Brevet FR2485798A1 — publié le 19811231

La présente invention se rapporte à un actionneur électromagnétique comportant une culasse magnétique en forme de E, ayant deux branches externes et une branche centrale parallèles reliées toutes trois par une base commune, une armature mobile en forme de T ayant une jambe centrale coope- rant avec la branche centrale et une traverse perpendiculaire coopérant avec des extrémités des branches externes, une bobine entourant la jambe et la branche centrales, et des moyens de guidage des déplacements de l'armature. Dans les appareils connus répondant à la constitution générale mentionne ci-dessus, trois entrefers importants sont placés dans le circuit parcouru par le champ magnétique développe par la bobine de sorte que pour une tension d'alimentation donnée, la bobine doit comporter un grand nombre de spires utilisant un conducteur de section appropriée. Une recherche constante dans la réalisation des électro-aimants concerne celle visant à l'économie de cuivre. Une telle économie passe par la réduction des entrefers inutiles, etant entendu qu'au moins un entrefer relativement important doit être prevu dans un actionneur electromagneti- que si l'on veut obtenir une course suffisante de l'armature. L'invention se propose principalement de fournir un actionneur dans lequel les entrefers parasites seront réduits au minimum en vue de reduire le volume de la bobine. Selon l'invention, le but recherche a été atteint grâce au fait qu'une extrémité de la jambe de l'armature présente la forme d'un coin qui coopère avec une fourche disposée à l'extrémité de la branche centrale pour former un noyau plongeur et un entrefer principal de travail, et que des faces d'extrémités laterales de la traverse coulissent en regard de faces internes parallèles des extrémités opposees des branches externes avec un faible jeu constituant des entrefers secondaires réduits, ces entrefers étant assures par une pièce de guidage interne à l'armature et coopérant avec la culasse dans leur voisinage. Accessoirement, l'invention vise à procurer un dispositif de guidage qui soit peu coûteux et soit apte à assurer le respect de faibles entrefers parasites. D'autres avantages, ainsi qu'un mode de réalisation préferé de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description ci-dessous qui est accompagnée par 9 figures. Au dessin annexe : La figure 1 représente une vue en élévation de l'actionneur en demi-coupe passant par un axe de symétrie XX' YY' commun à la culasse et à l'armature; La figure 2 montre une vue en élévation de la culasse; La figure 3 illustre une vue en élévation de 1'armature; La figure 4 représente une vue de côté de l'armature et de la culasse associées, cette dernière étant coupée par un plan passant par YY'; La figure 5 montre une vue en élévation d'un paquet de tôles entrant dans la constitution de la culasse; La figure 6 représente une vue de dessus de la culasse; La figure 7 illustre une vue de dessous de l'armature; La figure 8 montre une vue en élévation d'un second mode de réalisation de la culasse, et La figure 9 montre une vue de côté de la culasse selon la figure 8. Un actionneur électromagnétique, visible tout monté en 1 à la figure comprend une culasse (2) en forme de E visible plus précisément à la figure 2, une armature (3) visible plus précisément aux figures 3 et 4, une bobine d'excitation (4) du circuit magnétique formé par la culasse et l'armature, un ressort de rappel (5) servant à donner à l'armature une position de repos en l'absence d'excitation, et un dispositif d'accouplement (6) solidaire de l'armature qui peut associer celle-ci à un appareil devant être actionne. Dans le mode d'exécution de cet électro-aimant choisi dans la présente invention, l'armature (3) prend la forme d'un T ayant une jambe centrale (7) et une traverse (8) perpendiculaire à un axe de symétrie XX' de cette jambe; l'extrémité inferieure (9) de la jambe présente une forme de coin symétrique (10) d'angle a La culasse (2) comporte deux branches externes (11) (12), une branche centrale (13) présentant une encoche symétrique (14) en forme de fourche d'angle a et une base commune (15) perpendiculaire aux trois branches, qui sont par ailleurs, parallèles entre elles et à un axe de symétrie YY' passant par l'encoche. Lorsque la culasse et l'armature sont associées, les axes XX' et YY' étant confondus, et que la bobine est excite, l'extrémité (9) et le coin (10) sont attirés dans l'encoche (14) pour réduire un entrefer principal de travail (E), cette extrémité (9j ayant la fonction-d'un noyau plongeur, tandis que des faces latérales (88, 89) d'extrémités opposées (16, 17) de la traverse se déplacent en regard de faces internes parallèles (86, 87) des extrémités (18, 19) des branches externes, se faisant face, avec des jeux "el" et "e2" qui constituent deux entrefers secondaires parasites dont la valeur est et doit rester aussi réduite et identique que possible. L'armature (3) contient en son centre une pièce (18) métallique amagnétique, qui affecte la forme d'un T, realisée par exemple par découpe d'une tôle en laiton d'épaisseur "a" relativement faible, ayant une traverse (19) de largeur "F" superieure à la largeur "P" de la traverse (8), et une jambe (20) de largeur "d" et de longueur n qui est supérieure à la longueur "m" de la jambe centrale (7), voir aussi la figure 7. Cette pièce métallique est associee à l'armature par des rivets tels que (21) qui fixent contre elle, et de part et d'autres, deux paquets de tôles magnétiques identiques (22, 23). En raison des differences de dimensions précisées ci-dessus, des portions de surfaces (25, 24), (27, 26) et (29, 28) de la pièce (18), dépassent en largeur et respectivement en longueur. Ces portions constituent des premières surfaces de guidage de l'armature perpendiculaires à un axe XX'. Par ailleurs, la pièce (18) comporte des portions de tranche latérale opposées (49, 50) sur sa traverse (19) et (51, 52) sur sa jambe (20) qui constituent des secondes surfaces de guidage de l'armature perpendiculaires à XX' et aux précédentes. Dans un premier mode de réalisation, la culasse est formée par l'association, à l'aide de rivets tels que (30), de quatre paquets de tôles magnétiques, voir aussi figure 6, comprenant deux premiers paquets (31, 32) ayant un même profil en E visible à la figure 2, et deux seconds paquets (33, 34) d'épaisseur "b", ayant un même profil en L, visible à la figure 5; la forme en L des seconds paquets presente une grande aile (35) et une petite aile (36) perpendiculaire à la précédente mais sensiblement plus courte que la moitie de la largeur ";" de la base (15). Une extrémité (37) de la grande aile présente une encoche (38) de profond-eur "g", ayant une surface de fond (39) parallèle à la direction générale de cette grande aile. Comme on le voit aux figures 2 et 6, où les quatre paquets sont assemblés, les seconds paquets (33, 34) sont placés symétriquement par rapport à un axe de symetrie YY' des premiers paquets de la culasse, de façon à superposer d'une part les branches et les grandes ailes, et d'autre part, la base et les petites ailes. Une fois assemblée, la culasse presente donc dans sa région inférieure (40) contenant la base (15), une ouverture rectangulaire (41) de dimensions "b" et "c" résultant de l'épaisseur "b" des seconds paquets et du fait qu'une face d'extrémité (42) respectivement (48) de la petite aile (36) et respecttvement d'une aile opposée, est suffisamment courte pour ne pas venir se placer en regard de la branche centrale, les dimensions "b" et "c" étant légèrement supérieures- aux dimensions "a" et "d" définies ci-dessus. Dans sa région supérieure (43), la culasse assemblée présente aux extrémités (18, 19) de ses branches deux rainures (44, 45) se faisant face. Ces rainures, qui résultent de l'existence d'encoches telles que (38) dans les seconds paquets, ont une largeur "b", et leurs fonds (39, 46) placés en regard l'un de l'autre sont sépares par une distance "h" légèrement supérieure à la largeur "F" de la traverse (19) tandis que les faces d'extrémités (18, 19) sont séparées par une distance "q", legerement superieure a "p". Ces fonds (39, 46) et ces faces d'extremite (41, 42) cooperent avec les secondes surfaces de guidage. Lorsque l'armature est placée en coopération avec la culasse, les premieres surfaces (24, 25) (26, 27) de la traverse (19) pénètrent dans les rainures (44) et (45), et les premièressurfaces de guidage (28, 29) de l'extrémité (47) de la jambe (20) de la piece (18) pénètrent dans la branche centrale (13) et dans l'ouverture (41). La coopération de ces premières surfaces de guidage avec des surfaces de guidage associées (82, 83) (84, 85), placées sur les parois latérales des rainures et de l'ouverture et donc sur les demi-paquets (31, 32), assure un excellent guidage dans les sens F, voir figure 4, nécessaire au coulissement de l'armature le long de l'axe YY'. Par ailleurs, les fonds (46) (39) des rainures et les faces d'extremite (42) (48) des seconds paquets de la culasse, procurent, par coopération avec les tranches supérieures (49, 50) placées aux extrémités de la traverse (19) et respectivement avec les tranches (51, 52) de l'extrémité (47) de la jambe centrale (20) de la pièce (18), un guidage latéral de l'armature dans les sens G, nécessaire à la bonne coopération entre la pointe (9) et l'encoche (14) et au respect des entrefers "eî" et "e2". La piece (18) présente par ailleurs un prolongement superieur (53) portant un trou d'accouplement (6) et un prolongement inferieur (54) revêtu d'un capuchon moule (55), servant de poussoir dans le sens M et de butée de repos pour l'armature en sens inverse. L'armature est par suite guidée selon deux directions laterales rectangulaires F et G, pour coulisser axialement le long de XX', les guidages étant effectués au voisinage des entrefers E, el et e2. Dans une variante de réalisation de la culasse, visible aux figures 8 et 9, une pièce entretoise (60) est disposee dans la région centrale d'une culasse (61) à la place des seconds paquets (33, 34), cette entretoise se trouvant donc placée entre deux premiers paquets (31, 32) identiques aux précédents. Cette entretoise (60), obtenue par découpage d'une tôle d'épaisseur "b", comporte deux bras plans parallèles (62, 63) placées dans un plan médian PP' contenant les trois branches de la culasse assemblée et une traverse plane (64), perpendiculaire aux branches qu'elle relie entre elles, et qui est placée dans un plan RR', parallèle à PP', ne contenant pas d'élements de la culasse. La liaison et le déport entre les bras (62, 63) et la traverse (64) sont obtenus par deux pliages à 90" (65, 66) qui forment des portions de raccordement (67, 68) placees dans un plan sensiblement perpendiculaire à PP' et exterieurement aux surfaces frontales d'extrémité (69, 70) des extrémités des branches (71, 72) des premiers paquets de tôle. Les extremites (73, 74) des bras (62, 63) de l'en- tretoise comportent des épanouissements (75, 76) dirigés l'un vers l'autre et ayant des dimensions identiques à celles des petites ailes (36) des seconds paquets précédents, tandis que des régions (80, 81) des branches (62, 63) comportent des encoches (82, 83) identiques aux encoches (38) des seconds paquets précédents. Les autres dimensions des branches sont choisies pour se superposer exactement aux premiers paquets de tôle utilisés. Pour la fixation de la culasse, il a été prévu trois prolongements (77, 78) et (79) munis d'ouvertures qui sont respectivement solidaires des extrémités (73, 74) et de la traverse (64), de sorte que cette entretoise facilite la fixation de l'actionneur et assure le respect des dimensions "q" et "h". Une armature identique à la précédente est utilisée pour coopérer avec ce second type de culasse et peut être mise en place aisément en raison de la position déportée de la traverse (64). Ces deux actionneurs conviennent particulierement à la commande en courant continu, de dispositifs de verrouillage destinés à l'industrie automobile. REVENDICATIONS 1. Actionneur électromagnétique comportant une culasse magnétique en forme de E ayant deux branches externes et une branche centrale parallèles reliées toutes trois par une base communie, une armature mobile en forme de T,ayant une jambe centrale et une traverse coopérant avec des extrémités des branches externes, une bobine entourant la jambe et la branche centrales et des moyens de guidage des déplacements de l'armature, caractérise en ce qu'une extrémité (9) de la jambe (7) de l'armature (3) présente la forme d'un coin (10) qui coopère avec une fourche (14) disposée à l'extrémité de la branche centrale (13) pour former un noyau plongeur et un entrefer principal de travail (E), et que des faces d'extrémités latérales (88, 89) de la traverse (19) coulissent en regard de faces internes parallèles ( & , 87) des extrémités opposées (18, 19) des branches externes (11, 12) avec un faible jeu constituant des entrefers secondaires (el, e2) réduits, ces entrefers étant assurés par une pièce de guidage (18) interne à l'armature et cooperant avec la culasse (2) dans leur voisinage. 2. Actionneur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de guidage (18) de faible epaisseur "a", prend la forme d'un T en métal amagnétique ayant une portion centrale (20, 47) de longueur "n" supérieure à la longueur "m" de la jambe centrale (7) de 1'armature et une traverse (19) de largeur "c" supérieure à la largeur "p" de la traverse (8) de l'armature, cette pièce étant placée entre deux paquets de tôles magnétiques en T (22, 23) constituant l'armature (3), avec lesquels elle est assemblée, des premières surfaces de guidage (25, 24) (26, 27) et (28, 29) ainsi que des secondes surfaces de guidage (49, 50) et (51, 52)étant portées dans deux directions distinctes perpendiculaires à l'axe XX' de l'armature, par les parties de cette pièce qui dépassent desdits paquets de tôle et pénetrent dans la culasse (2). 3. Actionneur électromagnétique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la culasse (2) est constituée par deux premiers paquets de tôles magnétiques (31, 32) en forme de E, entre lesquels sont disposés de façon symé trique par rapport à un axe YY' des deux premiers paquets, deux seconds paquets de tôles magnétiques (34, 33) en forme de L d'épaisseur légèrement supérieure a "a", ayant une grande branche (35) dont une extrémité présente une encoche (38) et une petite branche (36) plus courte que la moitie de la largeur (j) de la culasse, de façon telle qu'une ouverture (41) subsiste au milieu de la base (15) de la culasse pour recevoir 1 'extrémité (47) de la portion centrale, et que des parties supérieures de la traverse (19) dépassant de la traverse (8) de l'armature (3) pénètrent dans des rainures (44, 45) formées aux extrémités (18, 19) des branches par lesdites encoches. 4. Actionneur électromagnétique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la culasse (61) est constituée par deux premiers paquets de tôles magnetiques (31, 32) en forme de E, entre lesquels sont disposés de façon symétrique par rapport à un axe YY' des deux premiers paquets, deux bras en forme de L d'épaisseur légèrement supérieure a a (62, 63) appartenant à une entretoise (60) métallique, ayant sur les grands bras de ces L des encoches (82, 83) et aux extrémités de ces grands bras des épanouissements (75, 76) opposés et plus courts que la moitié de la largeur j" de la culasse, les extrémités (80, 81) de ces bras placées au voisinage des encoches étant reliées entre elles par une traverse plane (64) placee dans un plan RR' ne traversant pas l'un des premiers paquets (32).