Brevet FR2367939A1 — publié le 19780512

La présente invention concerne un palier magnétostatique On sait que, lors de'la rotation d'un arbre par rapport à une chemise de guidage et-de soutien, il est souvent nécessaire d'éviter tout frottement d'un arbre par rapport à son soutien ; ce soutien est nécessaire pour imposer à l'arbre une position fixe dans l'espace. De nombreux dispositifs de type mécanique ont été inventés à cet effet du type roulement à billes, rouleaux glisseurs, palier à film d'huile, etc. Or, les progrès actuels des aimants permettent de réaliser ces paliers sans contact mécanique entre les deux couronnes constituant les arbres, dont l'une est en rotation par rapport à l'autre. Il va de soi que les avantages techniques des paliers qui sont fixés en position l'un par rapport à l'autre sans être en contact, sont importants, ceci de façon permanente et sans dépense d'énergie qui amènerait un transport de chaleur et une élévation de température concomittante Ainsi, le palier selon l'invention, est un palier magnétostatique constitué par deux couronnes magnétiques coaxiales dont les aimantations sont radiales et opposées. Ce palier selon l'invention a d'autre part l'avantage d'être autocentreur, ctest-à-dire que sa rigidité est telle qu'il se place en position centrée de par la géométrie de sa configuration pour tout déplacement imposé par une charge quelconque. Ainsi, la couronne interne, qui peut être reliée à l'arbre tournant, par exemple ou qui est fixe si l'arbre tournant est solidaire de la couronne externe, est constituée par une série de dipoles magnétiques radiaux, ce qui revient à dire que la surface interne de la couronne interne a une charge magnétique d'un signe déterminé, "moins" par exemple, et la surface externe a une charge magnétique de signe opposé "plus" par exemple Inversement, la couronne externe a, sur sa surface interne en regard de la surface externe de la couronne interne, une charge magnetique, "plus" par exemple, la couronne externe ayant une surface externe de charge de signe contraire, c'est-à-dire négatif Lorsque la couronne interne se rappioche de la couronne externe, la partie de cette couronne la plus proche est plus repoussée vers le centre que la partie la plus lointaine, ce qui constitue un asservissement mécanique de centrage D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront mieux après la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre explicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées sur lesquelles on a représenté - sur la figure 1, une vue en coupe du palier magnétostatique selon l'invention, - sur la figure 2, un mode de réalisation du palier magnétostatique selon l'invention, formé par deux couples de couronnes, - sur la figure 3, une variante de réalisation, selon l'invention, comportant une couronne externe dont la périphérie est découpée - sur la figure 4 une variante de réalisation selon l'invention munie d'une butée magnétique. Sur la figure 1, on a représenté un palier magnétostatique selon l'invention, comportant deux couronnes de forme sensiblement cylindrique 2 et 4. La surface interne 6 de la couronne cylindrique 2 est chargée par des charges magnétiques negatives (charges magnétiques "équivalentes") alors que la surface externe 8 est chargée de charges magnétiques positives, ce qui fait que l'aimantation de la couronne 2 est dirigée selon la flèche 10 selon une direction radiale. Sur ia figure 1, la couronne 2 est une couronne tournante tournant selon la flèche 12 autour d'un axe Oz. La couronne concentrique 4 est également aimantée, la direction d'aimantation symbolisée par la flèche 14 étant opposée à celle symbolisée par la flèche 10 de la couronne interne 2, ce qui correspond à des charges magnétiques positives sur la surface interne 16 de la couronne 4 et des charges magnétiques négatives sur la surface externe 18. Dans ce mode de réalisation donné à titre explicatif, la couronne cylindrique 4 est fixe dans l'espace et solidarisée, d'un ensemble non' représenté, par des pattes telles que 20 et des systèmes de vis-écrous 22. La couronne interne 2 tourne. De façon théorique et de façon pratique, on peut calculer et mesurer la force correspondant à un décentrage donne de la couronne 2 par rapport à la couronne 4. Pour une couronne 2 de diamètre 100 nm et de largeur 20 mm, la couronne intérieure ayant un diamètre de 99mu, l'eloigne- ment moyen entre les masses magnétiqués des surfaces externe et interne des deux couronnes 2 et 4 étant de 0,5 mu, si F est la force exprimée en décaNewton (- lkg poids) et a la valeur du décentrage, on a le tableau suivant a (mm) F(daN) 0.1 11,6 0,2 31,8 0.3 54,4 0.4 70,0 0.5 79,7 On voit qu'on obtient une rigidité axiale de l'ordre de 8 microns par décanewton, Sur la figure 2, on a représenté un mode de réalisation préférentiel de l'invention où la fixation d'un arbre tournant 24 par rapport à un support fixe 26 est réalisée par un ensemble de deux couples de couronnes de forme tronconique 28 et 30. Cette configuration permet avantageusement de stabiliser axialement, c'est-à-dire selon l'axe Oz, le déplacement éventuel de l'arbre tournant 24 solidaire des couronnes internes 34 et 36. Les faces en regard des couronnes aimantées sont parallèles, les angles au sommet des troncs de cône étant centrés sur l'axe Oz On a ainsi deux paliers coniques en opposition, ce qui stabilise axialement l'arbre par rapport au support, l'arbre 24 étant solidaire des couronnes internes 34 et 36. Sur la figure 3,- on a représenté un mode de réalisation de l'invention où, pour augmenter la'rigidité du palier, on entoure la couronne interne par une demi-couronne externe 40 de façon à ce que, en position centrée d'une couronne par rapport à l'autre, la force exercée sur la couronne interne ne soit plus nulle.Dans cet exemple de réalisation, la couronne interne 42 est une couronne complète etla couronne externe 40 est-échancrée sur une demi-périphérie Sur la figure 4 on a représenté une variante de réalisation de l'invention où une extrémité de 1arbre 24 est munie d'une butée qui peut être considérée comme la limlte d'un palier tronconique Cette butée est constituée par un premier aimant 50 sur 1' arbre 24 en vis-à-vis d'un aimant dSalmantation opposé 52 enregard. L'ensemble représenté sur cette figure comporte également deux paliers 30 et 60 tels que décrits précédemment. I1 va de soi que des asservissements complémenta ires de forme électromagnétique peuvent être ajoutés au palier magnétostatique pour repérer sa position par rapport à un point fixe et augmenter la rigidité de l1ensemble. REVENDICATIONS 1. Palier magnétostatique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux couronnes magnétiques coaxiales aimantées dont les aimantations sont radiales et de sens opposé, la surface externe de la couronne interne étant porteuse de charge magnétique de même signe que la surface interne de la couronne externe en regard de la surface externe de la couronne interne 2 Palier selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux couronnes sont constituées par des aimants permanents. 3. Palier selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la couronne interne a une surface externe de forme tronconique et la couronne externe une surface interne de forme également tronconique, les deux surfaces susmentionnées étant sensiblement parallèles entre elles. 4. Palier selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un couple de deux couronnes magnétiques, les angles des troncs de cône associés à chaque paire de couronnes étant égaux et en opposition, les deux couronnes internes étant solidaires d'un morne arbre dont l'axe passe par le sommet des troncs de cône associés auxdites couronnes. 5. Palier selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, pour augmenter la rigidité du palier, la surface d'une des deux couronnes est découpée sur une partie de sa périphérie