Brevet FR2315754A1 — publié le 19770121

On connaît déjà des "actionneurs electromagnetiques bistables'1, notamment pour la commande à distance de la condamnation, dans des mécanismes de serrures pour des portes d'automobiles, mais également utiTisables dans certains dispc- sitifs de tri automatiques, postaux par exemple. Ces dispositifs connus sont usuellement constitués de deux solénoides, ali mentés à tour de role, de façon à créer alors et épisodiquement un champ magnétique interagissant avec celui d'un aimant permanent, généralement monté sur un axe traversant les noyaux creux des sol énoi des et il en résulte une force utilisable pour actionner divers mecanismes.Lorsqu'aucunsolenolde n'est excité, l'aimant permanent colle à l'un des noyaux, ce qui a pour effet de maintenir le mecanisme ainsi commandé dans une position stable et prédéterminée. L'invention objet du present brevet vise à augmenter le rendement de tels mécanismes, d'une part en supprimant les intervalles d'air nécessaires au passage de l'axe usuel dans les noyaux des solenoldes, ce qui entraîne une diminution corrélative des diametres des noyaux et des solenoldes, tandis qu'il en résulte en surplus un montage d'ensemble plus simple et plus économique, d'autre part en améliorant le circuit magnétique par la création d'une pièce polaire médiane, en ne conservant que les pièces métalliques directement nécessaires à la liaison entre les noyaux des solenoldes et cette pièce polaire médiane. La creation de la piece polaire médiane présente les avantages suivants : - Diminution de l'entrefer du circuit magnétique créé par chacun des sole- noises lorsqu'il est excité, tout en guidant le flux magnétique créé alors dans la zone ou il est utile, c'est-à-dire au voisinage immédiat de l'aimant permanent. - Augmentation de l'attraction de l'aimant permanent lorsqu'il se situe à proximité du noyau d'un solénoTde non alimenté, l'augmentation de cette attraction étant due a une simplification du circuit magnetique propre de l'aimant permanent avec diminution des entrefers. - La diminution des pertes magnétiques dues à des flux magnétiques situés hors de la zone utile, cette diminution étant dfle à la suppression des carcasses ou pièces en métal ferromagnétiques autres que le support strictement nécessaire à relier la pince polaire médiane aux noyaux des solenoades, ce support etant aussi éloigné de la tête des noyaux des solenoldes que le volume imparti à l'appareil le permet. On comprendra mieux ces caractéristiques nouvelles, ainsi que d'autres qui s'y rattachent, en se reportant à la description suivante et aux dessins annexés, montrant deux modes de mise en oeuvre avantageux, mais nullement limitatifs à l'égard desquels La fig. 1 représente une coupe longitudinale schématique en élévation, d'un actionneur électromagnétique bistable, perfectionne conformément à l'invention. La fig. 2 représente une vue de profil du même actionneur dont la carcasse externe est supposée découpée partiellement. La fig. 3 represente une coupe schématique en plan selon la ligne brisée AA de la fig. 1 et dans le sens des flèches. La fig. 4 représente une coupe longitudinale partielle et schématique d'une variante d'exécution, selon la ligne BE de la fig. 5, c'est-a-dire le capotage étant suppose retiré. La fig. 5 représente une coupe schématique en plan de cette même variante, selon la ligne B'- B' de la fig. 4 et dans le sens des flèches. La fig. 6 représente une coupe longitudinale partielle et schématique du profil de la même variante, mais selon un plan passant par le centre des bobinages. La fig. 7 represente une vue en plan, selon la ligne CC de la fig. 6. Selon les fig 1 à 3, l'actionneur perfectionne conformément à la présente invention est essentiellement constitué de deux so7éno7des 1 et 2, c'est-à-dire deux bobinages en fil électriquement conducteur, avec un vernis ou une gaine externe électriquement isolant enroulés sur des bobines également isolantes et amagnétiques 3 et 4 tandis que leurs noyaux 5 et E sont ferromagnétiques et peu permanents, donc avantageusement realises en fer doux, de façon à co-agir avec l'aimant permanent 7 en forme de disque et avantageusement constitue d'une ou plusieurs "ferrites" usuelles. Cette ou ces ferrites formant l'aimant permanent 7 sont fixees dans un boî- tier amagnétique 8, par exemple par clipsage, surmoulage ou collage, etc... Ce boîtier 8 est solidaire de tiges latérales de guidage amagnétiques, telles que 9, qui lui sont invariablement liées, en méme temps qu'à l'organe de liaison 10, et on precisera que l'ensemble boitier 8, tiges 9, organe de liaison 10, peut être réalisé de façon quelconque, monobloc ru par plusieurs pièces reunies entre elles par collage, clipsage, ou autres moyens d'assemblage connus. Ces tiges de guidage latéral, telles que 9, coulissent dans des ajourages correspondants, tels que 12, des bobines 3 et 4, et y sont emboTtées par déformation élastique lors du montage. Cet assemblage par déformation élastique est facilité par un effet de rampe, comme représenté en 13 sur la fig. 3. Le guidage des tiges 9 pourrait également être assure par le capotage ex térieur 16 ou par la combinaison des formes du support 14 et du capotage extérieur 16. Le support 14 est constitué d'une seule piece en fer ou acier doux; il sert à assurer la circulation du flux magnetique entre les noyaux 5 et 6 des sclenoldes et la pièce polaire centrale 75, et egalement à supporter et fixer l'ensemble. La pièce polaire centrale 15 est egalement en fer ou acier doux. Elle pré sente un évidement central de forme appropriée pour laisser passer avec jeu les pièces mobiles de ltensemble. Dans l'appareil représenté sur les fig. 1 à 3, le polie median est representé serti sur le support 14. Tout autre procédé de fixation serait également valable. L'ensemble est protégé par un capotage extérieur 16 en matériau non magne- tique, avantageusement une matiere synthétique moulée. Un joint d'etanchéite dynamique 17, d'un genre connu, par exemple un soufflet élastique en élastomère, sert à interdire l'entrée de tout élément etranger à l'interieur du mécanisme. L'ensemble est compléte par des connexions électriques appropriées pour assurer une alimentation électrique alternée, avec arrêt, des deux solenoldes 1 et 2, par un commutateur inverseur usuel qui n'est pas représenté, raccordé à l'actionneur par un boîtier de connexion 18, tandis que des collets taraudés tels que 19 sont prévus sur le support 14 pour assurer la fixation de l'appa- reil. L'ensemble perfectionné fonctionne de la manière habituelle aux actionneurs électromagnétiques bistables déjà connus. Supposons le mécanisme dans la position d'équilibre représentée. Le champ magnétique de l'aimant permanent 7 se ferme par l'intermédiaire du noyau 6 du solénoïde 2 non alimenté, du support 14 et de la pièce polaire médiane 15. I1 s'ensuit que l'aimant permanent 7, et les pièces 8,9,10, qui lui sont invariablement liées, est maintenu energique- ment en contact avec le dit noyau 6.Comme de plus par construction le sens du champ magnétique de l'aimant permanent 7 est orienté en opposition avec celui susceptible d'être engendré par le bobinage 2 lorsqu'il est parcouru par un courant électrique, il suffira donc de l'exciter ainsi pour provoquer alors la répulsion de la ferrite 7, par l'effet de son champ magnétique antagoniste et obtenir ainsi son déplacement. Pendant ce déplacement, l'aimant permanent s'éloigne de la tête du noyau. Comme le champ magnétique cree par le solenol- de n'est pas uniforme, l'effort de répulsion decroit.Dans les actionneurs connus antérieurement, le champ magnétique induit par le solenolde se fermait dans l'air ou par l'intermédiaire de pieces métalliques trop proches de la tête du noyau, il s'ensuivait que la composante axiale, seule utile à la répulsion de l'aimant permanent 7, de l'induction magnetique, décroissait rapidement et que la force de repulsion diminuait aussi vite. Dans un actionneur conforme à l'invention, le champ magnétique créé par le solenolde se ferme par 1 'intermédiaire de la piece polaire médiane 15 et la composante axiale de l'induction reste aussi constante que possible, la force de répulsion diminue donc moins vite que précédemment. En fin de déplacement, l'aimant permanent 7 se trouve à proximité du noyau 5 du solenolde 1 non alimenté, une force d'attraction s'exerce donc entre ces deux éléments, qui s'ajoute à la force de répulsion induite par le solenolde 2 alimenté Lorsque l'épaisseur de la piece polaire médiane 15 est correctement choisie, le champ magnétique propre de l'aimant permanent 7 se ferme dans le métal du pôle médian 16, du support 14 et du noyau 6; plusieurs millimètres avant la fin de course, ne conservant comme entrefer que celui situé entre la tette du noyau 5 et l'aimant 7.On obtient ainsi l'effort d'attraction maximum, donc un effort utilisable pour ltappareil commande effort de répulsion du so lenolde 2 + effort d'attraction du noyau 5) aussi grand que possible. Lorsque la course est terminée, l'aimant permanent 7 est dans la position symétriquement inverse de celle du départ et se maintient énergiquement contre le noyau 5, donnant ainsi une nouvelle position de repos, jusqu'à ce que l'excitation du bobinage 1 provoque à son tour une nouvelle repulsion de la ferrite 7 en sens inverse, de façon à la ramener alors dans sa position initiale et à permettre de recommencer à nouveau le même cycle qui, par l'intermédiaire de llorgane de liaison 1D, assure l'asservissement à distance et simultané d'un ou plusieurs mécanismes de condamnation ou de decondamnation de serrures. Les avantages apportés par les perfectionnements selon l'invention ont été détailles lors de-llSexamen du fonctionnement de l'ensemble. il convient de preciser que ces avantages ont été vérifies sur des actionneurs fonctionnant dans les conditions habituelles. Par rapport aux mécanisques usuels connus, le gain de puissance d'un actionneur perfectionné selon l'invention est d'au moins 40%, toutes autres caractéristiques restant egales. Il faut encore ajouter qu'une très nette amélioration de performances s' obtient dans des conditions d'expérimentation très larges et qu'ainsi des résultans bien améliorés ont été obtenus avec des pieces polaires médianes 15 offrant à la concentration du champ magnétique des sections radiales comprises entre 0,1 et 2 fois celles des noyaux des solenoldes, l'épaisseur de ce polie médian, mesurée parallèlement à l'axe des noyaux, pouvant être comprise entre 3 et 30 % de la course augmentée de l'épaisseur de l'aimant permanent, c'està-dire de la distance entre les noyaux des bobinages. L'appareil représenté sur les fig. 4 à 7 est un bon exemple d'actionneur perfectionné selon l'invention dont le gain de puissance, proche de l'optimum, est conforme aux 40 X avancés ci-dessus. Cet appareil est une variante indus trialisée de l'appareil de base, dont les tiges de guidage 9, sont disposées obliquement afin de réduire l'encombrement global, dont la pièce polaire média- ne 15 est fixée par emboîtement sur le support 14 et le capotage 16 et dont l'organe de liaison 10 est orientable par rapport aux tiges de guidage 9. Enfin, bien que ce soit evident, il est en outre précisé que l'invention ne se limite pas aux seules combinaisons des moyens et procédés explicitement décrites et représentées, ni aux seules applications citées, à simple titre d'éxemples, pour matérialiser l'invention, mais que bien au contraire, son domaine s'étend expréssément à toutes les variantes d'exécution ou d'application mettant en oeuvre des matériaux, moyens et procedés équivalents ou simplement comparables, dans le but de réaliser les nouveaux produits industriels perfec tionnés et caractéristiques de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif dit "actionneur électromagnétique bistable" notamment pour la manoeuvre des mécanismes de condamnation de serrures des portes d'automobiles, du type comportant un aimant permanent dit "ferrite" intéragissant sequentiel liement, en opposition de champ magnétique avec ceux de deux noyaux de solénoïdes inversement disposes, de part et d'autre du dit aimants caractérise par le fait qu'il comporte suivant le plan perperdiculaire à l'axe des noyaux, au milieu de la distance séparant ceux-ci, une pièce polaire ferromagnétique dont la largeur mesuree suivant l'axe des noyaux est -inferieure au tiers de la distance séparant ceux-ci, cette pièce comportant un évidement central de forme appropriée pour laisser passer avec jeu ts pièces mobiles de l'ensemble. 2"- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'aimant permanent en ferrite est combiné avec un berceau qui l'emboite et au moins deux tiges latérales de guidage et de coulissement, situées à l'extérieur du bobinage des solenoïdes, qui lui sont invariablement liées, ainsi qu'à l'organe de liaison usuel.