Brevet FR2471657A1 — publié le 19810619

La présente invention se rapporte à un dispositif électromagnétique du type comprenant un stator qui porte des enroulements électriques auxquels un courant électrique peut être appliqué, des pièces polaires axialement espacées seé- tendant autour du stator, les pièces polaires adjacentes prenant des polarités magnétiques opposées lorsque les enrou- lements sont alimentés en courant électrique, et une armatu- re tubulaire qui entoure le stator et participe à un déplace- ment axial par rapport au stator lorsque les enroulements sont mis sous tension. Dans un type connu de dispositif électromagnétique du type ci-dessus, comme indiqué dans la description du brevet britannique n0 1 539 514, la surface interne de l'armature forme des pièces polaires complémentaires des pièces polaires du stator. Avant l'excitation des enroulements, les pièces polaires de l'armature et celles du stator sont axialement décalées de sorte que, lorsque les enroulements sont excitésq l'armature se déplace pour réduire la réluctance des circuits magnétiques qui sont formés par l'armature et par le stator et qui comprennent les entrefers entre les pièces polaires en vis-à-vis. Ce type de dispositif nécessite que la surface intérieure de 1armature soit usinée pour former les pièces polaires ou que l'armature soit construite sous forme d'un ensemble complexe. L'opération d'usinage est d'autant plus difficile que le diamètre de l'armature est petit et que la longueur du dispositif est importante tandis que la construc- tion de l'armature sous forme d'un assemblage de pièces né- cessite un usinage précis des pièces individuelles et néces- site également que les pièces soient maintenues en appui les unes contre les autres. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif électromagnétique, du type précité, d'une manière plus com- mode. Conformément à l'invention, dans un dispositif du ty- pe ci-dessus la surface interne de l'armature est lisse et la surface externe de l'armature est usinée de telle sorte que, sur la distance ou pas entre deux pièces polaires adja- centes du stator, l'armature, au moins à une extrémité de cette distance, a une épaisseur telle que la saturation ma- gnétique de la matière formant l'armature se produit lorsque les enroulements sont mis sous tension. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue schématique, en élévation la- térale, du dispositif de l'invention; - les Fig. 2, 3 et 4 sont des vues en coupe, à plus grande échelle, d'une partie du dispositif représenté sur la Fig. 1, dans trois positions.différentes. - les Fig. 5 et 6 montrent d'autres modes de réalisa- tion de l'invention. Comme représenté sur les Fig. 1-à 4, le dispositif comprend un stator central 10 autour duquel est disposée une armature tubulaire 11. Le stator présente une série de pièces polaires 12 axialement espacées qui, dans le mode de réalisa- tion représenté, sont circonférentielles et qui délimitent entre elles des rainures ou gorges 13" Le stator est, naturel- lement, fabriqué en une matière aimantable et des enroulements électriques 14 sont disposés dans les rainures 13. Les enroulements sont électriquement connectés ensem- ble de façon que le sens de circulation du courant dans un enroulement soit opposé au sens de circulation du courant dans les deux enroulements adjacents et il en résulte que les piè- ces polaires 12 adjacentes ont des polarités magnétiques op- posées. Les enroulements peuvent être connectés en série ou en parallèle, selon que l'un ou l'autre de ces montages s'a- vère le plus commode et, dans le mode de réalisation représen- té, les connexions avec les extrémités des enroulements peu- vent être effectuées dans des rainures longitudinales formées dans les pièces polaires 12. 247 1616i L'armature Il est également fabriquée dans une matiè- re aimantable. Elle a une forme tubulaire et une surface interne lisse. La surface externe de l'armature est cepen- dant usinée et, comme on le voit aux Fig. 1 à 4, sur une distance d'espacement entre deux pôles, ou pas polaire du stator, l'armature a une section transversale en forme de coin. L'épaisseur de l'extrémité la plus mince du segment à section en coin est telle que la matière dont l'armature est formée se sature magnétiquement lorsqu'un courant élec- trique circule dans les enroulements. La position relative initiale de l'armature et du stator est telle que représentée sur la Fig. 2 et, lorsque les en- roulements sont mis sous tension, le flux magnétique cherche à passer entre les pièces polaires adjacentes. Pour ce faire, il traverse l'entrefer entre la pièce polaire 12 et l'extré- mité la plus large de la section, circule le long du segment puis, du fait de la saturation magnétique qui se produit à l'extrémité plus mince ou plus étroite du segment, la plus grande partie du flux traverse un entrefer plus large pour parvenir à la pièce polaire 12 suivante. Les lignes de flux suivent un trajet qui est incliné sur l'axe du dispositif et, par conséquent, il est engendré une force qui tend à provo- quer un déplacement axial relatif entre l'armature et le sta- tor. Sur la Fig. 3, on a représenté le dispositif après qu'un certain déplacement se soit produit et on voit qu'une partie du flux magnétique traverse l'entrefer radial entre l'arma- ture et la pièce polaire à l'extrémité plus étroite du seg- ment mais qu'il y a encore une partie du flux qui traverse l'entrefer incliné plus long. La position de déplacement fi- nale est représentée sur la Fig.4 et cette position est une position d'équilibre du fait que, lorsque l'armature se dé- place davantage vers la gauche en considérant les diverses figures, le flux passant entre la pièce polaire et l'extrémi- té plus large du segment commence également à suivre un tra- jet qui est incliné sur l'axe du dispositif. On comprend que le déplacement de l'armature s'effectue à l'encontre de l'ac- tion d'un ressort ou autre dispositif approprié quelconque de sorte que, lorsque le courant électrique cesse de s'écou- ler dans les enroulements, l'armature est ramenée à sa posi- tion d'origine. La Fig. 5 représente une modification de la forme en section transversale de l'armature; dans ce mode de réalisa- tion, au lieu que la totalité d'un segment ait une section transversale qui diminue progressivement, seule une partie d'extrémité a une section transversale réduite,-la partie restante étant constituée par un cylindre droit. Une autre variante a été représentée sur la Fig. 6 et, dans cet exemple les deux parties d'extrémité d'un segment de l'armature tel que défini plus haut ont une section trans- versale réduite. Bien qu'on ait décrit ci-dessus la position initiale de départ comme étant la position représentée sur la Fig.2 et la position représentée sur la Fig. 4 comme étant la posi- tion finale, il est possible d'utiliser, comme position de dé- part, un réglage relatif du stator et de l'armature dans le- quel l'armature est située à gauche de la position représentée sur la Fig. 4. Dans ce cas, l'armature se déplace vers la droite lorsque les enroulements sont alimentés en courant. Comme dans l'exemple décrit, la matière située à l'extrémité la plus mince du segment à section en forme de coin est sa- turée lorsque les enroulements sont mis sous tension. Comme décrit ci-dessus, les pièces polaires 12 sont circonférentielles, cependant, elles peuvent avoir une forme hélicoïdale pour former l'équivalent d'un filetage hélicol- dal à deux origines ou à un nombre de filets multiple de deux. L'armature doit être usinée de la même manière et, dans ce cas, il est nécessaire d'empêcher un mouvement angulaire re- latif entre!2armature et le stator. On a brièvement mentionné ci-dessus que l'armature pouvait agir à l'encontre de l'action d'un ressort. Le dispo- 247 1657 sitif peut, cependant, être construit de façon à être à dou- ble effet et, dans ce cas, la moitié de la longueur de lVar- mature, en combinaison avec la partie correspondante du sta- tor, produit le déplacement relatif dans un sens et l'autre moitié de l'armature en combinaison avec la partie correspon- dante du stator, produit le déplacement relatif dans l'autre sens. Dans ce mode de réalisation, il est nécessaire de di- viser les enroulements du stator en deux parties dont l'une est mise sous tension pour provoquer le- déplacement dans un sens et dont l'autre est mise sous tension pour provoquer le déplacement dans le sens opposée Les avantages de cette construction par rapport à la construction classique de ce type de dispositif sont évidents. Làrmature peut être fabriquée à partir d'un élément tubulai- re et sa surface périphérique externe peut être facilement usinée. Il en résulte que le diamètre du dispositif peut être aussi petit qu'il est nécessaire et que sa longueur peut être aussi grande qu'il est nécessaire. REVENDICATIONS 1 - Dispositif électromagnétique comprenant un stator qui porte des enroulements électriques auxquels un courant électrique peut être appliqué, en service, des pièces polai- res axialement espacées s'étendant autour du stator, les piè- ces polaires adjacentes prenant des polarités magnétiques op- posées lorsque les enroulements sont alimentés en courant é- lectrique et une armature tubulaire entourant le stator, l'ar- mature participant à un déplacement axial par rapport au sta- tor lorsque les enroulements sont mis sous tension, caracté- risé en ce que la surface interne de l'armature (11) est lis- se et que la surface externe de l'armature est usinée de tel- le sorte que, sur la distance d'espacement entre deux pièces polaires adjacentes (12) du stator, ou pas, l'armature, au moins à une extrémité de ladite distance ou pas, a une épais- seur telle que la saturation magnétique de la matière formant l'armature se produit lorsque les enroulements sont mis sous tension. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'armature a une section transversale en forme de coin sur ladite distance d'espacement. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'armature a une forme à section décroissante à la- dite extrémité de la distance d'espacement ou pas, et en ce que la partie restante de l'armature sur cette distance d'es- pacement a la forme d'un cylindre droit. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'armature a une forme en section décroissante à l'autre extrémité de ladite distance d'espacement.