Brevet FR2432239A1 — publié le 19800222

L'invention est relative aux appareils électromagnétiques du type à aimant permanent et comportant un ensemble fixe et un ensemble mobile. De tels appareils électromagnétiques trouvent une application particulièrement intéressante pour actionner des dispositifs mécaniques ou pour alimenter des dispositifs électriques, application qui se rencontre dans des systèmes asservis. Cette expression 1,appareil électromagnétique" désigne, d'une façon générale, des appareils électriques destinés à engendrer un couple ou une force, coopérant avec un dispositif mécanique, lorsqu'ils sont alimentés en courant électrique continu, ou à engendrer une tension électrique, coopérant avec un dispositif électrique, lorsque leur ensemble mobile est soumis à un déplacement de translation ou de rotation. Les appareils électromagnétiques connus jusqu'à ce jour présentaient un certain nombre d'inconvénients parmi lesquels il est important de rappeler les suivants - l'ensemble mobile de l'appareil présentait une inertie rela-tivement élevée qui pouvait être genante pour le fonctionnement du dispositif mécanique ou électrique avec lequel l'appareil était appelé à coopérer, - l'alimentation en courant électrique de l'appareil s'opérait généralement par son ensemble mobile, ce qui impliquait des liaisons avec des conducteurs souples aboutissant à cet ensemble mobile ; ceci constituait une servitude gênante et limitant les performances du dispositif mécanique ou électrique avec lequel coopère l'appareil, - le coût de construction de l'appareil était relativement élevé, ce qui excluait son application à des dispositifs mécaniques ou électriques simples et devant etre vendus relativement bon marché. La présente invention a pour but un appareil électromagnétique qui remédie aux inconvénients indiqués ci-dessus. La présente invention a pour objet un appareil électromagnétique dontl'ense'ftle mobile présente une inertie aussi faible que possible. La présente invention a également pour objet un appareil électromagnétique dans lequel l'alimentation électrique se fait surl'ensemble fixe, l'ensemble mobile, de faible inertie, n'étant donc pas entravé par des liaisons à conducteurs souples. L'invention a encore pour objet un appareil électromagnétique dont le coût de fabrication est peu élevé, ce qui permet de l'incorporer dans des systèmes d'asservissement de grande diffusion. L'appareil électromagnétique conforme à l'invention est du type à aimant permanent et il comporte un ensemble fixe et un ensemble mobile définissant entre eux au moins un entrefer, et il est caractérisé par le fait que, d'une part, l'ensemble fixe comporte au moins un aimant permanent, au moins un bobinage électrique et au moins un premier circuit magnétique, et, d'autre part, l'en- semble mobile comporte un second circuit magnétique disposé, par rapport au premier circuit magnétique, de façon à assurer le retour du flux magnétique. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'ensem- ble mobile est monté tournant autour-d'un axe. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'ensemble mobile est monté coulissant le long d'au moins une glissière. Lorsque l'appareil est agencé pour fonctionner en moteur couple ou en moteur force (ensemble mobile tournant ou ensemble mobile coulissant), le bobinage électrique est alimenté par un courant continu dont l'intensité est proportionnelle au couple ou à la force exercé par l'ensemble mobile. Lorsque l'appareil est agencé pour fonctionner en détecteur de vitesse angulaire ou linéaire (ensemble mobile tournant ou ensemble mobile coulissant), le bobinage électrique délivre alors une tension variable dont la valeur est proportionnelle à la susdite vitesse angulaire ou linéaire. L'invention consiste, mises à part les dispositions dont il vient d'être question, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en meme temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. L'invention pourra, de toute façon, etre bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont relatifs à des modes de réalisation préférés de l'invention et ne comportent, bien entendu, aucun caractère limitatif. La fig. 1, de ces dessins, est une vue en perspective montrant schématiquement un appareil électromagnétique établi suivant un mode de réalisation de l'invention et relatif à une application "moteur-couple" ou à une application "détecteur de vitesse angulaire. La fig. 2 est une coupe suivant II-II fig. 1. La fig. 3 est une vue en perspective montrant schématiquement un appareil électromagnétique établi suivant un mode de réalisation de l'invention et relatif à une application "moteur-force" ou à une application "détecteur de vitesse linéaire". L'appareil électromagnétique montré sur ces figures est du type à aimant permanent et il comporte un ensemble fixe 1 et un ensemble mobile 2 définissant entre eux quatre entrefers E. L'ensemble fixe 1 comporte, - deux aimants permanents 3 et 4 aimantés respectivement dans le sens indiqué par la flèche 3a pour l'aimant permanent 3 et par la flèche 4a pour l'aimant permanent 4, - deux bobinages électriques 5 et 6, - et deux circuits magnétiques appelés ci-après "premiers circuits magnétiques", respectivement 7a et 7b. L'ensemble mobile 2 comporte un autre circuit magnétique appelé ci-après "second circuit magnétique" 8 disposé, par rapport aux premiers circuits magnétiques 7a et 7b, de façon à assurer le retour du flux magnétique par l'intermédiaire des entrefers E. Les bobinages électriques 5 et 6 sont alimentés par un coffret électrique 9. L'ensemble mobile 2 est relié à un système d'asservissement 10. Selon le mode de réalisation illustré sur les fig 1 et 2, l'appareil électromagnétique est agencé pour constituer un moteurcouple. A cet effet, l'ensemble mobile 2 est monté tournant autour d'un axe 11. Compte tenu, - du sens de circulation du flux magnétique-dans les entrefers E existant entre l'ensemble mobile 2 et les deux bobinages 5 et 6, sens de circulation indiqué par les flèches 13, - et du sens de circulation du courant électrique continu dans les bobinages 5 et 6, sens de circulation indiquépar les flèches 14, - il s'exerce, sur l'ensemble mobile -2, des forces indiquées par les flèches 15. Les forces représentées par les flèches 15 engendrent un couple autour de l'axe 11, ce couple étant représenté par la flèche 16. S'il s'agissait de réaliser un détecteur de vitesse angulaire on utiliserait le meme appareil électromagnétique que celui représenté sur les fig. 1 et 2, la vitesse angulaire étant appliquée sur l'arbre 11 et sa mesure étant recueillie sous forme d'une tension variable délivrée par les bobinages électriques 5 et 6. Cette tension variable est alors introduite dans le coffret électrique 9 qui peut abriter divers dispositifs de mesure. Selon le mode de réalisation illustré sur les fig. 3 et 4, l'appareil électromagnétique est agencé-pour constituer un moteurforce. A cet effet, l'élément mobile 2 est monté coulissant sur une ou plusieurs glissières 21. Compte tenu, - du sens de circulation du flux magnétique dans les entrefers E existant entre l'ensemble mobile 2 et les bobinages 5 et 6, sens de circulation indiqué par les flèches 23, - et du sens de circulation du courant électrique continu dans les bobinages 5 et 6, sens de circulation indiqué par les flèches 24, - il s'exerce, sur l'ensemble mobile 2, des forces indiquées par les flèches 25. Les forces représentées par les flèches 25 engendrent une force résultante représentée par la flèche 26. S'il s'agissait de réaliser un détecteur de vitesse linéaire, on utiliserait le même appareil électromagnétique que celui représenté sur les fig. 3 et 4, la vitesse linéaire étant appliquée sur une pièce rigide 27 et sa mesure étant recueillie sous forme d'une tension variable désignée par les bobinages électriques 5 et 6. Cette tension variable est alors introduite dans le coffret électrique 9 qui peut abriter divers dispositifs de mesure. En ce qui concerne l'ensemble fixe 1, il peut avantageusement etre constitué par deux tôles identiques 31 comportant une partie centrale 31a et deux parties latérales 31b se prolongeant chacune par une partie repliée à 900 31c. Les deux tôles 31 sont disposées de manière telle que les faces extérieures des parties repliées 31c sont en regard l'une de l'autre, la liaison entre ces quatre faces extérieures se faisant par les aimants permanents 3 et 4. Cette liaison peut être assurée en procédant à la fixation des parties repliées 31c sur les aimants permanents 3 et 4 par tout moyen approprié ne constituant pas un obstacle à la circulation du flux magnétique. La partie centrale 31a de chaque tôle 31 reçoit le bobinage électrique 5 ou 6. Un tel mode de construction de l'ensemble fixe 1 de l'appareil électromagnétique est clairement indiqué sur les fig. 1, 2 et 3,4. En ce qui concerne l'ensemble mobile 2, il peut être avantageusement constitué par deux tôles identiques 41 présentant chacune, vers leurs deux extrémités, des pliages 41a. Ces deux pliages 41a définissent deux branches 41b formant -un "U" à l'intérieur duquel se trouve la partie centrale 31 autour de laquelle est replié le bobinage 5 ou 6 considéré. Cette forme d'exécution générale de l'élément mobile 2 est montrée sur les fig. 1, 2 et 3 et 4. Lorsqu'il s'agit d'un ensemble mobile 2 tournant, l'axe 11 est fixé au centre de rotation de cet ensemble mobile (fig.1). Lorsqu'il sa'agit d'un ensemble mobile 2 coulissant, il comporte deux alésages 41c-entourant respectivement les deux glissières 21 ; ces deux alésages 41c peuvent avantageusement être obtenus en faisant comporter à chacune des deux tôles 41 deux déformations semi-cylindriques en regard 41d. La pièce rigide 27 est alors de préférence fixée à l'ensemble mobile 2 en une zone située entre les deux glissières 21 (fig.3 et 4). D'une façon générale, il est avantageux d'agencer les ensembles fixe 1 et mobile 2 de sorte que les entrefers E soient constitués en donnant aux extrémités de l'élément mobile 2 la forme d'une fourche en "U" à deux branches encadrant la partie centrale de l'élément fixe 1. En suite de quoi et quels que soient les modes de réalisation et d'application adoptés, on dispose d'un appareil électromagnétique qui présente les avantages principaux suivants - l'ensemble mobile de l'appareil présente une inertie aussi faible que possible, - l'alimentation électrique de l'appareil se fait sur l'ensemble fixe, - l'ensemble mobile de l'appareil n'est pas entraîné par des liaisons à conducteurs souples, - l'appareil présente une très grande sensibilité du fait que son ensemble mobile, d'une part, est aussi léger que possible, et, d'autre part, n'est pas entravé par des liaisons à conducteurs souples, - l'appareil peut être fabriqué à un prix peu élevé, - l'appareil peut etre incorporé dans des systèmes d'asservissement de grande diffusion. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1.- Appareil électromagnétique du type à aimant permanent comportant un ensemble fixe et un ensemble mobile définissant entre eux au moins un entrefer, caractérisé par le fait que, d'une part, l'ensemble fixe comporte au moins un aimant permanent, au moins un bobinage électrique et au moins un premier circuit magnétique, et, d'autre part, l'ensemble mobile comporte un second circuit magnétique disposé, par rapport au premier circuit magnétique de façon à assurer le retour du flux magnétique. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fai que l'ensemble mobile est monté tournant autour d'un axe. 3.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le faii que l'ensemble mobile est monté coulissant le long d'au moins une glissière. 4.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les ensembles fixe et mobile sont agencés de sorte que les entrefers soient constitués en donnant aux extrémités de l'ensemble mobile la forme d'une fourche en "U" à deux branches encadrant la partie centrale de l'ensemble fixe. 5.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'ensemble fixe est constitué par deux tôles identiques comportant une partie centrale et deux parties latérales se prolongeant chacune par une partie repliée (de préférence à 900), ces deux tôles identiques étant disposées de manière telle que les faces extérieures des parties repliées soient en regard l'une de l'autre et reliées aux aimants permanentE 6.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'ensemble mobile est constitué par deux tôles identiques présentant chacune des pliages vers leurs deux extrémités. 7.- Appareil selon la revendication 4 ou 5 et selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les pliages définis- sent,entre eux deux branches formant un "U" autour de la partie centrale de l'ensemble fixe. 8.- Appareil selon la revendication 2 et selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait qu'un axe tournant est fixé au centre de rotation de l'ensemble mobile. 9.- Appareil selon la revendication 3 et selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait qu'une pièce rigide est fixée à l'ensemble mobile 10.- Appareil selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'ensemble mobile comporte au moins un alésage entourant la glissière, cet alésage étant de préférence obtenu wn faisant comporter à chacune des deux tôles deux déformations complémentaires en regard.