Brevet FR2460532A1 — publié le 19810123

L'invention se rapporte à un aimant permanent pour élément bistable actionnable par des moyens magnétiques ainsi qu'à ces éléments et unités de visualisation de données pourvues d'au moins un tel élément. Dans un tel élément bistable, la visualisation des données est obtenueau moyen d'un rotor formé d'un corps cylindrique (brevet US 2.740.955), sphérique (brevet US 3.036.300) ou méme plat (brevet US 1.191.023) dont l'une des deux surfacesque sont pour chaque forme de corps ci-dessus évoquée, respectivement, les moitiés de la face latérale, les surfaces hémisphériques ou les faces opposées, est porteuse, au moins localement, d'une indication différente de celle donnée par l'autre surface. Par exemple, ces indications différentes seront des plages de couleurs conventionnelles telles que blanche ou Jaune d'une part et noire d'autre part. Selon la surface ainsi offerte à la vue, ce corps affiche donc une indication quisoit,se suffit à elle-mime (brevet US 2.415.452 et 2.740. 955), soit/participe, en combinaison avec d' autres éléments, à la construction d'une indication plus complexe, telle que par exemple & la restitution de caractères (brevet US 1.191.023, 1.799.731 et 3.036.300). Cos caractères permettent alors, entre autres applications, de composer des panneaux d'af- fichage d'horaires, pour gares, aérogares, de résultats sportifs, etc... Comme annoncé plus haut, pour orienter correctement chaque rotor d'télément bistable, celui-ci est actionnable en rotation de cent quatre vingts degrés autour de son axe, par des moyens magnétiques. De tels moyens magnétiques sont décrits aux brevets précités et dans de nombreux autres documents et par exemple au brevet US 3.025.512 dans lequel, outre le rotor, ces moyens magnétiques comprennent: - un aimant permanent solidarisé on rotation de ce rotor auquel il est fix6 dans une position telle que l'axe passant par les p8les NORD et SUD de l'aimant permanent soit sensible- ment radial à ltaxe de rotation du rotor, - un stator formé d'un support pour le composant ci-après, - un électro-aimant fixé au stator et ce dans une position telle que ses pàles Nord et Sud soient disposes sensiblement 2 2460532 à la fois symétriquement à l'axe de rotation du rotor et dans le plan dans lequel, conjointement à ce rotor, tournent les p8les de l'aimant permanent du rotor, - un moyen de raccordement fugitif de l àlectro- aimant & une source de courant continu de polarité réversible. On sait que: - d'une part, deux aimants mis en présence l'un de l'autre exercent entre eux des forces d'attraction au niveau de leurs extrémités de polarité différente et de répulsion au niveau do leurs extrémités de même polarité et, d'autre part, l'inversion de la polarité du courant continu alimentant l' télectro-aimant conduit à une inversion du sens du champ magnétique de cet électro-aimant. On comprend donc que, selon le sens du champ magnétique créé par l'électro-aimant du stator, l'aimant permanent et donc le rotor sont z soit maintenus à leur place si l'aimant permanent était bien orienté soit entraînés en rotation sur un angle de cent quatre vingts degrés pour que l'aimant permanent ait sa bonne posi- tion. L'alimentation de l'électro-aimant peut aussit&t tre inter- rompue car mime s'ils n'offraient pas d'aimantation remanonte, étant en matériau magnétique, de ce seul fait, les barreaux portant les pôles Nord Sud de l'électro-aimant attireraient en- core les eles do l'aimant permanent et le rotor resterait donc stabilisé dans la position imposée par la dernière commando. Le fonctionnement d'un tel élément bistable est donc simple dans son principe. Un problème se poserait toutefois si, avant une commande en rotation, le rotor s'était stabilisé dans une position o l'axe passant par les pèles Nord Sud de son aimant permanent se confon- dait parfaitement avec lVaxe passant par les p81es Nord et Sud de 1 'électro-aimant. En effet, les forces de répulsion n'engendreraient alors aucun couple de rotation, mais s'équilibreraient. Afin de pallier cet inconvénient, en combinaison avec les moyens magnétiques d'actionnement, il est connu d'utiliser d' autres moyens qui, quant A eux, interviennent pour qu'entre les 3 2460532 commandes, les axes des pôles Nord et Sud de l'1électro-aimant et celui de l'aimant permanent soient toujours décalés l'un par rapport à l'autre. Parmi ces autres moyens, on trouve principalement des butées mécaniques limitant généralement 1'angle de pivotement du rotor par rapport au stator à moins de cent quatre vingts degrés (brevet US 3.025.512) ce qui évidemment, d'une part, lors de corps de forme cylindrique ou sphérique, réduit la surface utili- sable pour l'affichage et surtout, d'autre part, lors de corps de forme plane, incline les surfaces d'affichage et ce d'un angle différent selon la surface qui est expose à la vue, ce qui, dans au moins l'une des positions, peut gêner la visibilité. Dans des variantes de réalisation, dont certaines permettent de conserver un pivotement complet de cent quatre vingts degrés, à l'action de ces butées mécaniques, se combine l'action d'un champ magnâ1que créé par un aimant permanent supplémentaire et qui est porté par le stator (brevet US 2.740.955 et 3.518.664) et/ou l'action résultant d'un positionnement caractéristique de l'aimant permanent du rotors lequel aimant permanent, lorsque le rotor est stabilisé, peut en effet avoir l'axe de ses pôles Nord et Sud qui, par rapport à celui des pôles de l'électro-aimant est décalé parallèlement (brevet US 2.740.955) ou est incliné (brevet US 3. 624.941). Avec tous ces autres moyens, l'éloignement des pôles de l'électro-aimant de ceux de l'aimant permanent diminue l'attraction au repos et nuit donc à la stabilité du rotor entre les commandes. De plus, du fait de ces moyens mécaniques et/ou magnétiques autres que ceux indispensables pour actionner le rotor, un tel élément bistable est à la fois complexe et surtout encombrant et de prix de revient élevé. Ce sont là des défauts d'autant plus graves que ledit élément est rarement utilisé seul mais, généralement, est utilisé en très grande quantité. Par exemples ne serait-ce que pour constituer un seul caractère variable, sont déjà couramment utilisées des unités de trente cinq de ces éléments répartis en cinq rangées verticales de sept éléments chacune. O'est pourquoi, un résultat que l'invention vise à obtenir est un aimant permanent pour élément bistable du type précité qui, pour que son rotor ne se stabilise pas dans des positions o se confonderaient les axes de l'aimant permanent du rotor et de uo;:l:l:socT'oo u 'suep;Iue.,zue s;:9 t.egTp euez un: 9 eznT - #e.'zn -T.- lI ep TT:!9p un#p e9eqo9 ep'oe. z - en. eun eazn.S ç - uo'F::eAuTTF uoTes zueuemzed:ju'Fe un: tr ea.zns - nuuoo edl. ep;Leueuzmzed:j.ulem un: ú ezn.l' - L ezn2 -C -T:; 'el ep II Ii roîes ednoo ue n.A& uemlqT 4eo: Z er:F - np Iuo'.;:.z ep ereil wd edcnoo ue nA 4.ueiue9t un. eanFTT - : uemuenb'T4mmgios:q.ues,-adez Tnb pe-Ue-To uTssep np pze2ez ue ';;T; "TmTT uou elduerep e.FT y 'eqTe; se)c1 oC --O Uo:qdrTi:-osop eI ep oepç1, es.zdmuoo uesq vies uo:Ieu imq -919 te. un su;'om ne iuuetacldmoo soeuuop ep to:jws;T"eneA ep sqq -Tun sel qe selq';sTq su.emlae seo l;eqo =nod; eue5m5e" ' elof *eeTogjd elpeJ OSI.z eu. r ep eeznt ep n go mi. unp Z uo selTaentb uoles 'seuoz see.pwsns sep suoTo.,z; seTl '8er qeo op sequegejT;;p seoue:sTp sep /l=an4se '..zed e.anwp - :e saeoddo.%ueulelvaz:qip:Uos ';.d. eun1p - : uo.wo.z ep ez'.'pnv;.zoddu.z,d 'Tnb sznoq -uoo sep /seGdT s:pse-P r que:od Fnb lseuoz ses.ns equesgjd 'noF: OZ -u:o.i op Oe-I el':pea e]iVF emvm eun zns seoldc pnS p.o> soelgcd ses l Tnb ';ueuezed;ueumru:Tpeo '"[, :o:zdep ona uae 'enb ao re 9s-29:;oueso:tuermmeou 'n;iq snnId P.1o ed'.:l np eIq4s;q:u5emg>1 nod:uemae-ed:ztuem un:;e qo inod B uQol:ueAuTtI 'mTeo anocT À:ueA Op ete,;w. ep sUo ue egmm sode.z n' L elqu:s se.: uezuemu9l un 'uoF:zeAu:4 ep:a:1fn99z uns eaooue:sE * nsl-9:lxo senb*Ftl9 lUm scdqo sep.zTd 9q.an;.ed ssd:se8u:,;eueuuo'T ouo.; el.uop qe se.assnodc sep 'sdlnoo sep seqj.qe qaemezerlue;uoqe; eIqTe; uo;:mmuos -uoo eun anod 9 aaT ecldnoo un:zue.;;o:uemeuuo:;oeap sue om sel OL uop u5emglt9 Iet un ouo:u.a.u'4 ep:v:lna9s un quemeTense:s *oues em8m el suep sanoano: e.znpo. zd es e.jno ue:=eAned suor;eloz sGeTTnbseî 'seap s9qu1TA a;enb queo Op 4u9me;orer 9asx uerG.ned suor;0;o.Z OeO T op stq"4sFq uewl9t9 To. un;se uoT4ueAu eques9zd 'T ep qe;unsga es:ns vIj *Àa&e"Te ned Z.ue'TAz ep zxzd unap se;nuezqmooue nad 'eTldmFs:se q;& eo ep Tnb 4,zo;oz.fpeT,euuo':oe znod seTqesuecdsTpuT xneo ep s.ouT.sTp sueXom sep ' Tedde sOd ess; esu ', zo;.es np uem'Fe-o,.z.oae' Ir 2460532 d'une unité d'affichage - Figure 7: schématiquement, une telle unité vue de profil - Figure 8: schématiquement, la face avant d'une telle unité. En se reportant figures 1 et 2, on voit que cet élément bis- table comprend un rotor 1 formé d'un corps cylindrique 2, dont la surface latérale porte, de manière connue, en deux zones diamétralement opposées 2 a, 2 b ' des indications différentes 3 a ' 3 b ' telles qu'une pastille 3 a de couleur Jaune réflec- torisante et une pastille 3 b ' de couleur noire et mate. Le rotor 1 est porté par un axe 4 qui est libre en rotation dans un palier 5 assurant son guidage en rotation et son immobi- lisation en translation selon au moins une direction ainsi que cela sera exposé plus loin. Pour orienter correctement le rotor, en vue de lui faire pré- senter celle des indications 3 a, 3 b, qui convient momentané- ment, celui-ci est actionné en rotation par des moyens magnéti- ques comprenant: - un aimant permanent 6 solidarisé en rotation du rotor 1 auquel il est fixé de manière telle que l'axe 7, passant par ses p81es Nord N 6 et Sud S 6 * soit radial à l'taxe de rota- tion du rotor - un stator 8 formé d'un support 9 pour un électro-aimant 10 - ledit électro-aimant, fixé au stator, et comprenant un barreau Il en matériau magnétique plié en U et un.,bobina- ge 12 relié à deux broches 13 de connexion - un circuit 14 de raccordement des broches 13 à une source de courant continu par l'intermédiaire d'un interrupteur inverseur 16 permettant une alimentation fugitive et réver- sible du bobinage 12. Le barreau 11 peut donc être temporairement aimanté dans le sens choisi et lextrémité de chacune de ses branches 17,18 présente alors alternativement un pôle Nord N 10 et Sud. 10 Les branches 17,18 du barreau 11 sont disposées à la fois parallèlement et symétriquement à l'axe 4 avec leur extrémité libre sensiblement dans le plan o tournent les p8les N 6 ' 6 de l'aimant permanent 6. Si l'alimentation est telle que les pales en vis A vis de l'aimant permanent 6 et de l'électro-aimant 10 sont de polarité contraire (figure 2), les forces d'attraction réciproques qui en découlent font que l'aimant permanent reste en place.Par contre, 6 2460532 si lesdits p8les sont de même polarité, il en résulte des forces de répulsion qui, si elles ne s'équilibrent pas, provoquent une rotation de cent quatre vingts degrés de l'aimant permanent 6 pour que celui-ci retrouve les conditions précédentes. Après coupure de l'alimentation de la bobine, du fait de l'aimantation rémanente du barreau 11 ou du seul fait que ses branches 17,18 sont en matériau magnétique, les p8les de l'aimant permanent 6 sont maintenus près des branches 17,18 et conservent donc la dernière position imposée. On va maintenant décrire comment, selon l'itnvention, sans au- tres moyens mécaniques et/ou magnétiques, on évite que le rotor 1 se stabilise dans une position o la ligne radiale 7 passant par les p8les de l'aimant permanent 6 se confonderait avec celle 19 passant par les pôles de llélectro-aimant 10. Cette situation qui serait possible avec un aimant permanent de type connu, conduirait en effet, lors de l'inversion de l'ali- mentation (figure 3) à un équilibre des forces F et FP de répul- sion et ne permettrait pas la rotation de l'aimant permanent 20. Il est donc bien nécessaire qu'au repos, ces deux lignes 7 et 19 soient déphasées d'un certain angle m A w* Selon une caradiristique essentielle de l'invention, ce résul- tat est obtenu grâce à des contours ou découpes 21,22 (figure 4) de l'aimant permanent 6 dans les zones 23,24, qui présentent les p8les et ce dès que, par rapport à l'axe de rotation 4, ces découpes sont diamétralement opposées et situent, à des distances différentes les fractions de zones 23 a ' 24 a d'une part, et 23 b' 24 b, d'autre part, délimitées par la ligne radiale 7. Ce résultat est dû au fait que dans toute attraction magéti- que entre deux corps, la position stable vers laquelle tend le système est celle qui corwpond au flux maximum. En effet, le flux, et donc la force magnétique, croissant lors- que l'entrefer E'diminue, dans l'hypothèse o les lignes 7 et 19. seraient initialement confondues, les fractions 23 a, 24 ase- raient soumises à des forces d'attraction supérieures à celles- des fractions 23b, 24b, et la différence créerait donc un cou-. pie de rotation Jusqu'à équilibre des forces en présence (voir lignes de force en figure 5). Le déphasage A est proportionnel à l'importance de la découpe et A la grosseur des branches de l'électro-aimant 10. 4o Par contre, l'aimant permanent 6 peut avoir par ailleurs une forme quelconque telle par exemple celle représentée en traits forts en figure 4 ou symbolisée en traits fins et hachurée sur la m4me figure 4. Cette découpe ne modifiant pas la position effective des p8les de l'électro-aimant, au moment du renversement du champ magnéti- que, dans l'électro-aimant 10, on se trouve dans la m8me situa- tion que si l'aimant permanent avait été incliné par des moyens mécaniques et/ou magnétiques. De ce fait, A chaque inversion de courant, les forces F et Ft sont inégales et le rotor pivote donc, et ce, toujours dans le m9me sens, à savoir, vers le c8té découpé, ce qui le distingue des autres éléments bistables connus qui ne pivotent toujours que de cent quatre vingts degrés au maximum et alternativement dans un sens et dans l'autre. Il est bien évident que sans sortir du cadre de l'invention, cet aimant permanent peut équiper un élément bistable dont le corps du rotor serait de ntimporte quelle forme telle que cylin- drique, sphérique ou plate. Dans un mode préféré de réalisation, ne serait-ce que pour ltinsensibilité au vent, le corps du rotor est cylindrique ou lègérement bombé et, selon une caractéristique de l'invention, vient coiffer en totalité lt1électro-aimant 10 et l'aimant perma- nent, d'une part pour les abriter des heurts, des poussières, de ltaction des champs magnétiques extérieurs et, d'autre part, pour offrir aux indications A afficher, la plus grande surface possible. Sebn une autre caractéristique, le palier 5 de l'axe de rota- tion du rotor et donc de l'aimant permanent 6 est rigoureusement positionné par rapport aux branches 17,18 de ltélectro-aimant et ce par engagement desdites branches dans des perçages 25 de la bague 26 réalisant le palier 5. De ce fait, l'entrefer E peut être réduit à la valeur minimale t ce qui permet l'obtention d'un couple de rotation élevé pour une très faible consomma- tion. être encré ou L'axe de rotation 4, solidaire du rotor peu v implement engagé dans le palier 5 jusqu'à buter sur le fond 26'du logement, sans qu'il soit nécessaire de prévoir un élément de retenue. En effet, en vertu de la loi du flux maximum déjà exposéeplus haut, l'ai- mant permanent sera sollicité vers l'intérieur des branches de l'électro-aimant et ne pourra échapper. Le support 9 de l'électro-aimant 10 est formé d'une plaque radiale au prolongement à l'axe de rotation et sur laquelle vient presque s'appuyer l'extrémité en porte à faux du corps cylindri- que du rotor et ce, afin de parfaire l'étanchéité. Cette plaque peut de plus présenter une collerette 27 ou une bague coiffée par le corps du rotor pour assurer le guidage du rotor ou réalisant simplement une chicane d'étanchéité. Pour une plus grande stabilité, la plaque comporte en outre un socle 28 dormnnant une bonne assise à toit'élément bistable et/ou des plots 29 qui formeront des cales de positionnement par appui contre des éléments semblables ou des autres butées. Dans le même but, lors de la constitution d'unités de visua- lisation comportant plusieurs rangées éléments, les éléments d' une même rangée ou d'une mêSme-unité pourraient être portés par un support unique 30. Protégeant encore l éléments bistables, devant l'unité de visualisation, peut être dispc un masque 31 présentant en regard de chaque corps 2 des découpes 32 de la forme du sigle à faire apparaltre et par exemple circulaires ce qui permet alors dtap- poser sur les corps des plages colorées 3 a 3b p de surface plus importante et de forme différente. 9 2450532 REVENDICATIONS 1. Aimant permanent pour élément bistable actionnable par des moyens magnétiques et entrant dans la composition d'unités de visualisation de données, lequel élément comprend à cet effet, - un rotor formé dtun corps sur l'extérieur duquel sont déli- mitées deux surfaces opposées portant des indications dif- férentes l'une de l'autre - un aimant permanent solidarisé en rotationcb ce rotor auquel il est fixé dans une position telle que la ligne passant par ses p8les Nord et Sud soit sensiblment radiale à l'axe de rotation du rotor, - un stator formé d'un support et du composant ci-après, - un électro-aimant fixé au stator et ce dans une position telle que ses p61es Nord et Sud soient disposés sensible- ment à la fois symétriquement à l'axe de rotation du rotor et dans le plan dans lequel, conjointement à ce rotor, tour- nent les p8les de l'taimant permanent du rotor, - un moyen de raccordement de l'électro-aimant à une source de courant continu permettant une -alimentation fugitive et de polarité réversible, ledit aimant permanent étant c a r a c t é r i s é en ce que, en vue de profil, ledit aimant permanent, qui a ses pôles Nord et Sud placés sur une méme ligne radiale à l'axe de rotation, pré- sente sur ses zones qui portent lesdits p8les des contours qui, par rapport audit axe de rotation: - d'une part, sont diamétralement opposés et - d'autre pat, situent à des distances différentes de cet axe, les fractions des susdites zones, selon qu'elles sont d'un c8té ou de l'autre de la ligne radiale précitée. 2. Elément bistable pour la visualisation de données, compre- nant: - un rotor formé d'un corps sur l'extérieur duquel sont déli- mitées deux surfaces opposées portant des indications dif- férentes l'une de l'autre, - un aimant permanent solidarisé en rotation de ce rotor au- quel il est fixé dans une position telle que la ligne pas- sant par ses p8les Nord et Sud soit sensiblement radiale à l'axe de rotation du rotor - un stator formé d'un support et du composant ciaprès: - un électro-aimant fixé au stator et ce dans une position telle que ses p&les Nord et Sud soient disposés sensible- ment à la fois symétriquement à l'axe de rotation du rotor et dans le plan o, conjointement à ce rotor, tournent les p8les de l'aimant permanent du rotor - un moyen de raccordement de leélectro-aimant à une source de courant continu permettant une alimentation fugitive et de polarité réversible, cet élément bistable étant caractérisé en ce qu'il comprend, un aimant permanent selon la revendication 1. 3. Elément bistable selon la revendication 2, dont le corps du rotor a une forme au moins sensiblement cylindrique, caracté- risé en ce que ledit corps coiffe en totalité l'électro -aimant et l 'aimant permanent. 4. Elément bistable selon la revendication 2 ou 3, caractéri- sé en ce que, outre le bobinage, l'électro-aimant comprend un barreau aimanté plié en U dont les branches sont disposées paral- lément à ltaxe de rotation du rotor. 5. Elément bistable selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'axe de rotation est porté par un palier réalisé dans une bague rigoureusement positionnée par rapport aux branches de l'électro-aimant et ce, par engagement desdites branches dans des perçages de cette bague. 6. Elément bistable selon l une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé on ce que le support est formé d'une plaque, 2.5 radiale au prolongement fictif de ltaxe de rotation, Jouxtant l'extrémité en porte à faux du corps du rotor. 7. Elément bistable selon la revendication 6, caractérisé en ce que la plaque radiale comporte un socle. 8. Unité de visualisation de données, caractérisée en ce qu' elle comprend au moins un élément bistable, selon l'une quelcon- que des revendications 2 à 7. 9. Unité de visualisation de données, selon la revendication 8, caractérisée on ce qu'elle comporte, sur sa face avant, un mas- que présentant des découpes en regard de chaque corps. 10. Unité de visualisation de données, selon la revendication 9, caractérisée en ce que les découpes ont la forme des indications à faire apparaître.