Brevet FR2526993A1 — publié le 19831118

T La présente invention se rapporte aux action- neurs électriques, capables de développer un couple, et qui sont appelés ci-après des actionneurs rotatifs. Dans un exemple particulier qui sera décrit particulièrement ci-après, l'invention concerne un ac- tionneur rotatif qui peut être utilisé pour actionner un commutateur à hyperfréquences, c'est-à-dire un commu- tateur capable de déplacer un dispositif de couplage en hyperfréquences entre deux positions discrètes dans chacune desquelles il couple un circuit respectif d'6 ner- gie en hyperfréquences, mais l'invention n'est pas limi- tée à des actionneurs rotatifs pour cette application. L'invention concerne donc un actionneur à mou- vement angulaire, comprenant un premier élément avec deux positions prédéterminées qui sont magnétisés avec des polarités magnétiques opposées et un second élément comprenant des premier, second et troisième pôles espa- cés de distances angulaires prédéterminées; l'un desdits éléments est couvert au moins partiellement par l'autre et les deux éléments sont montés pour permettre un mouve- ment angulaire relatif, les pôles pouvant être magnéti- sés dans un premier état dans lequel le premier p 6 le est un pa Le Nord et le second pôle est un pôle Sud et dans un second état dans lequel le premier pôle est un ple Sud et le second p 6 le est un pble Nord, de manière que les éléments se déplacent Jusqu'à une première ou une seconde position angulaire relative prédéterminée en fonction de l'état magnétique des premier et second pb- les, le troisième pôle pouvant être magnétisé de manière à avoir tou Jours la rmme polaritè. L'invention concerne également un actionneur rotatif comprenant un rotor plein et cylindrique, dont une première partie semi-cylindrique est magnétisée de façon permanente pour présenter un pôle Nord et dont 3 l'autre partie semi-cylindrique est magnétisée de façon permanente pour présenter un pôle Sud, un carter fixe, trois pôles supportés par le carter et espacés de 120 autour du rotor de manière à former des circuits magné- tiques passant par le rotor, des bobines à excitation électrique surles p 8 les, un dispositif pour exciter les bobines pour qu'un premier p 8 le présente une polarité magnétique ou l'autre au rotor, le second pôle magnéti- que présentant toujours la polarité magnétique bpposée au premier, et le troisième pble présentant toujours une potarité magnétique inchangée, afin que le rotor tende à adopter l'une ou l'autre des deux positions de reluctance minimale, en anction des polarités magnéti- ques présentées par les premier et second p 6 les, les- dites deux positions étant espacées de 1200 et chacune d'entre elles étant une position dans laquelle une par- tie du rotor est voisine de l'un particulier des premier et second p Sles présentant la polarité magnétique qui lui est opposée et l'autre desdites parties étant prati- queotent à mi chemin entre les deux autres pales: un dis- positif étant prévu pour arrêter mécaniquement le mouve- nent du rotor, environ 15 avant chacune des positions afin de limiter la rotation maximale du rotor à environ . D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La Figure 1 est une coupe de l'actionneur ro- tatif selon la ligne I-I de la Figure 2, la Figure 2 est une coupe longitudinale de l'actionneur suivant la ligne II-II de la Figure 1, la Figure 3 est un schéia de l'actionneur rota- tif, la Figure 4 est une coupe longitudinale sui- vant la ligne IV-IV de la Figure 5 d'un commutateur à hyperfréquences qui peut être actionné par l'actionneur rotatif, et la Figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la Figure 4 du commnutateur à hyperfréquences. Comne le montrent les Figures 1 et 2, l'acti:on- neur comporte un carter 5 en une matière formant un circuit magnétique de faible reluctance et supportant des pales magnétiques 6, 8 et 10 qui se terminent par des pièces polaires respectivesde forme cylindrique 12, 14 et 16 Les pôles 6, 8 et 10 portent des bobines 18, et 22 Un rotor 30 à aimant permanent peut tourner entre les extrémités 5 A et 5 B (Fig 2) du carter 5 par des paliers 24 et 26, et il est aimanté de façon perma- nente pour présenter des pôles Nord et Sud comme le mon- tre la Figure 1 Le rotor 30 comporte un arbre de sor- tie 32 (voir Fig 2). D'une mnanière qui sera décrite plus en détail par la suite, les bobines 18 et 20 peuvent Otre excitées simultanément dans l'une ou l'autre de deux configura- tions possibles; dans une configuration, la pièce polai- re 12 du pôle 6 est un pôle Nord et la pièce polaire 14 du pôle 8 est un pôle Sud tandis que dans l'autre confi- guration la pièce polaire 12 est un pôle Sud et la pièce polaire 14 un pôle Nord La disposition est telle que lorsque les bobines 18 et 20 sont sous tension, la bobine 22 l'est également mais elle est tou Jours excitée de mra- nière que la pièce polaire 16 du p 8 le 10 soit un p 8 le Nord Quand les bobines 18 et 20 sont sous tension de manière que la pièce polaire 12 soit un p 8 le Sud et la pièce polaire 14 un pôle Nord, le rotor 30 se trouve dans une position stable comie le montre la Figure 1, le pôle Nord du rotor voisin du pble Sud de la pièce po- laire 12, et avec le pôle Sud du rotor à mi-chemin entre les pôles Nord formés par les pièces polaires 14 et 16 en formant ainsi un circuit magnétique de la plus faible reluctance Si l'excitation des bobines est changée, de manière que la pièce polaire 12 soit un p 8 le Nord et la pièce polaire 14 un pôle Sud, le rotor 30 se déplace de 120 dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à une nouvelle position stable de reluctance magnétique minimale, avec le p 8 le Nord du rotor maintenant voisin du p 8 le Sud de la pièce polaire 14 et le p 8 le Sud du rotor à mi-chemin entre les pales Nord formés par les pièces polaires 12 et 16. Il est cependant avantageux que le rotor ne puisse tourner d'un angle complet de 120 et qu'il soit limité en fait à un mouvement de 90 , par exemple par des enclenchements (non représentés) Autrement dit, lorsqu'il se déplace dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, le rotor 30 ne peut atteindre la position représentée sur la Fig 1 mais il est arrêté 15 avant cette position, dans le sens des aiguilles d'une montre. D'une façon similaire, lorsqu'il tourne dans le sens des aiguilles d'une montre vers l'autre position stabie ( 120 dans le sens desaiguilles d'une montre à partir de la position de la Fig 3), le rotor est en fait arrêté auparavant Par conséquent, lorsque l'excitation des bobines 18 et 20 est modifiée, le rotor se déplace à partir de l'une des positions angulaires espacées de 90 vers l'autre de ces positions et il y est maintenu par le couple que le flux magnétique exerce encore sur le rotor, qui tente de tourner encore de 15 vers la posi- tion de longueur minimale du circuit magnétique. La Figure 3 montre la manière dont les bobines 18, 20 et 22 sont mises sous tension électrique La bo- bine 18 consiste en fait en deux enroulements bifilaires 18 A et 1 SB et de m 8 me, la bobine 20 comporte deux enrou- lements bifilaires 20 A et 20 B La bobine 22 est une bo- bine simple Une source de courant continu fournit le courant électrique aux bobines par un commutateur de per- mutation 36 Il apparait donc que, en raison de la ma- nière dont les enroulements bifilaires sur chacun des pales 6 et 8 sont connectés, un changement de position des commutateurs 36 entralne le changement voulu de pola- rité de ces pbles. La caractéristique de couple en fonction de l'angle de l'actionneur est telle que le couple sur le rotor 30 est maximal lorsqu'il se trouve à mi-chemin en- tre ses deux positions angulaires finales, et que le couple décrott vers un minimum quand le rotor atteint chaque positiomn limite Cela aide à assurer que le rotor s'arrête progressivement sans rebondir sur la butée ou l'enclenchement Le troisième pble 10 est particulière- ment avantageux car sa présence augmente le couple de démarrage qui réduit le couple quand le rotor arrive vers sa position limite. L'actionneur à rotor décrit peut tre utilisé pour toute fonction appropriée lorsqu'un mouvement angu- laire est nécessaire entre deux positions. Un exemple particulier mais non limitatif d'une application est illustré par les figures 4 et 5, sur les- quelles l'actionneur lui-même est représenté dans la case 40, avec son arbre de sortie 32 entraînant un dispositif de couplage d'hyperfréquences 44 représenté schématique- ment seulement. Comme le montre la Figure 4, le dispositif de couplage d'hyperfréquences comporte un carter 50 de forme générale cylindrique creuse avec quatre orifices 52, 54 56 et 58, représentés sur la Figure 5 (dont deux seule- ments apparaissent sur la Figure 4) Le carter 50 suppor- te pour qu'il puisse tourner par des paliers 60 et 62 un rotor 64 d'une matière appropriée qui est usinée pour former des canaux de guide d'onde incurvés 66 et 68. be rotor 64 est accouplé pour Otre déplacé an- gulairement par l'arbre 32. Le rotor 66 est monté sur l'arbre 32 de manière que dans une position angulaire extrême de cet arbre, - le canal guide d'onde 66 relie les orifices 52 et 54 et le canal guide d'onde 68 relie les orifices 56 et 58 comme le montre par ticulièrement la Figure 5 Dans l'autre po- sition extrême de l'arbre 32, le canal guide d'onde 66 re- lie les orifices 54 et 56 et le canal guide d'onde 68 re- lie les orifices 52 et 58. Un bouton de commande manuel 70 peut ttre prévu pour permettre de régler manuellement le rotor 64 entre deux positions angulaires i 4 ais le bouton 70 peut être fixé sur l'extrémité opposée des dispositifs, c'est- à-dire à l'extrémité de l'arbre de rotor 32. Un actionneur a été décrit et illustré avec des p 8 les Nord et Sud magnétisés de façon permanente sur le rotor et trois pièces polaires 10, 12 et 14 sur la culas- se fixe entourant le rotor, mais évidemment la disposi- tion pourrait gtre inversée Autrement dit, le rotor pour- rait supporter les trois pièces polaires 10, 12 et 14 (et bien entendu les pôles et les bobines correspondantes) qui seraient alors espacés angulairement de 120 et fai- sant saillie vers la culasse qui pourrait alors porter deux pièces partiellement cylindriques présentant respec- tivement des pôles Nord et Sud, couvrant au moins partiel- lement le rotor. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au mode de réalisa- tion donné à titre d'exemple nullement limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Actionneur à mouvement angulaire, compre- nant un premier élément ( 30) ayant deux parties prédéter- minées qui sont magnétisées avec des polarités magnéti- ques opposées et un second élément ( 5) présentant des p 8 les magnétiques ( 10 o, 12, 14) espacées de distances an- gulaires prédéterminées, avec i'un desdits éléments ( 5; ) étant au moins partiellement couvert par l'autre ( 30; ) et les deux éléments ( 5; 30) étant montés pour un mouvement angulaire relatif quand les p$les ( 10, 12, 14) sont magnétisés de façon appropriée, caractérisé en ce qu'il comporte des premier, ( 12), second ( 14) et troisième pales ( 10) qui peuvent être magnétisés dans un premier état dans lequel le premier pale ( 12) est un p 8 le Nord et un second pale ( 14) est un p 8 le Sud et un second état dans lequel ie premier p 8 le ( 12) est un p 8 le Sud et le second pale ( 14) est un pôle Nord de manière que les éléments ( 5, 30) se déplacent jusqu'à une première ou une seconde position angulaire relative en fonction de l'état de magnétisation des premier et second p Sles ( 12, 14), le troisième p 8 le ( 10) pouvant tre magnétisé pour avoir tou- Jours la même polarité. 2 Actionneur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les premièr et second p 6 les ( 12, 14) sont espacés angulairement d'environ 120 . 3 Actionneur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des buttes mécaniques montées de manière à limiter le mouvement angulaire rela- tif maximal. 4 Actionneur selon la revendication 2, carac- térisé en ce qu'il comporte des butées mécaniques montées de manière à limiter Le mouvement angulaire relatif maxi- mal à environ 90 , ces 90 se situant symétriquement dans la distance angulaire de 120 entre les premier et second p 8 les( 12, 14). 5 Actionneur selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des bobines respectives ( 18, 20) montées sur les premier et second pales ( 12, 14), chacune des bobines ( 18, 20) comprenant deux enroulements bifilaires qui sont connectés électriquement de manière que dans l'un des- dits états de magnétisation, l'un des enroulements de l'une (p e 18) des bobines soit excité électrique- ment en série avec l'un des enroulements de l'autre ( 20) des bobines ( 18, 20) et que dans le second état de mag- nétisation, l'autre des enroulements de l'une (p e 18) des bobines soit excité électriquement en série avec l'autre ( 20) des enroulements de l'autre des bobines. 6 Actionneur selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ee que le premier élément est un rotor ( 30) et le second élément est une culasse ( 5) supportant des p 8 les ( 10, 12, 14) à l'exté- rieur du rotor ( 30). 7 Actionneur selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce que le second élé- ment est un rotor et le premier élément est une culasse supportant lesdites parties à l'extérieur du rotor. 8 Actionneur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il est associé avec un dispositif de couplage d'hyperfréquences (Fig 4) comprenant un élément rotatif ( 64) pouvant tourner entre deux positions séparées d'environ 90 , le dispositif de couplage cou- plant un circuit d'hyperfréquences différent dans cha- cune de ces positions, un dispositif ( 32) accouplant le- dit rotor ( 30) pour entraîner lélément rotatif ( 64). 9 Actionneur selon l'une quelconque des reven- dications 6 à 8, caractérisé en ce que le rotor est cy- lindrique et plein.