Brevet FR2552925A1 — publié le 19850405

La présente invention concerne une électrovanne et en particulier un enroulement en solénoïde conçu pour permettre un actionnement rapide du noyau plongeur lors de changements rapides de l'amplitude et/ou du sens du courant. La réalisation d'une bobine électrique pour le solénoïde à courant continu d'une électrovanne est en général soumise à trois conditions principales Premièrement, la bobine doit engendrer une force d'actionnement minimale Cette force correspond au produit de l'amplitude du courant et du nombre de spires de la bobine Deuxièmement, la consom10 mation de courant électrique pour une tension donnée ne doit pas excéder une certaine limite Ce facteur détermine la résistance de la bobine au courant continu Troisièmement, la température de la bobine ne doit pas excéder un certain degré Ce facteur impose une limite au diamètre du fil ou à la densité de courant ainsi qu'aux dimensions 15 de la bobine pour assurer un transfert thermique correct A l'intérieur de ces limites, il est possible de réaliser une grande variété de bobines. Pour les solénoïdes devant fonctionner en un laps de temps très court (par exemple en un délai inférieur à 20 2 millisecondes pour une bobine de 2,5 kg), une quatrième condition entre en ligne de compte L'inductance de la bobine ne peut pas dépasser une certaine limite, faute de quoi le délai de montée et de descente du courant dans la bobine est trop grand pour permettre un fonctionnement rapide Malheureusement, dans une bobine normale, 25 les trois conditions précédentes (diamètre du fil, résistance au courant continu et nombre de spires) déterminent l'inductance Il est fréquent que cette dernière condition ne puisse pas être remplie Une solution courante consiste à ajouter une grosse résistance pour le courant continu en série avec la bobine, afin de limiter la consommation de cou30 rant. Une solution à ce problème, conforme à l'état de la technique, a consisté à utiliser une bobine dans laquelle le sens d'enroulement était inversé au bout d'un certain nombre de spires Le résultat immédiat de cette formule est que la résistance au courant conti35 nu peut être choisie et régulée indépendamment du nombre de spires actives et de l'inductance qui en résulte Une telle bobine peut répondre aux exigences de vitesse et de force tout en satisfaisant aux conditions relatives à la puissance absorbée et à la dissipation thermique. 2 2552925 Une recherche a été effectuée Les brevets suivants ont été cités dans ladite recherche: Inventeur(s) Brevet américain n L.A Trofimov 1 810 306 A H Lamb 2 040 389 E.D Lilja 2 268 882 A.L Blaha et al 3 075 059 R.S Winship 3 134 867 C.I Clausing 3 215 799 T A O Gross 3 806 798 Albert Franz 3 975 721 Aucun des brevets ci-dessus ne s'avère véritablement en rapport avec le sujet, sauf Lamb, Lilja et Winship. Lamb décrit un conducteur à enroulement inversé 7 représen15 té à la figure 1 de son document. Lilja décrit des couches de compensation PW 2 et CW 2 Cf page 2, colonne 2, lignes 26 à 33. Winship décrit des enroulements bifilaires 38 et 40 représentés aux figures 1 et 3 et disposés sur une seule couche. 20 Conformément au solénoïde de la présente invention, on obtient une grande vitesse de réponse en employant en série des enroulements primaires et des enroulements de compensation sur une meme couche ou sur des couches alternées. Conformément à une autre caractéristique de la présente in25 vention, il est prévu une bobine enroulée dans laquelle la couche supérieure de fil est enroulée dans un sens inverse et peut efficacement neutraliser une couche équivalente placée en dessous, laissant ainsi un nombre réduit de spires actives. La couche supérieure peut comporter plusieurs couches enrou30 lées en sens alterné dans lesquelles chaque nouvelle couche neutralise la précédente. La couche supérieure ou inférieure peut également comporter un enroulement bifilaire, chaque fil neutralisant le fil voisin dans chaque couche Fondamentalement, la longueur supplémentaire de fil se trou35 vant au-delà des spires actives est pliée en forme de boucle, laquelle est enroulée dans un sens ou dans un autre. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées 25529 5 qui représentent: la figure 1, une perspective éclatée d'une partie d'une électrovanne, la figure 2, une vue en coupe transversale de plusieurs couches d'enroulements sur une carcasse, les figures 3 et 4, des vues en coupe longitudinale agrandies de deux enroulements différents et de leurs carcasses respectives, la figure 5, une vue de dessus de deux couches différentes d'enroulements sur une seule carcasse, la figure 6, une vue en perspective d'une paire d'enroulements sur une carcasse. A la figure 1, l'électrovanne est notée 10 et comporte une cloison Il formant un siège 12 contre lequel est poussé un noyau plongeur électromagnétique 13 par un ressort de compression 14 L'élec15 trovanne 10 est normalement fermée lorsque le noyau plongeur 13 touche le siège 12 et elle est ouverte par la force d'attraction électromagnétique présente entre un enroulement 15 conçu en conformité avec la présente invention et le noyau plongeur 13. A la figure 2, les spires 23 sont enroulées autour d'une car20 casse 24. Les spires de l'enroulement 15 peuvent etre conçues comme indiqué à la figure 2. A la figure 3, une couche inférieure 25 est enroulée sous une couche supérieure 26 sur une carcasse 27. A la figure 4, les enroulements 16, 17 et 18 sont enroulées sur un E carcasse 30 et reliées à une source de potentiel 31 et à un interrupteur 32 L'enroulement 16 peut former une couche inférieure et les enroulements 16 et 17 une couche supérieure ou inversement L'enroulement 17 a le même nombre de spires que l'enroulement 18, mais en a moins que l'enrou30 lement 16 Si on le désire, les enroulements 17 et 18 peuvent être bifilair E dans la même couche A la figure 4, il est à noter qu'une boucle 33 relie les extrémités des enroulements 17 et 18 L'enroulement 16 est continu (n'apparaît pas sur la figure) depuis la spire terminale 16 ' jusqu'à la spire terminale 16 " La spire terminale 18 ' est reliée à l'inter35 rupteur 32. A la figure 5, les enroulements 34 et 35 sont reliés à des raccordements 36 et 37 entre lesquels sont connectés une source de potentiel et un interrupteur 39 Le montage de la figure 5 est réalisé 4 2552925 conformément à la présente invention Il n'est pas bifilaire L'un ou l'autre des enroulements 34 et 35 peut comporter la couche supérieure tandis que l'autre comportera la couche inférieure L'enroulement 34 est plus long que l'enroulement 35. La figure 6 est identique à la figure 4, sauf en ce qui concerne l'adjonction de la carcasse creuse 30 ' Il est bien évident que les descriptions qui précèdent ont été données qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. 25 52552925 Revendications 1 Solénoide caractérisé en ce qu'il comprend un premier enroulement ( 25, 16) dans une première couche intérieure, un second enroulement ( 26, 17) dans une seconde couche extérieure, un troisième enroulement ( 18) dans l'une desdites première et seconde couches, et des moyens permettant d'exciter lesdits trois enroulements de façon que le champ magnétique produit par l'und'euxneutralise au moins une partie de celui produit par un autre. 2 Solénoïde caractérisé en ce qu'il comprend un premier et un second enroulements ( 34, 35) placés respectivement sur les première et seconde couches intérieure et extérieure, ledit second enroulement couvrant ledit premier enroulement, et des moyens permettant à des premier et second courants électriques de traverser respectivement lesdits premier et second enroulement selon des sens et des amplitudes telles que le champ magnétique produit par ledit premier enroulement est seulement partiellement neutralisé par celui produit par l'autre enroulement. 3 Solénoide caractérisé en ce qu'il comprend une carcasse ( 30), un premier enroulement ( 16) dans une première couche placée surladite carcasse selon une longueur prédéterminée de celle-ci depuis son extrémité avant jusqu'à son extrémité arrière, l'extrémité arrière dudit premier enroulement étant reliée par une première boucle ( 33 ') à un second enroulement ( 17) prévu dans une seconde couche et placé sur ladite carcasse, un troisième enroulement ( 18) également prévu dans ladite seconde couche et placé sur ladite carcasse et une source de potentiel ( 31) ainsi qu'un interrupteur ( 32) reliés depuis ladite première extrémité avant à l'une des extrémités dudit troisième enroulement, les extrémités voisines des second et troisième enroulements ( 17, 18) étant reliées par une seconde boucle ( 33).