Brevet FR2588990A1 — publié le 19870424

Dispositif à bras de pivotement, muni d'une unité d'en- trainement électromagnétique. L'invention concerne un dispositif à bras de pivotement pour inscrire et/ou lire l'information de pistes d'information dans un disque optique à l'aide d'un faisceau de rayonnement, ce dispositif comportant un châssis sta- tionnaire, une unité d'exploration optique avec un système de lentilles pouvant se mouvoir suivant un axe optique, un bras de pivotement reposant dans le ch ssis.et servant à la fixation de l'unité d'exploration optique, une unité d'en- trainement électromagnétique pour imposer un mouvement de pivotement au bras de pivotement dans un plan transversal audit axe optique, alors que l'unité d'entraînement est munie d'un stator fixé au châssis et d'un induit coopérant avec le stator par l'intermédiaire d'un entrefer et capable de pivoter autour d'un axe de pivotement, ledit induit étant lié au bras de pivotement. L'invention concerne également une unité d'en- trainement électromagnétique convenant pour l'emploi dans le dispositif à bras de pivotement précisé dans le préam- bule, et munie d'un stator et d'un induit coopérant avec ce stator par l'intermédiaire d'un entrefer et capable de pivoter autour d'un axe de pivotement. Une telle unité d'en- trainement, de même qu'un dispositif à bras de pivotement du genre décrit ci-dessus, sont connus de la demande de brevet Européen EP. N 0 074 131 (PHN 10.134), jointe a titre de référence à la présente demande de brevet. Dans le dispositif connu à bras de pivotement, l'unité d'exploration optique est à même d'effectuer dans une mesure limitée un mouvement de rotation par-dessus la surface porteuse d'information d'un disque optique. Le mou- vement a lieu autour d'un axe de pivotement qui est parallèle à l'axe de rotation du disque optique. Celle-ci est par exemple un disque vidéo, un disque audio ou un disque 2_ fonction de mémoire. Les tourne-disques optiques équipés d'un disposi- tif a bras de pivotement comprennent habituellement deux réglages automatiques à savoir un réglage de focalisation de faisceau et un réglage pour suivre correctement la piste d'information. Le réglage de focalisation doit maintenir concentré correctement et automatiquement sur la surface porteuse d'information du disque le spot de rayonnement engendré par une source lumineuse. Le réglage cité en second lieu doit corriger automatiquement les écarts de la position dudit spot dans le plan d'information et transversalement à la direction de la piste d'information. A cet effet, le bras de pivotement est incorporé a un réseau de réglage auto- matique et est entraîné par l'unité d'entraînement électro- magnétique pour corriger, a l'aide de mouvements de pivote- ment du bras de pivotement, des erreurs dans la poursuite de la piste. Dans l'unité d'entraînement connue, le stator com- porte deux aimants permanents en forme de segment de cercle, rendus solidaires d'une culasse en fer et transversaux à l'axe de pivotement de l'induit. L'induit comporte deux bo- bines en forme d'étui, rendues solidaires du bras de pivote- ment et mobiles sous l'influence d'un champ magnétique à orientation axiale qui règne dans un entrefer situé entre les aimants permaments et une portion de ladite culasse en fer. Dans un dispositif à bras de pivotement du genre indiqué ici, il importe que l'unité d'entraînement êlectro- magnétique ait une puissance et un couple d'entraînement qui permettent la correction rapide d'un écart de la posi- tion du spot lumineux dans le plan d'information du disque optique, et cela quelque soit l'endroit o se trouve a l'instant en question le bras de pivotement par rapport au disque. Dans le cas de l'unité d'entraînement connue, ceci a eu comme résultat des dimensions relativement grandes de l'unité d'entraînement, notamment en ce qui concerne le dia- mètre des aimants permanents en forme de segment de cercle, de sorte que l'unité d'entraînement occupe beaucoup d'espace. Cela ne constitute par un inconvénient dans le cas de grands appareils, mais actuellement il existe une tendance à réaliser peu encombrants et lègers au moins certains tourne- disques optiques, ce qui permet d'utiliser ceux-ci comme appareils portatifs ou comme appareils a incorporer à un ensemble. L'unité d'entraînement connue semble inadéquate pour les faibes dimensions que l'on vise pour les appareils en question. De plus, l'unité d'entraînement connue a l'incon- vénient que pour respecter les spécifications relatives aux moteurs requises, il est indispensable d'utiliser des aimants en matériau de haute qualité et par conséquent coûteux, par exemple un alliage samariumcobalt. Ceci est surtout la conséquence du positionnement des bobines dans l'entrefer entre les aimants. Or, le but de l'invention est de procurer une unité d'entraînement électromagnétique qui, en plus de propriétés relatives aux moteurs excellentes, occupe peu d'espace. A cet effet, le dispositif A bras pivotant con- forme à l'invention est remarquable en ce que le stator pré- sente au moins une paire de pièces polaires liées l'une à l'autre par une partie de stator magnétisable, cette partie de stator étant munie d'au moins une bobine, et que l'induit présente un corps d'induit cylindrique ou en partie cy- lindrique élaboré autour du stator et muni de pôles magné- tisés radialement dont le nombre correspond au moins à ce- lui des pièces polaires du stator, pôles qui s'étendent axialement et en direction périphérique et qui, observés dans la direction périphérique dudit corps d'induit, sont élaborés l'un à côté de l'autre tandis que leur polarité alterne de pôle à pôle. Le dispositif à bras de pivotementconforme à l'in- vention comporte ainsi une unité d'entraînement qui, dans le cas d'un dimensionnement correct du stator, allie un rendement élevé à un espace occupé réduit. En outre, l'uni- té d'entraînement a l'avantage de comporter seulement-des constituants en nombre réduit, tandis que la mécanisation du montage de ces constituants ne pose pas de problème. La combinaison des mesures qui dans le présent cas ont été prises en ce qui concerne le stator et les sépa- rations de pôlesbien nettes présentes dans l'induit, permet au couple d'entraînement de l'unité d'entraînement d'être pratiquement constant sur un angle de pivotement relativement grand en fonction de l'angle de pivotement. Lorsqu'en outre il est fait en sorte que la réluctance des pièces polaires soit égale à la réluctance de la partie de stator qui relie les pièces polaires, il est obtenu que lors d'un pivote- ment de l'induit, la quantité d'énergie magnétique dans le stator ne subit en principe aucun changement, ce dont il résulte que dans le cas o l'unité d'entraînement n'est pas excitée, l'induit est à même d'occuper n'importe quelle position. Cela signifie que l'induit ne connaît pas de po- sitions préférentielles, ce qui a des avantages notables, en particulier en ce qui concerne la réalisation de la com- mande et le réglage de l'unité d'entraînement dans le dis- positif à bras de pivotement conforme à l'invention. Du fait que la bobine (ou les bobines) de l'unité d'entraînement est (sont) élaborée(s) autour de la partie de stator magnétisable, le rendement susceptible d'être atteint est élevé sans la nécessité d'emploi de matériaux magnétiques coûteux. Une unité d'entraînement électromagnétique conve- nant pour être utilisée dans le dispositif a bras de pivote- ment conforme à l'invention et munie d'un stator et d'un in- duit coopérant avec le stator par l'intermédiaire d'un en- trefer et capable de pivoter sur un axe de pivotement, est remarquable en ce que le stator présente au moins une paire de pièces polaires liées l'une à l'autre par une partie de stator magnétisable, celle-ci étant munie d'au moins une bobine, et que l'induit présente un corps d'induit cylin- drique élaboré coaxialement autour du stator et muni de pôles magnétisés radialement dont le nombre correspond au moins à celui des pièces polaires du stator, pôles qui s'étendent axialement et tangentiellement et qui, observes dans la direction périphérique dudit corps d'induit, sont élaborés l'un à côt6 de l'autre tandis que leur polarité alterne de pôle àpôle, alors que le corps d'induit est formé par un anneau magnétisable et un corps magnétique- ment permanent annulaire élaboré à la face interne dudit anneau et possédant lesdits pôles. Cette unité d'entraînement offre l'avantage que sa fabrication est 1rès simple. L'anneau,fermé complètement ou non, servant comme voie de retour du flux magnétique, est réalisable en acier doux. Il importe que le corps magnétiquement permanent possède un degré d'homogénéité élevé de même qu'une direct- ion préférentielle de magnétisation radiale. C'est pourquoi il est utilisé comme matériau magnétique de préférence un matériau anisotrope, par exemple un plastoferrite. Un mode de réalisation favorable de l'unité d'en- trainement est remarquable en ce que les deux pièces polai- res du stator occupent des positions diamétrales et forment, avec ladite partie de stator, un élément de stator double en forme de T, alors que du côté orienté vers le corps d'in- duit, chaque pièce polaire possède une surface incurvée cylindrique. En raison de ses propriétés particulières, l'uni- té d'entraînement décrite ci-dessus et conforme à l'invent- ion, convient également dans des constructions dans les- quelles des mouvements de va-et-vient rapides et définis de façon précise doivent pouvoir être effectués, comme c'est le cas par exemple dans le carburateur d'un moteur à combustion. La description suivante, en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple, fera bien com- prendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une coupe longitudinale illustrant un premier mode de réalisation d'une première unité d'en- tralnement électromagnétique du dispositif à bras de pivote- ment conforme à l'invention. La figure 2 est une coupe suivant le plan II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue en plan du dispositif à bras de pivotement conforme à l'invention dans lequel est utiliséel'unité d'entraînement selon la figure 1. La figure 4 est une coupe transversale illustrant un deuxième mode de réalisation d'une unité d'entraine- ment convenant pour être utilisée dans le dispositif à bras de pivotement conforme à l'invention. L'unité d'entraînement que montrent les figures 1 et 2 comporte un stator 2 et un induit 4, élaboré coaxiale- ment autour du stator 2. Ce stator est formé par un élément de stator double 6 en forme de T, et deux en série. En ce qui concerne l'élément de stator 6 qui con- stitute un ensemble lamellé, il est possible de distinguer deux pièces polaires 6A occupant des positions diamétrales, et une partie de stator 6B qui relie les pièces polaires 6A. La partie de stator 6B comporte une ouverture centrale 10 offrant passage à l'arbre 4A de l'induit 4. Lesdites bobines 8 sont bobinées autour de la portion de la partie de stator 6B, cet- te portion se situant entre l'ouverture centrale 10 et les pièces. polaires 6A. A l'aide d'une colle, le stator 2 est rendu solidaire d'une plaque de châssis 12A. Comme déjà précisé, l'induit 4 a un arbre 4A qui doit permettre a l'induit 4 d'effectuer, par rapport au stator 2, un mouvement de pivotement autour d'un axe de pivotement5. A cet effet, l'arbre d'induit 4A est muni, chaque extrémité, d'un creux 14 dans lequel est élaboré à ajustement serré léger une bille 16. En face d'une des extrémités de l'arbre d'induit 4A, il a été fixé dans la plaque de châssis 12A un anneau de palier 18 avec une cou- ronne de petites billes 20 sur laquelle une des billes 16 repose tout en pouvant tourner. Un anneau de palier simi- laire 18, à billes 20, se trouve a l'autre extrémité de l'arbre d'induit 4A. Cet anneau de palier 18 passe par un étrier élastique 22 qui à l'aide de vis 24 est, avec une légère contrainte, fixé a une partie de construction liée à la plaque de châssis (voir également la figure 3), de sorte que l'induit 4 est supporté sans jeu. Lors du montage de l'induit 4, il faut évidemment faire en sorte que l'axe de pivotement 5 de l'induit 4 coincide exactement avec l'exe de symétrie du stator 2. L'induit 4 comporte aussi un corps d'induit cylin- drique 4B que forment un anneau en acier doux 26 et un ai- mant permanent annulaire 28, collé sur la face interne de l'anneau 26, ledit anneau permanent 28 étant par exemple en matériau anisotrope, par exemple un plastoferrite. Ledit aimant 28 qui est magnétisé radialement présente deux pôles 28A et 28B à polarité opposée. Sur la figure 2, les direct- ions de magnétisation des pôles 28A et 28B dont chacun s'étend sur 1800 en direction périphérique, sont indiquées à l'aide de flèches. La position mutuelle du stator 2 et de l'induit 4 est telle que dans la position médiane de l'in- duit 4, les plans de séparation 30 entre les pôles 28A et 28B se situent dans un plan qui coincide avec le plan de symétrie de stator 2, ce plan passant par les pièces polaires 6A et étant perpendiculaire à la coupe que montre la figure 2. Les pièces polaires 6A du stator 2 qui du côté orienté vers l'aimant 28 présentent une surface incurvée cylindrique, forment, en coopération avec les pôles 28A et 28B de l'induit 4, un entrefer 32 dans lequel règne un champ magnétique orienté radialement. Par un dimensionnement judicieux de l'unité d'en- traînement électromagnétique 1, en particulier celui du corps de stator 6, il est possible d'éviter des positions préférentielles de l'induit 4, de sorte qu'en l'absence de courant dans les bobines 8, l'induit 4 a en principe la possibilité d'occuper n'importe quelle position. Lors d'un passage de courant dans les bobines 8, l'induit 4 pivotera autour de l'axe de pivotement 5 dans une direction qui évidemment est fonction du sens de passage du courant dans lesdites bobines. Dans cet exemple de réalisation, l'induit 4 est à même d'effectuer, à partir de sa position médiane, un pivotement dextrors.um et senestrorsum sur un angle de 37 sans que lors de ce mouvement, le couple d'entraîne- ment change notablement. L'unité d'entraînement décrite ici est utilisable dans des appareils d'usage dans lesquels doivent être effectués des mouvements de rotation limités ou des mouve- ments de va-et-vient. A titre d'exemple d'un tel appareil dans lequel l'emploi de l'unité d'entraînement est possible avec succès, on cite un tourne-disque optique et notamment un tourne-disques qui est équipé d'un dispositif à bras de pivotement pour explorer, à l'aide d'un faisceau de rayonnement, l'information se trouvant dans les pistes d'in- formation enregistrée dans un disque optique. La figure 3 illustre par une vue en plan un dis- positif à bras de pivotement conforme à l'invention. Ce dis- positif est destiné en particulier à son incorporation à un tourne-disque optique audio avec lequel il est possible d'explorer l'information que contient un disque optique audio ("Compact Disc") avec un diamètre d'environ 120 mm. Le dispositif à bras de pivotement possède un châssis 12 dans lequel est supporté un arbre 40 avec une face de pose 42 sur laquelle est posé le disque optique. L'entraine- ment de l'arbre 40 autour d'un axe de rotation 41 est assu- ré par un moteur électrique qui, tout comme le disque, n'est pas représenté sur la figure 3. La lecture de l'infor- mation du disque se fait en réflexion à l'aide d'une unité d'exploration optique 44 avec un système de lentilles 48 qui est mobile suivant l'axe optique 46. Ladite unité d'exploration 44 peut comporter un laser semiconducteur servant de source de lumière, ainsi que les moyens optiques et optiques-électroniques qui sont nécessaires pour la lecture et le traitement de l'information optique que con- tient le disque en question. Etant donné que la nature et la conception de l'unité d'exploration optique 44 sont sans importance pour comprendre convenablement l'invention, une description détaillée de cette unité ne sera pas donnée dans ce qui suit. Le bras de pivotement 50 a une première extrémité A avec des moyens de fixation pour l'unité d'exploration optique, et une deuxième extrémité 50B qui porte un contre- poids. Pour déplacer l'unité d'exploration 44 en direction radiale par rapport au disque optique, le bras de pivote- ment 50 est fixé a l'unité d'entrainement électromagnétique décrite dans ce qui précède, et est de ce fait capable de pivoter autour de l'axe de pivotement 5 de l'induit 4. Par sa plaque de châssis 12A, l'unité d'entraînement elle-même est rendue solidaire du châssis 12. A cet effet, on réalise par exemple une liaison par colle ou par vis. Toutefois, la plaque 12A et le châssis 12 peuvent former un seul ensemble, obtenu par exemple par moulage par injection, ce qui permet de réduire davantage le nombre de constituants et de raccourcir la durée de montage. Pour être complet, il est précisé encore que l'axe de rotation 41 de l'arbre 40, l'axe de pivotement 5 du bras de pivotement 50, et l'axe optique 46 du système de lentilles 48 sont parallèles. La figure 4 illustre par une coupe un deuxième mode de réalisation d'une unité d'entraînement. Comme pour l'essen- tiel la conception de cette unité d'entralnement est iden- tique a celle de l'unité d'entraînement déjà décrite, la figure 4 n'est que schématique. L'unité d'entraînement a un stator 102 que forment deux parties d'élément de stator 103A et 103B, qui sont mutuellement transversales et liées l'une à l'autre. Chacune des parties 103A et 103B est munie d'une pièce polaire 106A, 106B, de même que d'une bobine 108A, 108B. Le stator 102 comporte aussi une ouverture 110 offrant passage à un arbre d'induit 104A. Cet arbre 104A appartient à un induit 104 de l'unité d'entraînement. L'induit 104 est cylindrique et élaboré coaxialement autour du stator 102. En cas d'excitation des bobines 108A et 108B, l'induit 104 est à même d'effectuer des mouvements de pi- votement autour d'un axe de pivotement 105. A cet effet, l'induit 104 comporte un aimant cylindrique 128 magnétisé radialement et situé à faible distance des pièces 106A et 106B, et cela de façon qu'à la face de l'aimant 128 orien- tée vers les pièces polaires, il se forme trois pôles 128A, 128B et 128C. Sur la figure 4, des flèches indiquent la direction de magnétisation des pôles 128A, 128B et 128C. Pour la fermeture du circuit magnétique en cas de bobines excitées 108A et 108B, l'induit 104 comporte encore un corps en acier doux 126 en forme de segment de cylindre, l'aimant 128 étant posé contre la face interne de ce corps 126. Par la forme asymétrique du stator 102, il est possible, comme le montre la figure 4, d'éloigner un segment de cylin- dre de l'aimant 128 et le corps en acier doux 126 sans in- fluencer de la sorte notablement le fonctionnement de l'unité d'entraînement. L'induit 104 peut-être fixé sur un bras de pivotement 150 d'un dispositif de pivotement non représenté plus en détail. Lorsque les pièces polaires 106A et 106B et l'aimant 128 sont dimensionnés comme c'est le cas sur la figure 4, l'induit 104 est en principe capable a dteffectuer un pivotement sur un angle environ égal à 90. De par sa conception asymétrique, ce mode de réalisation convient particulièrement pour des applications qui n'offrent qu'un espace limité pour l'unité d'entraînement. Il va de soi qu'en plus des modes de réalisation illustrés dans le présent exposé au sujet de l'unité d'en- traînement du dispositif à bras de pivotement conforme l'invention, il est possible de réaliser encore de nom- breuses constructions basées sur l'idée de l'invention. Il est possible par exemple de réaliser l'unité d'entraînement électromagnétique selon l'invention avec deux paires de pièces polaires, combinées avec quatre pôles. Une telle réalisation convient en particulier dans le cas o l'on dé- sire une unité d'entraînement avec un grand couple d'en- traînement alors que l'induit toutefois ne doit être capable de pivoter que sur un angle de pivotement relativement petit. REVENDICATIONS: 1. Dispositif à bras de pivotement pour inscrire et/ ou lire l'information de pistes d'information dans un disaue optique à l'aide d'un faisceau de rayonnement, ce dispositif com- portant - un châssis stationnaire, - une unité d'exploration optique avec un système de len- tilles pouvant se mouvoir suivant un axe optique, - un bras de pivotement reposant dans le châssis et servant à la fixation de l'unité d'exploration optique, - une unité d'entraînement électromagnétique pour imposer un mouvement de pivotement au bras de pivotement dans un plan transversal audit axe optique, alors que l'unité d'entraînement est munie d'un stator fixé au châssis et d'un induit coopérant avec le stator par l'intermédiaire d'un entrefer et capable de pivoter autour d'un axe de pivotement, ledit induit étant lié au bras de pivotement, caractérisé en ce que - le stator présente au moins une paire de pièces polaires liées l'une à l'autre par une partie de stator magnéti- sable, cette partie de stator étant munie d'au moins une bobine, et que l'induit présente un corps d'induit cylindrique ou en partie cylindrique élaboré autour du stator et muni de pôles magnétisés radialement dont le nombre correspond au moins à celui des pièces polaires -du stator, pôles qui s'étendent axialement et en direction périphérique tan- gentiellement et qui, observés dans la direction péri- phérique dudit corps d'induit, sont élaborés l'un à côté de l'autre tandis que leur polarité alterne de pôle à pôle. 2. Unité d'entraînement électromagnétique destinée à pour être utilisée dans le dispositif à bras de pivotement selon la revendication 1 et munie d'un stator et d'un induit coopérant avec le stator par l'intermédiaire d'un entrefer et capable de pivoter autour d'un axe de pivotement, caractérisée en ce que - le stator présente au moins une paire de pièces polaires liées l'une à l'autre par une partie de stator magnéti- sable, celle-ci étant munie d'au moins une bobine, alors que - l'induit présente un corps d'induit cylindrique élaboré coaxialement autour du stator et muni de pôles magnéti- sés radialement dont le nombre correspond au moins à ce- lui des pièces polaires du stator, pôles qui s'étendent axialement et tangentiellement et qui, observés dans la direction périphérique dudit corps d'induit, sont élaborés l'un a côté de l'autre tandis que leur polarité alterne de pôle à pôle, alors que le corps d'induit est formé par un anneau magnétisable et un corps magnétiquement per- manent annulaire élaboré contre la face interne dudit anneau et possédant lesdits pôles. 3. Unité d'entraînement électromagnétique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux ièces polaires du stator occupent des positions diamétralement opposées et forment, avec ladite partie de stator, un élément de stator double en forme de T, alors que du côté orienté vers le corps d'induit, chaque pièce polaire pos- sède une surface incurvée cylindrique.