Brevet FR2575322A1 — publié le 19860627

La présente invention concerne un électroaimant notamment à gms snfaces d'entrefer, comprenant au moins un bobinage bobiné sur une carcasse isolante présentant un conduit centrai, et un circuit magnétique comprenant un premier ensemble et un deuxième ensemble mobile par rapport au premier ensemble. Le premier ensemble comprend au moins une pièce polaire montée dans le conduit central dé la carcasse et définissant avec le deuxième ensemble des surfaces d'entrefer de façon que le deuxième ensemble se déplace en fonction de l'excitation du bobinage. Si l'électro-aimant est du type polarisé, il peut y avoir dans le conduit de la carcasse deux pièces polaires séparées par un aimant permanent dont l'axe d'aimantation est transversal à l'axe du conduit. Un tel électro-aimant polarisé est connu d'après le EP-B1 26 695, qui décrit principalement des réalisations dont le premier ensemble et mobdedansla carcasse de bobine, mais qui précise que ce premier ensemble peut être fixe et le deuxième ensemble peut être mobile. Dans un tel électro-aimant, il est souhaitable de cambrer les pièces polaires au voisinage des entrefers pour augmenter l'aire de ceux-ci et ainsi la sensibilité et la force de l'électro-aimant. Si l'on veut augmenter suffisamment les surfaces d'entrefer, il faut cambrer les extrémités d'au moins une des pièces polaires radialement vers l'extérieur relativement à l'axe de la carcasse. Cependant, ceci empêche de monter le premier ensemble magnétique dans le conduit de carcasse par un simple coulissement. Comme l'expose le document antérieur dans la description de la figure 4, il faut alors que la carcasse soit réalisée en deux parties. Ceci constitue un inconvénient, spécialement dans le cas d'un relais miniature. Lorsque le noyau de la bobine est fixe, on peut bien entendu surmouler la carcasse sur le premier ensemble, mais le surmoulage est onéreux. D'autre part, le cambrage des pièces polaires est une opération mécanique dont la précision assez moyenne est peu compatible avec la précision requise dans le moule de surmoulage. Il faut donc s'attendre sur la pièce polaire à des bavures de matière plastique très difficiles à éliminer ensuite. Par ailleurs, qu'on ait choisi la solution de la carcasse en deux parties ou celle du surmoulage, les pièces polaires doivent rester en dehors de la région entourant l'emplacement du futur bobinage, faute de quoi l'opération de bobinage sera ensuite impossible. Pourtant, un tel retour des pièces polaires à l'extérieur du bobinage serait avantageux dans certains cas, par exemple celui de la figure 1 du FR-A-2 271 654 où le premier ensemble a la forme d'un Uet le deuxième ensemble est une armature pivotante s'appuyant sur l'une ou l'autre des extrémités du U. Si les deux extrémités du U étaient cambrées l'une vers l'autre, les entrefers avec l'armature auraient une aire plus grande. Le but de l'invention est ainsi de proposer un électro-aimant du genre indiqué au début, et qui permette d'agrandir l'aine des entrefers entre les deux ensembles magnétiques sans que cela entraîne les inconvénients précités. Suivant l'invention, l'électro-aimant est caractérisé en ce que la pièce polaire comprend deux demi-pièces qui, dans le conduit, sont assemblées l'une à l'autre par des extrémités conformées pour être mutuellement encliquetables par déformation de la carcasse lorsque, au montage, les deux demi-pièces sont rapprochées par coulissement à partir des extrémités du conduit. Ainsi, la pièce polaire peut avoir à l'extérieur du conduit toute forme souhaitée , permettant notamment d'optimiser la surface des entrefers, puisque cette forme n ' a pas à traverser le conduit lors de la mise en place. Si la forme choisie est susceptible de gêner le bobinage, il suffit de mettre en place les demipièces polaires après le bobinage, ce qui ne serait pas possible avec les solutions du surmoulage ou de la carcasse en deux parties Lors de la mise en place des demi-pieces polaires, on engage chacune d'elles par l'une des extrémités du conduit.Lorsqu' elles se rencontrent, elles se repoussent latéralement l ' une l'autre en déformant la carcasse1 puis s'encliquettent 11 une à l'autre en position de service, tandis que la carcasse se détend au moins partiellement et verrouille, réversiblement ou non, l'interassemblage des deux demipièces. L'encliquetage permet d'assurer aux deux demipièces une position relative précise. On peut choisir un assemblage suffisamment intime pour que la réluctance de l'entrefer de joint entre les deux pièces soit acceptable. D'autres particularités et avantages de l ' in- vention ressortiront encore de la descriptiQn ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: la figure 1 est une vue en coupe axiale de l'électro-aimant selon la ligne I-I de la figure 2; la figure 2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 est une vue en plan à échelle agrandie d'une demi-pièce polaire; les figures 4 à 6 montrent l'une des pièces polaires à trois stades de son assemblage dans le conduit vu en coupe longitudinale, les déformations du conduit étant volontairement exagérées à la figure 5; la figure 7 est une vue en espective éclatée d'un sous-ensemble magnétique de l'électro-aimant de la figure 1, et de la paroi du conduit en coupe transversale et avec arrachements ; et la figure 8 est une vue en perspective éclatée d'un second mode de réalisation du premier ensemble magnétique. Comble le montrent les figures 1 et 2, l'électro-aimant comprend une carcasse de bobine 3 en matière plastique douée d'une certaine élasticité, autour de laquelle est enroulé un bobinage d'excitation 4. La carcasse 3 comprend un conduit axial 3a dans lequel est monté fixement un premier ensemble ou noyau 5 formé de deux pièces polaires 6 et 8 entre lesquelles est interposé un aimant permanent 7. Les faces de contact entre la pièce polaire 6 et l'aimant 7 d'une part et entre aimant 7 et la pièce polaire 8 d'autre part sont parallèles à l'axe XX' du conduit 3a et l'axe d'aimantation de l'aimant permanent 7 est perpendiculaire à I'axeXX'. A l'extérieur au bobinage 4,unsecond ensemble ou culasse magnétique 12 comprend deux demi-culasses 9, 11 entre lesquelles est interposé un aimant permanent 10. L'axe d'aimantation de l'aimant 10 est perpendiculaire aux faces de contact, parallèles entre telles, de chacune des demi-culasses 9 et 11. La culasse 12 est montée pour coulisser selon une direction parallèle à l'axe XX' du conduit 3a. Pour cela, les joues 3b de la carcasse 3 sont prolongées radialement vers la culasse 12 et présentent chacune une échancrure 3c supportant et guidant la culasse 12. A chaque extrémité de la culasse 12 (figure 1), l'une des demi-culasses 9 ou 11 est prolongée et cambrée vers l'axe XX' pour pénétrer avec jeu dans un entrefer formé par les extrémités adjacentes, coudées vers la culasse 12, des pièces polaires 6 et 8. Les deux extrémités de la pièce polaire 8 se trouvent de part et d'autre de la pièce 6 qui est la plus proche de la culasse 12. Les extrémités coudées de la pièce 6 sont partiellement encastrées dans les joues 3b. Les deux entrefers sont d'égale largeur; la distance entre les deux extrémités cambrées des demi-culasses 9 et 11 est telle que dans chacune des positions extrêmes de la culasse 11, l'une de ses extrémités cambrées est en contact avec la pièce polaire 6 et l'autre avec la pièce polaire 8. La position extrême de droite à la figure 1 est une position stable de repos car les aimants 7 et 10 sont en série, l'autre position extrême est une position instable de travail car les aimants 7 et 10 sont en opposition. L'électro-aimant représenté est donc mono stable et revient automatiquement en position repos lorsque le courant est interrompu dans le bobinage 4. A la figure 1, la culasse est représentée en une position moyenne qui ne peut être que transitoire en pratique. Comme le montre la figure 1, les surfaces d'entrefer entre les extrémités des pièces polaires 6 et 8 et les extrémités des demi-culasses 9 et 11 ont pu être rendues très grandes tn coudant toutes les extrémités des pièces polaires 6 et 8 dans une même direction, c'est-à-dire vers la culasse 12. Cependant, le noyau 5 ainsi obtenu ne peut être monté dans la carcasse 3 par simple coulissement. Suivant l'invention, les pièces polaires 6 et 8 sont constituées chacune par deux demi-pièces polaires 6a, 6b et respectivement 8a, 8b encliquetées l'une à l'autre dans le conduit 3a. Pour cet encliquetage, l'invention prévoit que la carcasse 3 sert de moyen élastique pendant le montage, puis de moyen verrouillant l'encliquetage une fois que celui-ci est réalisé. Comme le montre la figure 3, le contour de l'extrémité de la demi-pièce polaire 6b forme un gradin comportant à partir de l'un des bords longitudinaux de la demi-pièce 6b une partie AB perpendiculaire à l'axe XX' et de longueur sensiblement moitié de la largeur de la demi-pièce 6b, puis une partie BD dont la direction générale est parallèle à l'axe XX' et dont la longueur est sensiblement double de AB, le point C milieu de BD étant aux tolérances près, situé au centre de la bobine suivant l'axe XX' lorsque la pièce 6b est en place, puis une partie DE perpendiculaire à l'axe XX' et de longueur sensiblement égale à AB, et enfin une partie EF parallèle à l'axe XX'. Le point F est en face de la partie AB qui est axialement en retrait par rapport à la partie DE. La partie BD s'étend au voisinage immédiat du plan longitudinal de symétrie médian PP (passant par l'axe XX') du noyau magnétique 5. Elle se décompose en une partie-CD qui délimite un bossage d'encliquetage 13 faisant une saillie d au-delà du plan PP par rapport au reste de la région BDEF, et une partie BC qui est au contraire en retrait d'une dimension d, égale à la saillie, par rapport au plan PP et délimite un évidement 14 capable de recevoir le bossage 13 de la demi-pièce 6a lorsque les deux demi-pièces sont assemblées (figure 6). Le bossage 13 est adjacent à la partie DE, l'évidement 14 est adjacent à la partie AB. Le point C est au milieu de BD. Des chanfreins 16 et 17 sont prévus à chaque extrémité de la partie DE. Un autre chanfrein 18 peut être prévu au point C de transition entre le bossage 13 et l'évidement 14, ceci pour rendre démontable l'assemblage entre les demi-pièces 6a et 6~. Le demi-pièce 6a (non représentée) a une extrémité identique à celle de la demi-pièce 6b et ces deux éléments peuvent être identiques si leurs bras cambrés vers le haut, servant de surface d'entrefer, ont même hauteur et même largeur. Comme représenté figure 3, ladite largeur peut être supérieure à celle du conduit 3a Au montage (figure 4), on amène l'une vers l'autre les demi-pieces 6a et -6h par coulissement à partir de chaque extrémité du conduit 3a. Comme le montre la figure 2, la largeur 1 de chaque demi-pièce polaire 6a ou 6b en dehors du contour ABCDEF assure à la pièce polaire 6 dans le conduit 3a, un montage sans jeu perpendiculairement au plan PP. Ainsi, les deux bossages 13 se heurtent pàr leur chanfrein 16 et doivent s'éviter latéralement pour s'encliqueter mutuellement Si, contrairement à ce qui est représenté, la partie EF de chaque demi-pièce 6a ou 6b est dans l'alignement du bord latéral adjacent 19 de la demi-pièce, l'encliquetage ne peut avoir lieu que par écartement des parois latérales du conduit 3a. Ceci est possible avant bobinage, plus difficile après. C'est pourquoi, dans l'exemple représenté, la partie -EF forme, par rapport au bord latéral adjacent 19, un dégagement de profondeur e, mesurée parallèlement à d. Ce dégagement débouche à l'extrémité de la demi-pièce polaire 6a ou 6b qui le porte. Ainsi, comme le montre la figure 5, l'opération d'encliquetage provoque dans le conduit 3a, initialement rectiligne, une déformation par courbure de l'axe qui est plus facilement acceptée, notamment-quand le bobinage 4 est déjà constitué. On-peut encore combiner les deux types de déformation, notamment en choisissant la profondeur e inférieure à la saillie. Pour éviter que l'épaulement F racle des copeaux de matière plastique lors de l'introduction des demi-pièces 6a et 6b dans le conduit, il peut, comme représenté, être chanfreiné. Dès que les bossages 13 se sont dépassés l'un l'autre, chacun vient occuper l'évidement 14 de l'autre demi-pièce 6a ou 6b (figure 6). Le verrouillage en cette position est assuré par l'absence de jeu latéral des demi-pièces 6a et 6b dans le conduit 3a. Ce verrouillage n'est donc pas détruit par la présence du retrait e. La longueur de chaque bossage 13 étant égale à celle de l'évidement 14 qui le reçoit, il n'y a pas non plus de jeu en direction axiale entre les deux demi-pièces polaires 6a et 6b. Dans la position encliquetée, chaque partie AB est en butée contre la partie DE de l'autre demi-pièce, ce qui définit avec précision ladite position, et par conséquent la position des faces d'entrefer. La découpe ABDE peut d'ailleurs être faite après le cambrage des extrémités de demi-pièce, de sorte que le positionnement des deux surfaces d'entrefer est plus précis que si l'on avait eu une pièce 6 en un seul tenant, cambrée en U avec les imprécisions que cela entraîne. Compte tenu des particularités précitées du contour d'interassemblage ménagé sur chaque demi-pièce polaire 6a et 6b, les deux contours sont en contact sur sensiblement toute la longueur de l'entrefer de joint entre les deux demi-pièces. Or cette longueur est d'au moins une fois et demi, et même sensiblement deux fois plus grande que la largeur de chaque demipièce polaire dans le conduit 3a. Par conséquent, l'entrefer de joint entre les demi-pièces 6a et 6b assemblées a une surface plus d'une fois et demi, et voisine de deux fois la section de fer des demipièces 6a et 6b. La réluctance parasite ainsi introduite peut être acceptée, d'autant plus que dans le cas présent, la moitié seulement du flux total passe par la partie centrale de chaque pièce polaire. Dans l'exemple représenté à la figure 7, les extrémités d'interassamblage des demi-pièces polaires 8a et 8b sont conformées selon un contour- qui suit, aux tolérances près, le contour d'interassemblage des demipièces polaires 6a et 6b. En d'autres termes, les surfaces d'entrefer de joint entre les demi-pièces 6a et 6b d'une part, et 8a et 8b d'autre part sont dans le prolongement l'une de l'autre. L'aimant permanent 7 est en caoutchouc magnétique. il est constitué de deux demi-aimants 7a et 7b capables de sginterassembler dans le conduit 3a selon une surface qui est elle aussi dans le prolongement des surfaces d'entrefer de joint précitées entre les demi-pièces 6a et 6b d'une part, 8a et 8b d'autre part. Le conduit 3a (figure 2) présente à son intérieur deux bossages latéraux opposés 21, s'étendant sur toute sa longueur, de part et d'autre du plan PP. L'aimant 7 se trouve en service entre les deux bossages 21 tandis que la pièce polaire 6, plus large en direction perpendiculaire au plan PP, est en appui par ses trois faces externes contre une région de la paroi du conduit 3a, et en appui par les deux bords longitudinaux de sa quatrième face contre les bossages 21 qui se trouvent de part et d'autre de ladite région. Les bossages 21 sont décalés vers la pièce 6 pour ne pas donner appui à la pièce 8. Celle-ci repose sur des bossages élastiques 22 (figure 7) portés par la paroi du conduit 3a en regard du dos de la pièce polaire 8. Pour le montage, on réalise par collage deux sous-ensembles identiques (dont l'un est représenté figure 7) comprenant chacun une demi-pièce polaire 6a ou 6b, une demi-pièce polaire 8a ou 8b, et un demiaimant 7a ou 7b, de sorte que les contours d'interengagement des trois constituants de chaque sous-ensemble soient superposés. On engage ensuite les deux sous-ensembles dans le conduit 3a, chacun par une extrémité. Plus précisément, on engage alors chaque demi-pièce 6a ou 6b entre la région correspondante de la paroi du conduit 3a et les bossages 21. On encliquette ensuite les sous-ensembles l'un à l'autre, c'est-à-dire qu'on encliquette simultanément les demi-pièces 6a et 6b, les demi-pièces 8a et 8b et les demi-aimants 7a et 7b. Dans la réalisation de la figure 8, les demipièces 8a et 8b sont toujours identiques entre elles, mais le tracé de leur entrefer de joint est inversé par rapport à celui de l'entrefer du joint entre les demi-pièces 6a et 6b. il y a ainsi des décalages selon l'axe XX' entre ces deux tracés; plus précisément, contre l'aimant 7, chacun des entrefers de joint est, sur une partie de sa longueur, décalé axialement dans un sens, et sur une autre partie de sa longueur décalé axialement dans l'autre sens, par rapport à l'autre entrefer de joint, considéré également contre l'aimant 7. Ces décalages s'apprécient par référence à la direction d'aimantation de l'aimant 7, c'est-à-dire que les deux tracés seraient considérés non décalés s'ils étaient portés par une même surface parallèle à la direction d'aimantation. Que le flux magnétique passe entre l'extrémité libre de la demi-pièce 6a et celle de la demi-pièce 8b, ou entre celle de la demi-pièce 6b et celle de la demipièce 8a, les décalages précités assurent qu'une partie du flux magnétique suit l'un par,ii deux trajets 23 qui ne traversent aucun des entrefers de joint. Ainsi, les décalages d'entrefer réduisent la réluctance résultant de ce que les pièces palaires 6 et 8 sont en deux parties. L'aimant 7 est monobloc en ferrite. La carcasse est la même que dans l'exemple précédent, de même que les demi-pièces 6a et 6b. Pour l'assemblage, on monte d'abord les demi-pièces 6a et 6b en s'aidant du guidage assuré par les bossages 21, puis l'aimant 7 et enfin les demi-pièces 8a et 8b. Les bossages élastiques 22 appuient sur l'empilage ainsi réalisé. Dans l'exemple de la figure 8, on a préféré réaliser l'aiment en ferrite car cette matière supporte mieux les fretments sur les pièces pcmre ai montage. Dans les deux réalisations, les bossages 21 et les pièces polaires 6 et 8 montées serrées dans la carcasse 3,donnant à la carcasse 3 une rigidité inhabituelle, qui la rendent appropriée comme pièce porteuse dans un ensemble plus complexe, tel qu'un relais électromagnétique. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés. Les moyens qui viennent d'être décrits pourraient être appliqués à un électro-aimant polarisé d'une autre forme, telle que par exemple celle selon le FR-A-2 271 654 ou DE-A1 33 03 665 figure 23, ainsi qu'à un électro-aimant non polarisé à noyau non rectiligne, en tôle massive cambrée ou épanouie, ou en tôles planes feuilletées. On aurait pu prévoir pour les extrémités des demipièces polaires un tracé à plusieurs gradins avec plusieurs points C donnant chacun un effet de verrouillage. Dans une autre réalisation, le gradin aurait pu être réalisé dans l'épaisseur des pièces polaires et non dans leur largeur. Dans l'exemple de la figure 7, les demiaimants tels que 7a, 7b pourraient être en retrait par rapport aux tracés d'interassemblage des demipièces polaires qui les portent. Les demi-pièces polaires peuvent présenter des harpons anti-retour destinés à s'accrocher dans la matière plastique de la carcasse. REVENDICATIONS 1. Electro-aimant comprenant au moins un bobinage (4; bobiné sur une carcasse isolante (3) présentant un conduit central (3a), et un circuit magnétique comprenant un premier ensemble (5) et un deuxième ensemble (12) mobile par rapport au premier ensemble (5), ce dernier comprenant au moins une pièce polaire (6, 8) traversant le conduit central (3a) de la carcasse (3) et définissant avec le deuxième ensemble (12) des surfaces d'entrefer de façon que le deuxième ensemble (12) se déplace en fonction de l'excitation du bobinage (4), caractérisé en ce que la pièce polaire (6, 8) comprend deux demi-pièces polaires (osa, 6b; 8a, 8b) qui, dans le conduit (3a), sont assemblées l'une à l'autre par des extrémités conformées pour être mutuellement encliquetables par déformation de la carcasse (3) lorsque au montage, les deux demi-pièces polaires (6a, 6b; 8a, 8b) sont rapprochées par coulissement à partir des extrémités du conduit (3a). 2. Electro-aimant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux extrémités interengagées des demi-pièces polaires (6a, 6b; 8a, 8b) forment entre elles un entrefer de joint dont la surface est plus d'une fois et demie plus grande que l'aire delta section de fer de la pièce polaire (6, 8). 3. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux demi-pièces polaires (6a, 6b; 8a, 8b) sont conformées de façon à être, en service, sensiblement en contact l'une avec l'autre sur la majeure partie au moins d'un entrefer de joint entre les deux extrémités interengagées. 4. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'extrémité d'interengagement de chaque demi-pièce polaire comprend une première surface (DE) transversale à l'axe du conduit (XX'), une deuxième surface (AB) transversale à l'axe (XX') du conduit et située axialement en retrait par rapport à la première (DE), ces deux surfaces (AB, DE) étant raccordées l'une à l'autre par une surface présentant un bossage d'encliquetage (13) au voisinage de la première surface transversale (DE) et, au voisinage de la deuxième surface transversale (AB), un évidement (14) adapté à recevoir le bossage (13) de l'autre demi-pièce polaire. 5. Electro-aimant selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque demi-pièce polaire présente d'un coté opposé au bossage (13) un dégagement latéral (EF) débouchant à l'extrémité de la demi-pièce polaire1 et en ce qu'en dehors de ce dégagement (EF) et en dehors de l'extrémité d'interassemblage (ABCDEF) la demi-pièce polaire a, parallèlement à la profondeur (e) du dégagement BEF), une dimension 6ss) ajustée à l'espace qu'elle occupe dans le conduit (3a). 6. Electro-aimant selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que chaque extrémité d'interengagement a un tracé sensiblement en gradin. 7. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les deux demi-pièces polaires (6a, 6b; 8a, 8b) sont identiques et retournées l'une par rapport à l'autre. 8. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le premier ensemble (5) comprend deux pièces polaires (6, 8) traversant le conduit (3a) et un aimant permanent (7) interposé entre les deux pièces polaires (6, 8) dans le conduit (3a) avec son axe d'aimantation transversal à la direction longitudinale (XX') du conduit 9. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le premier ensemble comprend deux pièces polaires (6, 8) traversant le conduit (3a) et un aimant permanent (7) interposé entre les deux pièces polaires (6, 8) dans le conduit (3a) avec son axe d'aimantation transversal à la direction longitudinale (XX') du conduit, caractérisé en ce que chaque pièce polaire comprend deux demi-pièces polaires (6a, 6b; 8a, 8b) qui, dans le conduit (3a), sont assemblées l'une à l'autre par des extrémités conformées pour être mutuellement encliquetables par déformation de la carcasse (3) lorsque, au montage, les demipièce s polaires complémentaires sont rapprochées par coulissement à partir des extrémités du conduit, et en ce que les entrefers de joint des deux pièces polaires sont au moins en partie décalés axialement l'un par rapport à l'autre. 10. Electro-aimant selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits entrefers de joint sont, l'un par rapport à l'autre, en partie décalés axialement dans un sens, en partie décalés axialement dans l'autre sens. 11. Electro-aimant selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que relativement aux déplacements transversaux à l'axe (XX') du conduit (3a), l'une des pièces polaires (6) est positionnée entre une région de la paroi du conduit (3a) et des bossages (21) portés par le conduit (3a) de part et d'autre de cette région, en ce que l'aimant (7) est engagé entre les bossages (21), et en ce que l'autre pièce polaire (8) est montée serrée entré le conduit (3a) et l'aimant (7).