Brevet FR2580355A1 — publié le 19861017

"Frein magnétique" L'invention concerne un frein magnétique comprenant un corps magnétique fixe qui entoure partiellement un aimant permanent et un électro-aimant, un disque d'armature qui est relié par des ressorts à une partie de carter du frein, ainsi qu'un disque de frein rotatif se trouvant entre le corps magnétique et le disque d'armature. On connait, par la demande de brevet DE 26 38 944 un tel frein magnétique qui peut également être utilisé comme embrayage à friction. Bien que ce frein présente déjà une construction relativement compacte par rapport à d'autres conceptions connues, il est tout de même équipé, lorsqu'on l'utilise comme frein magnétique, d'un disque relativement épais avec un moyeu large et haut, et présente donc des masses tournantes relativement importantes qui, en raison de leur inertie, réduisent la dynamique d'entrainement et exigent une puissance de freinage considérable. En outre, l'aimant permanent monté dans un circuit magnétique secondaire doit être de dimensions relativement grandes pour pouvoir compenser, lors de l'excitation, l'électroaimant dont il est séparé par une paroi en fer doux. Pour réduire les flux de dispersion des deux aimants, il est nécessaire de prévoir en outre dans le moyeu, dans le carter de corps magnétique et dans le disque de frein, des montures non magnétiques qui compliquent le montage du frein et rendent sa fabrication encore plus complexe. L'invention a pour objet de maintenir, sur un frein magnétique du type mentionné ci-dessus, l'aimant permanent et la masse tournant du disque de frein aussi réduits que possible et en outre de réduire fortement les pièces nécessaires pour le fonctionnement du frein magnétique. Ce problème est résolu par le fait que l'aimant permanent ayant la forme d'une bague étroite est constitué d'un aimant en terres rares et qu'il est monté dans l'une des bagues de cerclage d'un carter de corps magnétique entourant l'électro-aimant en formant un U ouvert seulement en direction du disque de frein, et par le fait que ledit disque de frein est constitué sous la forme d'une lamelle mince de forme annulaire qui présente extérieuremen deux anneaux reliés entre eux par des barrettes étroites, lesdits anneaux ayant approximativement le même diamètre et la même épaisseur radiale que les bagues du carter de corps magnétique qui entourent 1 'électro-aimant. De préférence, l'aimant permanent est monté à l'intérieur de la bague interne du carter de corps magnétique. Suivant un mode de réalisation de l'invention, la lamelle de frein constituée en acier ferromagnétique est encastrée de manière fixe dans un arbre et présente entre sa partie d'encastrement et son anneau interne opposé au carter de corps magnétique d'autres anneaux munis de barrettes permettant un déplacement axial élastique de la partie d'encastrement par rapport audit anneau interne. Le carter de corps magnétique et le disque d'armature peuvent être avantageusement constitués en fer doux. Grâce à l'invention, il a été réalisé un concept totalement nouveau d'un frein magnétique par l'aimant permanent intégré dans le carter de corps magnétique et la lamelle de frein pratiquement dépourvue d'inertie. Du fait que la lamelle de frein pratiquement sans inertie est la seule pièce tournante, il ne se produit aucune réduction de la dynamique d'entraînement et son freinage ne consomme pratiquement pas d'énergie. Lorsque l'électro-aimant est débranché, le flux de l'aimant permanent intégré dans le carter de corps magnétique passe, en circuit direct, à travers les anneaux de la lamelle de freinage et à travers le disque d'armature. On se trouve donc en présence d'un seul circuit principal des lignes de force et tout circuit secondaire est absent.L'électro-aimant branché produit un champ de forces opposé de grandeur équivalent à celui de l'aimant permanent, de telle sorte que les effets de leurs forces s'annulent. En même temps, le disque d'armature est attiré sur le carter au moyen des ressorts fixés sur celui-ci et la lamelle de frein qui, dans sa partie interne, est réalisée sous la forme d'un ressort axial, est soulevée du corps magnétique de telle sorte qu'elle puisse tourner librement. La position de l'aimant permanent à l'intérieur du circuit électromagnétique est rendue possible du fait que cet aimant permanent est réalisé en un matériau de terres rares qui ne présente aucune perte d'énergie magnétique en cas de déplacement du point de fonctionnement.La structure simple du frein magnétique selon l'invention dans lequel la lamelle de frein est constituée dans sa totalité en acier ferromagnétique, le carter de corps magnétique et le disque d'armature dans le ensemble en fer doux, a donc pour résultat une longueur de construction extrêmement courte avec un faible nombre de pièces constitutives, ce qui a également pour effet de simplifier notablement la fabrication. L'invention va maintenant être expliquée en détail sur la base d'un exemple de réalisation représenté sur le dessin. Sur ce dessin la figure 1 représente une demi-coupe d'un frein magnétique ; et la figure 2 est une représentation agrandie en perspective des trois éléments principaux du frein magnétique représenté sur la figure 1. Un frein magnétique 1 qui est utilisé pour freiner un arbre moteur 2 est constituée principalement d'un carter 3, d'un corps magnétique 4, d'une lamelle de frein 5 et d'un disque d'armature 6. Le corps magnétique est constitué par un carter 7 qui renferme un éléctro-aimant 8 et un aimant permanent 9. Ce dernier est ici monté dans la bague interne du carter 7 dont la section est en forme de U. La lamelle de frein 5 fabriquée avantageusement par découpage présente, selon la figure 2, un trou rectangulaire 5a pour la fixation à encastrement à l'arbre moteur 2 d'une manière non représentée en détail. Grâce à sa structure comportant plusieurs anneaux concentriques, la lamelle de frein 5 peut exercer simultanément l'effet d'un ressort axial de telle manière que sa partie d'encastrement puisse être déplacée axialement par rapport aux deux autres anneaux externes 5b et 5c. Sur le disque armature 6 sont fixés, au moyen de vis 11, des ressorts 12 qui, à leur tour, sont fixés au moyen de vis 11 identiques sur le carter 3. Lorsque l'arbre moteur 2 tourne, la lamelle de frein 5 doit, bien entendu, pouvoir tourner librement elle aussi. Pour cette raison, il est nécessaire qu'entre le corps magnétique 4, la lamelle de frein 5 et le disque d'armature 6 existe respectivement une distance A (voir figure 2). Dans cet état de fonctionnement dans lequel la distance A est égale à environ 0,2 mm, l'electro-aimant 8 est en circuit et produit à l'égard de l'aimant permanent 9 un champ antagoniste de même grandeur, de telle sort que les lignes de force ne passent pas à travers les entrefers du frein magnétique. Si le courant est coupé dans ltelectro-aimant 8, le flux des lignes de force 13 de l'aimant permanent 9 peut agir comme cela est indiqué en trait interrompu sur la figure 2. Lorsque la polarité de l'aimant permanent 9 est conforme aux indications N et S de figure, le flux des lignes de force 13 passe du pôle nord N à travers le carter de corps magnétique 7, dans l'anneau supérieur 5c de la lamelle de frein 5, à travers le disque d'armature 6 et retourne à travers l'anneau inférieur 5b dans le carter de corps magnétique 7 jusqu'au pôle sud S. Ainsi, la lamelle de frein 5 et le disque d'armature 6 sont attirés contre le carter 7, ce qui a pour résultat d'exercer un effet de freinage sur la lamelle de frein 6 et donc sur l'arbre moteur 2. REVENDICATIONS 1. Frein magnétique comprenant un corps magnétique fixe qui entoure partiellement un aimant permanent et un électro-aimant, un disque d'armature qui est relié par des ressorts à une partie de carter du frein, ainsi qu'un disque de frein rotatif se trouvant entre le corps magnétique et le disque d'armature, caractérise par le fait que l'aimant permanent (9) ayant la forme d'une bague étroite est constitué d'un aimant en terres rares et qu'il est monté dans l'une des bagues de cerclage d'un carter (7) de corps magnétique entourant l'électro-aimant (8) en formant un U ouvert seulement en direction du disque de frein (5), et par le fait que ledit disque de frein est constitué sous la forme d'une lamelle (5) mince de forme annulaire qui présente extérieurement deux anneaux (5b, 5c) reliés entre eux par des barrettes étroites, lesdits anneaux ayant approximativement le même diamètre et la même épaisseur radiale que les bagues du carter (7) de corps magnétique qui entourent l'électro-aimant (8). 2. Frein magnétique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'aimant permanent (9) est monté à l'intérieur de la bague interne du carter (7) de corps magnétique. 3. Frein magnétique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la lamelle de frein (5) constituée en acier ferromagnétique est encastrée de manière fixe dans un arbre (2) et présente entre sa partie d'encastrement (5a) et son anneau interne (5b) opposé au carter de corps magnétique d'autres anneaux munis de barrettes permettant un déplacement axial élastique de la partie d'encastrement par rapport audit anneau interne (5b). 4. Frein magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le carter (7) de corps magnétique et le disque d'armature (6) sont constitués en fer doux.