Brevet FR2536321A1 — publié le 19840525

Mandrin magnétique à aimants permanents pouvant être commuté entre un état magnétique excité et un état non excité. La présente invention concerne un mandrin ou plateau magnétique à aimants permanents pouvant être commuté entre un état magnétiquement excité et un état non excité Plus particulièrement, elle concerne un mandrin ou plateau magnétique commutable à aimants permanents pouvant gtre commuté entre un état magnétiquement excité et un état non excité par la modification de la position relative d'aimants permanents fixes et d'aimants permanents mobiles. Comme mandrin magnétique commutable classique à aimants permanents, on connalt le mandrin magnétique permanent décrit dans la demande de brevet japonais publiée N O 16149/60 Ce mandrin magnétique classique à aimants permanents comprend: une botte dont une des extrémités est ouverte; un plataau comprenant une pluralité d'éléments polaires magnétiques de forme allongée et une pluralité d'éléments non magnétiques, les éléments polaires et les éléments non magnétiques étant disposés d'une manière alternativement juxtaposée en travers de l'extrémité ouverte de la botte de manière à recou- vrir cette extrémité ouverte; une pluralité de premiers aimants permanents fixés au plateau; et une pluralité de seconds aimants permanents fixés à un élément mobile qui est enfermé dans la botte de manière à pouvoir être dépla- cé dans la direction transversale, c'est-à-dire la direction de juxtaposi- tion, des éléments polaires magnétiques et des éléments non magnétiques. Dans le mandrin magnétique classique ci-dessus à aimants permanents, les premiers aimants permanents sont disposés chacun entre les éléments polaires magnétiques adjacents du plateau pour créer des directions d'aimantation alternativement inversées dans la direction transversale des él&-ments polai- res magnétiques de manière que les faces opposées entre les premiers aimants permanents adjacents aient la même polarité magnétique Les aimants perma- nents mobiles sont disposés dans la direction de déplacement de I'élément mobile à des intervalles prédéterminés de manière que les faces opposées entre les aimants permanents mobiles adjacents aient la même polarité magné- tique, une pièce polaire correspondant à l'élément polaire magnétique étant disposée entre ces aimants. Dans le mandrin classique ci-dessus, on peut placer le plateau dans un état excité magnétiquement en déplaçant les seconds aimants ou aimants perma- nents mobiles, qui sont aimantés dans la même direction que les premiers aimants ou aimants permanents fixes, Jusqu'à des positions situées juste en dessous des premiers aimants permanents On peut aussi placer le plateau dans un état non excité en déplaçant les seconds aimants permanents, qui sont aimantés dans la direction opposée à la direction d'aimantation des aimants permanents fixes, jusqu'à des positions situées juste en dessous des premiers aimants permanents. Dans l'état exicté magnétiquement mentionné ci-dessus, les flux magné- tiques issus des seconds aimants permanents arrivent aux éléments polaires magnétiques du plateau non pas directement mais à travers les pièces polaires qui sont en contact avec des faces polaires magnétiques des aimants perma- nents mobiles En raison d'un tel mode de construction, le mandrin classique précité présente l'inconvénient que les flux magnétiques circulant des se- conds aimants permanents jusqu'au plateau dans l'état magnétiquement excité s'échappent en une quantité relativement importante, ce qui entratne une forte perte magnétique. C'est pourquoi, la présente invention a pour objet un mandrin ou plateau magnétique à aimants permanents dont la perte magnétique est relativement faible. La présente invention a été réalisée compte tenu du fait que, dans le mandrin magnétique classique à aimants permanents, les seconds aimants perma- nents sont disposés de manière que leurs directions d'aimantation soient parallèles à la direction de déplacement de l'élément mobile qui supporte les aimants permanents et que, par conséquent, il soit impossible que les faces 2 S polaires magnétiques des seconds aimants permanents se trouvent directement en regard des éléments polaires magnétique Plus particulièrement, la pré- sente invention est caractérisée par le fait que les aimants permanents mobiles sont supportés par l'élément mobile de telle sorte que leurs faces polaires magnétiques se trouvent, de façon coulissante, en regard des élé- ments polaires magnétiques du plateau afin de diminuer ainsi la fuite de flux entre les aimants permanents mobiles et le plateau. On va maintenant décrire la présente invention en se référant aux des- sins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en plan partiellement arrachée d'un mandrin magnétique à aimants permanents selon un mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une vue de côté partiellement arrachée du mandrin magné- tique à aimants permanents de la figure 1 dans un état non excité magnétique- ment; la figure 3 est une vue similaire à la figure 2 mais montrant le mandrin magnétique à aimants permanents de la figure 1 dans un état excité magnéti- quement; et la figure 4-est une vue similaire à la figure 3 mais montrant un autre mode de réalisation de la présente invention. En se référant à la figure 1, on voit qu'un mandrin magnétique permanent 10 selon la présente invention comprend une botte 12 dont une des extrémités est ouverte, un plateau 14 qui recouvre l'extrémité ouverte de la botte, une pluralité de premiers aimants permanents 16 disposés dans la plateau 14, une pluralité de seconds aimants permanents 20 supportés par l'élément mobile 18 qui est enfermé dans la botte 12. Dans le mode de réalisation illustré, la botte 12 est formée par une matière non magnétique, telle que l'aluminium, et a une forme rectangulaire dans son ensemble Le plateau 14 comprend une pluralité d'éléments polaires magnétiques 22 de forme allongée et une pluralité d'éléments non magnétiques 24 de forme allongée, les éléments polaires 22 et les éléments non magnéti- ques 24 s'étendant en travers de la partie ouverte de la botte 12 dans la direction de la largeur de cette botte Les éléments 22 et 24 sont disposés côte à côte de façon alternée dans la direction longitudinale de la botte 12 et sont assemblés les uns aux autres de manière à constituer le plateau 14. En outre, comme déjà connu, une pluralité d'éléments polaires magnétiques 26 sont noyés dans les surfaces supérieures des éléments non magnétiques 24 de manière à subdiviser le pas polaire du plateau 14. Les premiers aimants permanents 16 sont disposés dans le plateau 14 et s'étendent dans la direction de la largeur de ce plateau Comme on le voit clairement sur la figure 2, les aimants permanents 16 sont disposés chacun entre deux éléments polaires adjacents 22 et sous chacun des éléments polai- res auxiliaires 26 de manière à créer des directions d'aimantation alterna- tivement inversées dans la direction transversale des éléments polaires magnétiques, les faces polaires magnétiques de même polarité se trouvant en regard l'une de l'autre. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, l'élément mobile 18 est une plaque formée d'une matière magnétique La plaque 18 est disposée en dessous du plateau 14, parallèlement à ce plateau, et peut être déplacée dans la direction longitudinale de la botte 12, cette direction cofncidant avec la direction de juxtaposition, c'est-à-dire la direction transversale des éléments polaires 22 et des éléments non magnétiques 24 Les seconds aimants permanents 20, qui sont supportés par la plaque 18, s'éten- dent dans la direction de la largeur de la botte 12 et sont disposés dans la direction de déplacement de la plaque 18 dans une disposition qui correspond à celle des éléments polaires magnétiques 22 du plateau 14 Les aimants permanents 20 sont aimantés chacun dans la direction de la largeur de la plaque 18, c'est-à-dire dans une direction perpendiculaire à la direction de déplacement de la plaque, et sont disposés de manière à créer des directions d'aimantation alternativement inversées dans la direction de juxtaposition de ces aimants, c'est-à-dire la direction transversale des éléments polaires 22. De ce fait, les faces polaires magnétiques des seconds aimants ou aimants permanents mobiles 20 dont les p 8 les sont alternativement inversés dans la direction de juxtaposition de ces aimants se trouvent en regard, de façon coulissante, des faces d'extrémités inférieures des éléments polaires 22. Entre les aimants permanents adjacents 20 est disposé un élément d'espacement 28 formé d'une matière non magnétique L'élément d'espacement 28 peut être supprimé. La plaque 18 est pourvue, à une de ses extrémités, d'un prolongement 18 a s'étendant dans la direction longitudinale de la plaque 18 A ce prolongement 18 a est associé un mécanisme d'actionnement 30 permettant de communiquer à la plaque 18 un déplacement correspondant à un seul pas de la disposition des aimants permanents 20 Dans le mode de réalisation illustré, dans le méca- nisme d'actionnement 30 est pouvu d'un arbre d'actionnement 32 qui est sup- porté de façon tournante par le plateau 14 et d'un disque 34 d'excentrique fixé à l'extrémité inférieure de l'arbre d'actionnement 32 Le disque 34 comporte un maneton ou doigt excentré 34 a logé dans une boutonnière 36 formée dans le prolongement 18 a Par conséquent, on peut déplacer la plaque ou élément mobile 18 d'un pas de l'agencement des aimants permanents 20 en faisant tourner l'arbre d'actionnement 32 De cette façon, on peut déplacer l'élément mobile 18 entre la position non excitée représentée sur la figure 2 et la position excitée représente sur la figure 3. Dans la position non-excitée représentée sur la figure 2, chaque aimant permanent mobile 20 se trouve juste en dessous de chaque élément polaire magnétique 22 de sorte que sa face polaire ayant une polarité (S ou N) oppo- sée à la polarité (N ou S) des aimants permanents fixes 16 qui se trouvent en regard de l'élément polaire 22 se trouve en face de l'élément polaire Les aimants permanents fixes 16 sont donc court-circuités chacun par les aimants permanents mobiles associés 20 à travers les éléments polaires 22, de sorte que des lignes de force magnétique d'une boucle fermée sont formées come indiqué en 38 sur la figure 2, ces lignes ne coupant jamais la surface du plateau 14 Il en résulte que la surface du plateau 14 est placée dans l'état non excité Par contre, dans la position magnétiquement excitée représentée sur la figure 3, chacun des aimants permanents mobiles 20 est placé juste en dessous de chaque élément polaire magnétique 22 de sorte que sa face polaire ayant la même polarité (N ou S) que la polarité (N ou S) des faces polaires des ai- mants permanents fixés 16 qui se trouvent en regard de l'élément polaire 22 se trouve en face de l'élément polaire Les éléments polaires 22 sont donc aimantés de manière à présenter des polarités alternativement différentes dans la direction de juxtaposition, de sorte que les lignes de force magné- tique d'un boucle fermée sort formées comme indiqué en 40 sur la figure 3, ces lignes coupant la surface du plateau 14 Il en résulte que la surface du plateau 14 est placée dans l'état excité. Du fait que, dans cet état excité, une seule face polaire de chaque aimant permanent mobile 20 est en contact direct avec l'élément polaire correspondant 22, le flux magnétique allant de l'aimant permanent 20 jusqu'à l'élément polaire 22 et celui allant de l'élément polaire 22 Jusqu'à l'aimant permanent 20 circulent directement entre cet aimant et cet élément sant traverser une pièce polaire telle que celle utilisée dans le mandrin magniti- que classique précité à aimant permanent Par conséquent, le trajet du flux magnétique peut être court-circuité de manière à diminuer ainsi la fuite de flux, ce qui permet à la force magnétique des aimants permanents mobiles 20 de s'exercer avec efficacité sur le plateau 14 Il en résulte que, par rap- port au mandrin classique précité, la perte magnétique peut être réduite et l'attraction magnétique du plateau 14 peut, de ce fait, être augmentée. Comme aimants permanents 16 et 20, on peut utiliser des aimants en A Inico présentant une perméabilité réversible importante mais, pour atteindre la réduction de la résistance magnétique au glissement induite pendant le déplacement de l'élément mobile 18 et pour permettre ainsi une opération de rotation plus facile de l'arbre d'actionnement rotatif 32, c'est-à-dire une opération de c olutation aisée, il est souhaitable d'utiliser un aimant présentant une faible perméabilité réversible, comme par exemple un aimant en ferrite ou un aimant en métal de terres rares. Dans le cas o l'on utilise un aimant en terres rares pour les aimants permanents 16 et 20, du fait que l'aimant en métal de terres rares présente une densité de flux magnétique supérieure à celle de l'aimant en ferrite, les aimants permanents 20 supportés par l'élément mobile 18 peuvent être rempla- cés partiellement par des pièces polaires 20 ', telles que des barreaux en fer doux, comme représenté sur la figure 4 Plus particulièrement, dans le cas du mandrin magnétique à aimants permanents représenté dans l'état excité sur la figure 4, des trous traversants sont formés dans la direction de l'épaisseur de l'élément mobile 18 et les aimants permanents 20 ainsi que les pièces polaires 20 ' sont encastrés dans ces trous traversants de façon alternée le long de la direction de déplacement de l'élément mobile 18 Les aimants permanents 20 sont disposés de manière à présenter la même direction d'ai- mantation, c'est-à-dire que les aimants permanents 20 ne présentent pas de direction d'aimantation alternativement inversée dans leur direction de juxtaposition Toutefois, du point de vue du trajet magnétique du circuit magnétique, les pièces polaires 20 ' disposées chacune entre des aimants permanents adjacents 20 remplissent sensiblement la même fonction que les aimants permanents 20 dont les directions d'aimantation sont alternativement inversées Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4, l'élément mobile 18 comprend une plaque non magnétique disposée en dessous du plateau 14 à proximité de ce dernier, et une partie de base 12 a de la botte 12 est formée d'une matière magnétique En outre, les éléments non magnétiques 24 du plateau 14 ont une dimension plus petite dans la direction verticale que les éléments polaires magnétiques 22 de manière à former un évidement sous chacun des éléments non magnétiques 24, cet évidement comportant une extrémité inférieure ouverte pour qu'on y enferme chaque aimant permanent 16 décrit ci-dessus de telle manière que la surface inférieure de l'aimant permanent 16 sait de niveau avec la surface inférieure de l'élément polaire magnétique 22. Dans le mandrin magnétique 10 à aimants permanents illustré sur la figure 4, la boucle de flux fermée dans l'état magnétiquement excité du mandrin traverse partiellement chaque pièce polaire 20 ' mais, du fait qu'une des faces polaires de chaque aimant permanent 20 est en contact avec l'élé- ment polaire correspondant 22, il est possible d'obtenir une réduction de la perte magnétique par rapport au mandrin classique précité En outre, à la place de la pièce polaire 20 ', on peut utiliser un aimant permanent similaire à l'aimant permanent 20, grâce à quoi on peut obtenir une réduction supplé- mentaire de la perte magnétique et le renforcement de la source de force magnétique, ce qui permet une augmentation supplémentaire de l'attraction magnétique du plateau 14. Selon la présente invention, comme on l'a mentionné ci-dessus, du fait que les aimants permanents mobiles sont supportés par l'élément mobile de telle sorte que leurs faces polaires se trouvent, de façon coulissante, en regard des éléments polaires magnétiques, il est possible de réduire la fuite de flux entre les aimants permanents mobiles et le plateau, ce qui permet de diminuer la perte magnétique et d'augmenter davantage l'attraction magnétique du plateau. REVENDICATIONS 1 Mandrin magnétique à aimants permanents dont l'état magnétique peut être commuté, caractérisé par le fait qu'il comprend: une botte ( 12) dont une des extrémités est ouverte; un plateau ( 14) comprenant une pluralité d'éléments polaires magnétiques ( 22) de forme allongée et une pluralité d'éléments non magnétiques ( 24) de forme allongée, lesdits éléments polaires magnétiques et lesdits éléments non magnétiques étant disposés d'une manière alternativement juxtaposée en tra- vers de ladite extrémité ouverte de ladite botte de manière à recouvrir ladite extrémité ouverte; une pluralité de premiers aimants permanents ( 16) disposés chacun entre les éléments polaires magnétiques adjacents ( 22) du plateau ( 14) de manière à créer des directions d'aimantation alternativement inversées dans la direc- tion transversale desdits éléments polaires magnétiques; et une pluralité de seconds aimants permanents ( 20) placés sur un élément mobile ( 18) et supportés sur cet élément dans une disposition correspondante à celle desdits éléments polaires magnétiques pour placer ledit plateau sélectivement dans un état excité magnétiquement et dans un état non excité en coopération avec lesdits premiers aimants permanents, lesdits seconds aimants permanents ( 20) comportant des faces polaires magnétiques disposées de façon coulissante en regard desdits éléments polaires magnétiques ( 22), ledit élément mobile étant enfermé dans ladite botte de manière à pouvoir être déplacé dans la direction transversale desdits éléments polaires magné- tiques et desdits éléments non magnétiques. 2 Mandrin magnétique à aimants permanents selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit élément mobile ( 18) comprend une plaque disposée à l'intérieur de ladite botte ( 12) à proximité dudit plateau ( 14) et parallèlement à ce plateau et par le fait que lesdits seconds aimants perma- nents sont montés respectivment dans des trous traversants formés dans ladite plaque de manière à présenter une direction d'aimantation orientée dans le sens de l'épaisseur de ladite plaque. 3 Mandrin magnétique à aimants permanents selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits éléments non magnétiques ( 24) ont, dans la direction verticale, une dimension plus petite que celle desdits éléments polaires magnétiques ( 22) de manière à former un évidement sous chacun des- dits éléments non magnétiques, cet évidement comportant une extrémité infé- rieure ouverte pour que l'on y enferme chacun desdits premiers aimants perma- nents de telle sorte que la surface inférieure de l'aimant permanent soit de niveau avec la surface inférieure de chacun desdits éléments polaires magné- S tiques ( 22). 4 Mandrin magnétique à aimants permanents selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, une pluralité d'éléments polaires magnétiques aumiliaires ( 26) noyés dans les surfaces supérieures desdits éléments non magnétiques ( 24) et par le fait que lesdits premiers In aimants permanents ( 16) sont placés sous lesdits éléments polaires magné- tiques auxiliaires et dans une disposition correspondant à celle de ces derniers. Mandrin magnétique à aimants permanents selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits premiers et seconds aimants permanents ( 16, 20) présentent une perméabilité réversible faible. 6 Mandrin magnétique à aimants permanents selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits premiers et seconds aimants permanents ( 16, 20) sont des aimants en ferrite et que lesdits seconds aimants perma- nents sont disposés de manière à créer des directions d'aimantation alterna- tivement inversées le long de la direction de déplacement dudit élément mobile. 7 Mandrin magnétique à aimants permanents selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits premiers et seconds aimants permanents ( 16, 20) sont des aimants en métal de terres rares et que lesdits seconds aimants permanents ( 20) sont disposés dans la direction de déplacement dudit élément mobile de façon alternée, les pièces polaires étant supportées par ledit élément mobile de sorte que les seconds aimants permanents présentent la même direction d'aimantation.