Brevet FR2616006A1 — publié le 19881202

Dispositif de maintien magnétique permanent pour déplacer, fixer ou porter des pièces ou charges ferromagnétiques, in- cluant un système de commutation électronique du flux magné- tique pour libérer la charge portée La présente invention concerne un dispositif maané- tique possédant une force de retenue ou de maintien lui permettent dedéplacer, fixer ou supporter des pièces ou charges ferroma- gnétiques, et incluant un système de commutation électronique du flux magnétique pour libérer la charge portée. Le déplacement ou le transport de pièces ou charges ferromagnétiques est réalisé fondamentalement à l'aide de deux moyens: a) des dispositifs connus sous le nom d'éléments de charge permanents, actionnés manuellement ou électriquement et dans lesquels une attraction magnétique est créée par dé- placement des noyaux de ces aimants avec modification consé- cutive de l'orientation des lignes de flux magnétique; et b) des électroaimants, dans lesquels une attraction magnéti- que artificielle est créée par un courant électrique circu- lant dans une bobine. En provoquant des variations de certains facteurs comme par exemple des dimensions et l'intensité du courant, l'électroaimant peut soulever et déplacer des objets allant de minces tôles jusqu'à plusieurs tonnes de matériau ferromagnétique. Cependant il se pose des problèmes dans les deux types de dispositifs mentionnés précédemment. Dans les aimants de charge permanents, il existe en permanence une ab- sence de sécurité due à la dispersion élevée du flux magnéti- que, et le fonctionnement est lent, ce qui requiert des sour- ces extérieures d'énergie (moteur) lorsque le poids devant être transporté est très élevé, étant donné que la puissance d'attraction de l'aimant est liée étroitement à ses pro- pres dimensions. Dans le cas d'électroaimants, si un agent extérieur provoque une suppression même extrêmement brève de l'alimentation en énergie électrique, ils perdent leur puis- sance d'attraction et la charge ferromagnétique, qui est sou- tenue, tombe, outre le fait que la consommation en énergie pour le maintien de l'attraction est très élevée. C'est pourquoi le but de la présente invention est de fournir un dispositif magnétique permanent pratique qui présente une sécurité beaucoup plus grande et un faible coût de fonctionnement et ne dépende pas de l'établissement d'une caractéristique artificielle d'attraction pour soutenir et retenir les charges ferromagnétiques et pour libérer la char- ge qu'ils supportent, par commutation électronique, ledit dis- positif comprenant fondamentalement un noyau de fer central entouré par un couple d'aimants fixes réunis latéralement à des plaques de renforcement et se terminant par des pôles la- téraux, une bobine disposée sur ledit noyau central et un cou- vercle coulissant disposé au-dessus des pôles et se déplaçant sur un couple de broches de guidage entourées par des ressorts et comportant, en son centre, un anneau de levage, et un cir- cuit électronique de commande monté extérieurement sur l'une des parois latérales d'un capot enveloppant rectangulaire. D'autres caractéristiques et avantages de la présen- te invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une vue en plan du dispo- sitif; - - la figure 2 représente une vue en coupe prise sui- vant la ligne A-A sur la figure 1; - la figure 3 représente une coupe prise suivant la ligne B-B sur la figure 1; - la figure 4 est une vue en élévation latérale du dispositif; - la figure 5 représente une vue semblable à celle de la figure 2, incluant la partie inférieure du dispositif; - la figure 6 est une demi-vue en plan et une demi- vue en coupe transversale du dispositif; - la figure 7 illustre le fonctionnement du disposi- tif magnétique permanent, sous la forme d'un schéma-bloc; - les figures 8 à 10 et O10a représentent différentes formes de pôles adaptés au dispositif magnétique permanent; - les figures 11 à 13 représentent des ensembles de circuitsmagnétiquespermanents ou de bobines de compensation; - la figure 14 illustre le principe d'action des flux magnétiques dans un dispositif magnétique permanent à deux pâles; les figures 15 et 16 illustrent respectivement la compensation du flux permettant de libérer le couvercle et/ou la charge, qui est fixé ou est supporté; - les figures 17,17a et 17b représentent des exem- ples schématiques d'une sélection et/ou d'une commutation de bobines dans un dispositif possédant une configuration à deux pôles; - les figures 18,18a et 18b représentent des exem- ples schématiques d'une sélection et/ou d'une commutation de bobines dans un dispositif possédant une configuration à trois pôles; - les figures 19, 19a,19b,19c et 19d représentent des exemples schématiques d'une sélection et/ou d'une commutation de bobines dans un dispositif possédant une configuration à cinq pôles; et - la figure 20 représente un tableau comparatif des nombres de pôles, des blocs d'aimants permanents, des bobines et du poids de rupture maximum de différentes configurations possibles. Conformément aux illustrations mentionnées précédem- ment, le dispositif magnétique permanent, qui possède une force de maintien lui permettant de déplacer, de fixer ou de transporter des pièces ou charges ferromagnétiques et inclut un système de commutation électronique du flux magnétique per- mettant de libérer la charge portée ou fixée,comporte un no- yau de fer central 10 entouré par deux blocs d'aimants 11 fi- xés par des sabots de fer 12, réunis latéralement à des pla- ques de renforcement 13 et se terminant par des pôles laté- raux 14, une bobine de compensation 15 disposée sur ledit no- 26 1 6006 yau central, un couvercle coulissant 16 situé au-dessus des- dits pôles et se déplaçant sur un couple de broches de guida- ge 17 et entouré par des capteurs mécaniques de force 18 et comportant, en son centre, un anneau de levage 19, et un cir- cuit électronique de commande monté extérieurement sur l'une des parois latérales d'un capot enveloppant rectangulaire 21, tandis qu'un capteur 22 du circuit électronique 20 est monté sur le côté opposé dudit capot. Pour expliquer correctement le fonctionnement du dispositif ainsi agencé-, il doit être clair que les indications N et S sur les dessins concernent les pôles magnétiques nord et sud, que les indications (+) et (-) concernent respectivement les pôles positif et négatif d'un circuit électrique et que pour les lignes de flux magné- tique statique 23 et pour les lignes de flux magnétique dyna- mique 24 (flux électromagnétique) on a adopté la direction normale du pôle nord vers le pôle sud. C'est pourquoi, chaque fois que le couvercle 16 est dans sa position fermée, le flux magnétique permanent est subdivisé en deux parties, ce qui facilite la commutation et la compensation du flux magnétique à travers la bobine électromagnétique 15, qui compense le flux magnétique permanent présent dans le noyau central 10 des ai- mants 11 et des pôles latéraux 14. En fonction de la polarité du flux émanant de la bo- bine électromagnétique 15, le flux magnétique permanent peut être compensé à partir du côté de la charge 25, comme repré- senté sur la figure 16, ce qui libère la charge 25. En modi- fiant cette polarité, comme représenté sur la figure 15, on peut compenser le flux magnétique permanent, ce qui libère le couvercle 16 et entraîne la totalité du flux vers le côté de la charge 25, de manière à garantir une force élevée de maintien du côté de la charge devant être déplacée. Une mesure et une commande de la charge maximale ad- missible sont obtenues de capteurs mécaniques de force 18 qui peuvent être constitués par des ressorts de compression ou de dilatation à disque, des bagues élastiques, des moyens ma- gnétostrictifs, résistifs, inductifs ou capacitifs ou autres, qui sont reliés au capteur 22 qui peut être réalisé sur la base de contacts électriques, d'interrupteurs de fin de cour- se, de micro-interrupteurs, d'interrupteurs à lame sous vide, de capteurs résistifs, capacitifs, inductifs ou autres. Le circuit de commande électronique 20 peut être actionné manuel- lement ou par un dispositif de télécommande 26 à une certaine distance avec un fonctionnement de préférence basé sur une batterie d'accumulateurs 27 et indépendant du réseau électri- que, ce fonctionnement pouvant être facultativement exécuté au moyen dudit réseau électrique. Ce circuit comporte un dis- positif d'alarme 28 servant à indiquer une surcharge ou un excès de poids et également une chute de puissance dans la batterie 27, le dispositif pouvant être constitué par un capteur comme par exemple une diode Zener qui déclenche une alarme lorsque la tension de la batterie (27) atteint un mi- nimum préréglé, ce qui indique la nécessité d'une recharge ou d'un remplacement de la batterie 27. La télécommande peut être mise en oeuvre sur la base des principes suivants: a) fréquence radioélectrique codée par une différen- ce des durées d'impulsions ou tout autre codage, pour plus de deux canaux; b) lumière visible ou invisible, comme par exemple un rayonnement infrarouge, une lumière laser ou autres, pour plus de deux canaux; et c) son ou ultrasons pour plus de deux canaux. La cadence de fonctionnement de cette télécommande correspond aux deux agencements: a) n unités magnétiques comportant des boîtiers de commande et des récepteurs et n émetteurs, chacun' travaillant indépendamment les uns des autres et simultanément dans un rayon d'action maximum de 300 mètres; et b) n unités magnétiques et boîtiers de commande tra- vaillant avec un même émetteur simultanément et en fonction d'un rayon d'action maximum de 300 mètres. Dans ce qui précède n est un nombre entier supérieur ou égal à un. Le dispositif de télécommande 26 actionné par une hau- te fréquence (HF), également désignée sous le terme de micro- onde, peut nécessiter une fréquence de 300 MHz et comporte une unité d'émission et un récepteur portables, possédant le format de poche, et incorporés dans le circuit de commande électronique 20 du dispositif. L'unité de transmission émet dix impulsions codées possédant chacune une durée de 0, 5 ms ou 0,1 ms. Au bout des dix impulsions, il est prévu un inter- valle de 10 ms permettant de synchroniser les unités de récep- tion et d'émission. La durée des implusions fournit un code secret amenant l'unité de réception à àccepter uniquement deux codes comme étant corrects, ou bien l'émetteur peut comporter jusqu'à deux codes distincts, étant donné qu'il est également équipé de deux commandes distinctes, à savoir: libération du couvercle 16/libération de la charge 25. L'unité de récep- tion comporte un circuit du type superréaction qui, lors de la réception du signal délivré par l'émetteur, envoie ce si- gnal au circuit de décodage qui seul accepte l'ordre de fonc- tionnement, soit le refuse. On peut adapter différentes configurations de pôles 14 au dispositif magnétique permanent conforme aux figures 8 à 10 afin de supporter ou de déplacer des charges 25, comme par exemple des bobines, des tuyaux, des charges légères, des charges lourdes, des pièces portées à une température élevée et analogues. Les figures 11 à 13 représentent des configurations possibles appliquées à un seul dispositif et incorporant, le cas échéant, des ensembles de circuits à noyaux magnétiques permanents 10, de blocs d'aimants 11 et de pôles latéraux 14 ou de bobines de compensation 15. De cette manière on peut déplacer et supporter des charges ferromagnétiques, ceci étant exécuté d'une manière extrêmement sûre en raison de la présence des moyens en forme de capteurs, du dispositif d'alarme et de la configuration propre du dispositif, ainsi que de l'absence d'une alimenta- tion en énergie extérieure pour soutenir la charge supportée. Les aimants permanents utilisés dans ce dispositif possèdent une force coercitive élevée et peuvent être répar- tis en trois groupes, à savoir: Groupe 1: ferrites isotropes et anisotropes formées soit de baryum, soit de strontium, soit de plomb; Groupe 2: alliages magnétiques connus dans le com- merce sous les désignations "Alnico", "Alcomax", "Ticonal", etc. Ce groupe englobe les alliages incluant du cobalt, du nobium, du cuivre, de l'aluminium et de l'acier; Groupe 3: terres rares, c'est-à-dire samarium-co- balt ou cérium-cobalt. REVENDICATIONS 1. Dispositif de maintien magnétique permanent ser- vant à déplacer, fixer ou porter des pièces ou des charges ferromagnétiques, incluant un système de commutation électro- nique du flux magnétique pour libérer la charge portée, ca- ractérisé en ce qu'il comporte deux pôles latéraux (14) en- tourés par un ensemble formé d'un ou de plusieurs aimants (11) fixés par des sabots en fer (12) et réunis à des plaques de renforcement (13) et se terminant par -lesdits pôles latéraux (14), sur l'un desquels sont disposées une ou deux bobines de compensation (15), un couvercle coulissant (16) disposé au-dessus des deux pôles (14) et se déplaçant sur un couple de broches de guidage (17) entourées par des capteurs mécani- ques de force (18) et comportant un anneau de levage (19), et un circuit de commande électronique (20) monté extérieure- ment sur l'une des parois latérales d'un capot enveloppant rectangulaire (21), tandis qu'un capteur (22) du circuit élec- tronique (20) est monté sur le côté opposé dudit capot. 2. Dispositif de maintien magnétique permanent ser- vant à déplacer, fixer ou porter des pièces ou des charges ferromagnétiques, incluant un système de commutation électro- nique du flux magnétique pour libérer la charge portée selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte trois pôles, c'est-à-dire un noyau de fer central (10), qui est en- touré par l'ensemble formé d'un ou de plusieurs aimants (11) fixés par des sabots de fer (12) et réunis latéralement à des plaques de renforcement (13) et se terminant par deux pôles latéraux (14), et sur lequel une ou deux bobines de compensa- tion (15) sont montées, un capot coulissant(16) disposé au- dessus de ces bobines et se déplaçant sur un couple de bro- ches de guidage (17) entourées par des capteurs mécaniques de force (18), et comportant en son centre un anneau de leva- ge (19), et un circuit électronique de commande (20) monté extérieurement sur l'une des parois latérales d'un capot enveloppant rectangulaire (21), tandis qu'un capteur (22) du circuit électronique (20) est monté sur le côté opposé dudit capot. 3. Dispositif de maintien magnétique permanent ser- vant à déplacer, fixer ou porter des pièces ou des charges ferromagnétiques, incluant un système de commutation électro- nique du flux magnétique pour libérer la charge portée selon les revendications 1 et 2 prises dans leur ensemble, caracté- risé en ce qu'il comporte un dispositif multipolaire compor- tant un nombre total (N) de pôles et (N-2) noyaux de fer cen- traux (10), qui sont entourés par (N-1) ensembles d'aimants (11) fixés par des sabots de fer (12) et réunis latéralement à des plaques de renforcement (13) et se terminant par deux pôles latéraux (14), et sur lesquels sont installées (N-1) bobines de compensation (15) réalisant une sélection et/ou (N-1)/2 noyaux de compensation (15) réalisant une inversion, un ou plusieurs couvercles coulissants (16) étant disposés audessus des (N) pôles et se déplaçant sur des broches de guidage (17) en étant entourés par des capteurs mécaniques de force (18) et comportant un ou plusieurs anneaux de levage centraux (19), et un circuit de commande électronique (20) monté extérieurement dans l'une des parois latérales d'un capot enveloppant rectangulaire (21), tandis qu'un capteur (22) du circuit électronique (20) est monté sur le côté oppo- sé dudit capot. 4. Dispositif de maintien magnétique permanent ser- vant à déplacer, fixer ou porter des pièces ou des charges ferromagnétiques, incluant un système de commutation électro- nique du flux magnétique pour libérer la charge portée selon les revendications 1,2 et 3 prises dans leur ensemble, carac- térisé en ce que le circuit de commande électronique (20) actionné au moyen d'un dispositif de télécommande (26) par deux ou plusieurs canaux de transmission et/ou éga- lement actionné manuellement à l'aide de boutons-poussoirs incorporés ou raccordéspar des lignes de transmission, et com- prend un dispositif (28) d'alarme en cas de surcharge, 26160-06 à l'aide de capteurs de force (18) qui actionnent des capteurs électriques ou électroniques (22) situés dans le système élec- tronique de commande (20).