pièces polaires îîîj 112 et 113 entre lesquelles s'établit un champ magnétique qui est radial et uniforme dans l'entrefer 114 et qui décroît de manière monotone en dehors de cet entrefer dans la direction Zlz du côté Z de l'axe, et dans la direction ZZ1 du côté Zl de l'axe. Le transducteur est de révolution autour de l'axe z. z. Les zones de~champ représentatives du'champ magnétique sont des segments de droite 115' dans ltentrefer, et des portions de courbes 116 en dehors.La bobine motrice 117, qui est ici représentée schématiquement se déplace suivant l'axe Z Z sous l'effet du courant d'asservissement qui la parcourt et du champ magnétique où elle est plongée ; elle est surmontée d'un bobinage supplémentaire 118 que l'on représente ici sous la forme d'une série de spires circulaires superposées mais qui peut etre composé différemment, par exemple par plusieurs couches de spires. Ce bobinage est situé au moins partiellement dans le champ magnétique extérieur à l'entrefer, du côté Z de l'axe Z1Z. On fait parcourir ce bobinage supplémentaire par un courant I dans le sens représenté sur la figure 1 respectivement par rapport au sens du champ magnétique de telle manière que la force électro- magnétique tende à éloigner le bobinage de l'entrefer. Une spire, la spire i par exemple, est soumise en chacun de ses points a une force élémentaire dfi (z) perpendiculaire au champ magnétique bi (z) et à la direction du courant en ce point, et de valeur dFi (Z) = I Bi (Z) dl. L'intégrale de cette force élémentaire étendue å toute la spire, en supposant la spire contenue dans un plan perpendiculaire à l'axe Z1Z et centrée sur ce même axe, donne une force résultante dirigée suivant la direction t " et de valeur Fi (Z) = 2 #RIB'i(z), où Z est l'abscisse du plan de la spire repérée sur l'axe Z Z, R le rayon de cette spire, I la valeur du courant qui la parcourt et B'i (Z) la valeur de la composante radiale de v (Z) dans le plan de la spire a la distance R de l'axe Z 1Z. La somme étendue a toutes les spires des forces sur chaque spire a pour valeur Le champ magnétique dans l'entrefer est constant, radial et de valeur BR ;;la valeur dela. rorce totale sur le bobinage peut donc s.'écrire, si j spires sont plongées dans l'entrefer et n - j Le courant d'asservissement dans la bobine motrice 117 crée une force dirigée suivant l'axe z1z et de valeur FA. Le dispositif étant placé avec l'axe Z1Z vertical et le bobinage supplémentaire 118 situé en haut, l'ensemble de l'équipage mobile est soumis à une force due à la pesanteur, dirigée suivant la direction zz1, et de valeur P. Pour une valeur donnée du courant d'asservissement cet équipage sera en équilibre quand F + FA + P = O, ces variables étant prises en valeur algébrique suivant une direction définie sur l'axe z1z.Dans la disposition définie ci-dessus, il y a au moins deux forces opposées en permanence, c'est-à-dire F et P,donc cet équilibre est possible si L'on choisit les différents paramètres de manière convenable. Cet équilibre sera stable si,lorsque l'on écarte l'équipage mobile de sa position d'équilibre il apparaît une force de rappel vers cette position. Dans ces conditions si l'on modifie le courant d'asservissement l'équipage gagnera une nouvelle position d'équilibre du fait de cette force de rappel. Déplaçons l'équipage dans la direction z1z, la force s'exerçant sur chaque spire restant dans l'entrefer ne change pas, la force s'exerçant sur chaque spire sortant de l'entrefer et/ou s'en éloignant diminue ; donc la force électromagnétique totale sur le bobinage supplémentaire 118 diminue et il apparat une force de rappel dans la direction t1.Déplaçons l'équipage dans la direction t ,. la force s'exerçant sur chaque spire restant dans l'entrefer nchange pas, la force s'exerçant sur chaque spire se rapprochant de l'entrefer augmente puis reste stable pour celles qui y rentrent ; donc la force électromagnétique totale sur le bobinage supplémentaire 118 augmente et il apparat une force de rappel dans la direction L'équilibre est donc stable et cette stabilité est due au fait que le champ magnétique diminue de manière monotone à partir de l'extrémité de l'entrefer et que le courant I circule dans le bobinage de manière à ce que celui-ci tende à s'éloigner de l'entrefer. Une variante du transducteur décrit ci-dessus, représentée sur la figure 2, consiste à disposer un deuxième bobinage supplé mentaire 119 de préférence identique au bobinage 118 et placé à l'autre extrémité de la bobine motrice 117 de telle manière qu'il soit situé au moins partiellement dans le champ magnétique extérieur à ltentrefer, du côté Z1 de l'axe Z1Z. On fait parcourir ce bobinage supplémentaire 119 par un courant I dans le sens représenté sur la figure 2 respectivement par rapport au sens du champ magnétique de telle manière que la force électromagnétique tende à éloigner le bobinage de l'entrefer. Cette force F1 ainsi obtenue tend à s'opposer à la force F obtenue avec le bobinage 118. Ceci permet de staffranchir de la force antagoniste P obtenue par la pesanteur et permet d'utiliser le transducteur suivant n'importe quelle position, en particulier suivant la position-horizontale. Dans ce dernier cas l'équilibre est obtenu quand F + FA + F1 = O.Si à partir de cette position d'équilibre on déplace l'équipage mobile dans la direction t par exemple, F diminue et F1 augmente, ce qui crée une force de rappel tendant à ramener l'équipage dans la direction t , le même raisonnement nous montre l'existence d'une force de rappel dans 11 autre sens. Si l'axe ZIZ n'est pas horizontal, il faut tenir compte de l'intervention de la pesanteur, mais celle-ci ne fait que déplacer légèrement le point d'équilibre. Si l'on utilise des bobinages supplémentaires identiques et des courants I et I1 de valeurs identiques, le comportement dynamique du système sera symétrique, et le point de repos sera médian en position horizontale. Dans le cas où l'axe Z1Z n'est pas horizontal, on peut prendre des valeurs différentes pour I et pour compenser l'action de la pesanteur et avoir un point de repos médian, mais alors le comportement dynamique ne sera pas symétrique. On peut également dans le même but prendre des valeurs identiques pour I et I1 et des nombres de spires différents pour les bobinages supplémentaires. Dans le cas où les bobinages sont identiques et où I = I on obtient pour les petits déplacements de l'équipage mobile autour du point médian une linéarisation du coefficient déplacement . Cette linéarisation est due au fait que cette force résultante force résultante provient de la différence entre deux forces qui varient en sens invers-e et dont les non-linéarités se compensent de la même manière que les non-linéarités se compensent dans les étages de puissance basse-fréquence connus sous le nom anglosaxon de push-pull. Le transducteur de poursuite représenté sur les figures 3a et 3b comporte des pièces polaires 311, 312, 313 et 314 entre lesquelles s'établit un champ magnétique qui est uniforme dans les entrefers 315 et 316 et qui décroît de manière monotone en dehors de cet entrefer dans la direction t. Les lignes de champ représentatives de ce champ magnétique sont des segments de droite 317 dans les entrefers 315 et 316 et des portions de courbe 318 en dehors. La bobine motrice 319 tourne autour de l'axe XIX sous l'effet du courant d'asservissement qui la parcourt et du champ magnétique où elle est plongée; elle est surmontée de deux bobinages supplémentaires 320 et 321 représentés sur la figure 3b sous la forme schématique d'une série de spires rectangulaires superposées. Ces bobinages sont placés sur la bobine motrice de part et d'autre de l'axe X1X de telle manière que le bobinage 320 ait l'un de ses côtés en face de l'entrefer 316 et que le bobinage 321 ait l'un de ses côtés en face de l'entrefer 315. Ces côtés sont donc placés dans un champ magnétique relativement intense et qui décroît de manière monotone dans la direction t. Les autres côtés des bobinages 320 et 321 sont plongés dans un champ magnétique lui aussi non uniforme mais beaucoup plus faible et dont on peut négliger les effets pour décrire de manière qualitative le fonctionnement du dispositif.On fait circuler dans chaque bobine un meme courant I3 de manière que ce courant aille dans le sens représenté sur la figure 3b respectivement par rapport au sens due champ magnétique de telle manière que la force électromagnétique tende à éloigner les bobinages des entrefers ; donc dans la direction t. Ces forces donnent naissance à un couple qui est un couple de rappel qui tend à ramener l'équipage mobile dans une position telle que la bobine motrice 319 est perpendiculaire à la direction t. En effet lorsque l'équipage tourne autour de l'axe X1X, sous l'effet de la bobine motrice par exemple, l'un des bobinages supplémentaires se rapproche de l'entrefer qui lui correspond et la force électromagnétique qu'il subit augmente ; l'autre bobinage s'éloigne de -l'autre entrefer et la force électromagnétique qu'il subit diminue. Ces forces créent donc un couple qui tend à éloigner de l'entrefer le bobinage qui s en est rapproché et à rapprocher de l'entrefer le bobinage qui s en est éloigné ; c'est donc bien,un couple de rappel. Ce couple de rappel tend à s'opposer au couple créé par la bobine motrice, pour faire mouvoir l'équipage mobile jusqu'0 une position d'équilibre qui est stable. Une variante de ce transducteur de poursuite, représentée sur la figure 4a, comprend des pièces polaires 411, 412, 413 et 414 qui comportent des becs 415, 416, 417 et 418. Ces pièces polaires donnent naissance à un-champ magnétique qui est uniforme dans les entrefers 419 et 420 compris entre les becs et qui décroît de maniere monotone'en dehors de ces entrefers selon les directions vers le haut et 8 vers le bas. Les lignes de champ représentatives de ce champ magnétique sont des segments de droite 421 dans les entrefers, et des portions de courbe 422 en dehors.La bobine motrice 423 tourne autour de l1axeX3X4 sous l'effet du courant d'asservissement qui la parcourt et du champ magnétique où elle est plongée ; elle comprend un bobinage supplémentaire 424 qui entoure le côté de la bobine motrice qui se trouve dans l'entrefer 419. Le bobinage est représenté sur la figure 4a sous la forme schématique d'une série de spires rectangulaires concentriques. On montre la disposition relative de la bobine 423 et du bobinage supplémentaire 424 sur la figure 4b. Les côtés A1A2 et B1B2 du bobinage supplémentaire sont en face et de chaque côté de l'entrefer 419 et sont plongés dans un champ magnétique relativement intense et qui décroît à partir de l'entrefer dans la direction Y1 pour le côté A1A2 et Y2 pour le côté B1B2.Les côtés A1B1 et A2B2 sont plongés dans un champ magnétique lui aussi non uniforme mais beaucoup-plus faible et dont on peut négliger les effets pour décrire de manière qualitative le fonctionnement du dispositif. 'On fait circuler dans le bobinage supplémentaire un courant 14 qui circule dans le sens représenté sur les figures 4a et 4b respectivement par rapport au sens du champ magnétique, dans les sens A1A2 et B2B1 donc, de telle manière que la force électromjagnétique qui s'exerce sur le côté A1A2 soit une force t dirigée dans la direction Y1, et que celle 'qui s'exerce sur le côté B1B2 soit une force 4 dirigée dans la direction . 7 Ces. forces tendent chacune à éloigner le côté du bobinage auquel elles s'appliquent du côté de l'entrefer en face duquel il se trouve. Elles donnent donc naissance à un couple de rappel qui tend à s'opposer au couple créé par la bobine motrice, pour faire mouvoir l'équipage mobile jusqu'à une position d'équilibre qui est stable. Une autre variante de ce transducteur de poursuite consiste à ajouter un deuxième bobinage supplémentaire qui joue le même rôle que le bobinage 424 et est placé dans l'entrefer 420, ceci pour équilibrer de meilleure manière l'équipage mobile. REVENDICATIONS 1. Transducteur électro-dynamique, du type comportant un équipage mobile comprenant un enroulement conducteur plongé dans un champ magnétique, ledit champ magnétique décroissant de manière monotone à partir d'une zone de valeur uniforme, occupée au repos par ledit enroulement conducteur, dans la direction de déplacement dudit équipage mobile et dans au moins l'un des sens correspondant à l'éloignement du point de repos dudit équipage mobile, caractérisé en ce que ledit équipage mobile comprend au moins un enroulement conducteur supplémentaire associé à une source de courant, qu' une portion au moins dudit enroulement supplémentaire est située dans une partie décroissante dudit champ magnétique, que le sens du courant qui parcourt ledit enroulement condùcteur supplémentaire est,-respectivement au sens dudit champ magnétique, tel que la force électromagnétique sur ledit équipage soit dirigée dans le sens de l'éloignement dudit point de repos, et que ledit équipage mobile comprend des moyens produisant une force antagoniste à ladite force électromagnétique. 2. Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit équipage mobile se meut en translation, que ledit enroulement conducteur supplémentaire est composé de spires dont au moins une est située dans une partie décroissante dudit champ magnétique, et que lesdits moyens produisant une force antagoniste sont la masse dudit équipage mobile sur laquelle s'exerce la pesanteur. 3. Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit équipage mobile se meut en translation, que ledit enroulement conducteur supplémentaire est composé de spires dont au moins une est située dans une partie décroissante dudit champ magnétique, et que lesdits moyens produisant une force antagoniste sont un autre enroulement supplémentaire composé de spires dont une au moins est située dans une autre partie décroissante dudit champ magnétique. 4. Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce -que ledit équipage mobile se meut en rotation, que ledit enroulement conducteur supplémentaire est composé de spires dont une portion de l'une au moins est située dans une partie décroissante dudit champ magnétique, et que lesdits moyens produisant une force antagoniste sont un autre enroulement conducteur supplémentaire composé de spires dont une portion de l'une au moins est située dans une autre partie décroissante dudit ch.amp magnétique. 5. Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit équipage mobile se meut en rotation, que ledit enroulement conducteur supplémentaire est composé de spires dont une portion est située dans une partie décrois-sante dudit champ magnétique, et que lesdits moyens produisant une force antagoniste sont une autre portion desdites spires qui est située dans une autre partie décroissante dudit champ magnétique. 6. Transducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite source de courant est réglable.