Brevet FR2618249A1 — publié le 19890120

La présente invention concerne un électro-aimant polarisé et plus particulièrement des moyens pour maintenir l'aimant permanent de polarisation et diverses pièces liees mécaniquement à lui. On connait d'après le FR-A- 2 358 006 des électro- aimants polarisés dans lesquels un aimant permanent est interposé entre une pièce polaire intérieure, relativement proche de la bobine, et une pièce polaire extérieure, plus éloignée latéralement de la bobine. Un noyau magnétique mobile axialement dans la bobine porte à chaque extrémité des épanouissements polaires dont l'un au moins est engagé dans un entrefer entre deux faces polaires appartenant respectivement aux pièces polaires intérieure et extérieure. Selon que l'on désire réaliser un électro-aimant bistable ou monostable, l'autre épanouissement polaire évolue dans un autre entrefer entre pièces polaires intérieure et extérieure ou au contraire seulement au voisinage d'une ou de deux faces de l'une des pièces polaires à distance de l'autre pièce polaire. Le FR-A - 2 358 006 s'intéresse principalement aux circuits magnétiques permettant, sur le plan du principe, de réaliser certaines fonctions. Or la réalisation économique de ces circuits pose certains problèmes. Les collages sont difficiles à réaliser avec précision et introduisent des entrefers supplémentaires. Les systèmes de fixation mécanique du genre rivetage sont coûteux à réaliser avec précision et affectent le flux magnétique. Le but de l'invention est ainsi de proposer des moyens simples, efficaces, précis, faciles à monter, et dépourvus d'effet néfaste au plan magnétique, pour réaliser l'assemblage des deux pièces polaires et de l'aimant perma- nent dans un électro-aimant du genre indiqué. L'invention-vise ainsi un électro-aimant compre- nant une bobine à induction et un premier et un second équipages magnétiques mobiles l'un par rapport à l'autre, le premier équipage comprenant un noyau entouré par la bobine, le second équipage comprenant une pièce polaire intérieure, relativement proche de la bobine, une pièce polaire extérieure relativement éloignée de la bobine, un aimant permanent interposé entre les pièces polaires extérieure et intérieure, le noyau portant d'un côté au moins de la bobine un épanouissement engagé dans un entrefer que définissent entre elles les pièces polaires intérieure et extérieure. Suivant l'invention, l'électro-aimant est carac- térisé par une cage amagnétique encliquetée sur la pièce polaire extérieure et comportant pour l'aimant permanent et pour la pièce polaire intérieure des logements respectifs définis par des moyens de positionnement et de retenue à l'égard des déplacements transversaux à l'axe d'aimantation de l'aimant permanent. Les procédés de fixation par encliquetage assurent sans difficulté un positionnement précis. La cage peut donc être positionnée avec précision relativement à la pièce polaire intérieure. Elle va à son tour positionner avec précision la pièce polaire intérieure. La cage positionne et retient les pièces polaires et l'aimant permanent les uns par rapport aux autres à l'égard des déplacements dirigés transversalement à l'axe d'aimantation de l'aimant permanent. Il a en effet été constaté dans le cadre de l'invention que les mouvements selon la direction d'aimantation sont efficacement combattus par la force d'attraction qu'exerce l'aimant permanent 26 1 8249 sur chacune des pièces polaires. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, du côté de la pièce polaire intérieure opposé à l'entrefer, la cage définit un logement pour une corne magnétique qui est au contact magnétique de la pièce polaire extérieure et qui définit avec une région transversale de la pièce polaire extérieure un entrefer dans lequel il y a mobilité relative entre un second épanouissement du noyau et la pièce polaire extérieure entre une position dans laquelle le second épanouissement est appuyé contre la pièce polaire extérieure et une position dans laquelle le second épanouis- sement est adjacent à la corne. On réalise ainsi un électro-aimant monostable. En effet, dans les deux positions de l'équipage mobile, le second épanouissement est en contact sensiblement avec la pièce polaire extérieure. L'aimant permanent tend à ramener l'équipage mobile dans la position dans laquelle le circuit magnétique de l'aimant permanent est fermé, c'est-à-dire la position dans laquelle le premier épanouis- sement polaire est en contact avec la pièce polaire inté- rieure, le circuit magnétique passant alors par le noyau, le premier épanouissement polaire, la pièce polaire inté- rieure, l'aimant permanent, la pièce polaire extérieure, et le second épanouissement polaire. Dans ce mode de réalisation, la cage maintient la corne en bonne position contre la pièce polaire exté- rieure. Ceci permet de réaliser la pièce polaire extérieure et la corne séparément l'une de l'autre à partir de matières premières simples telles que de la tôle. le FR-A- 2 358 006 suggère plutôt de réaliser la pièce polaire extérieure et la corne en une seule pièce ou de les assembler pour qu'ils constituent une seule pièce, ce qui serait complexe du point de vue de la fabrication. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: - la figure 1 est une demi-vue d'un électro-aimant selon l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective de la pièce polaire extérieure; - la figure 3 est une vue en perspective de l'une des deux cages; - la figure 4 est une vue en coupe axiale de l'équipage magnétique fixe; - la figure 5 est une vue en coupe selon le plan V-V de la figure 1; et - la figure 6 est une vue en perspective de la pièce polaire intérieure. Dans l'exemple représenté, l'électro-aimant comprend un bobine 11 dont les spires sont formées sur une carcasse llc comportant en particulier des joues d'extré- mité 11a et 11b. Un premier équipage magnétique, ou équipage mobile, comprend un noyau magnétique 12 qui coulisse axialement à l'intérieur de la bobine. Le noyau 12 porte, au-delà de la joue 11a de la bobine, un premier épanouissement polaire 14a et, au-delà de la joue 11b un second épanouis- sement polaire 14b. L'électro-aimant comprend encore un second équipage magnétique - ou équipage fixe - comprenant une pièce polaire extérieure 61 en forme de cadre rectangulaire dont deux faces opposées 30a et 30b présentent des trous centraux 62a et 62b dans lesquels sont engagées de manière coulissante les extrémités 12a et 12b du noyau 12, situées au-delà des épanouissements polaires 14a et 14b. La pièce polaire extérieure 61 est réalisée à partir d'une bande de tô1e magnétique pliée quatre fois à 90 de façon que ses deux extrémités soient en contact l'une de l'autre selon un plan 88 passant par l'axe VV' de la bobine. La portion a est ainsi constituée de deux demi-faces 30'a et 30"a. Les portions 30a et 30b sont perpendiculaires à l'axe VV'. Les deux autres portions 29 sont parallèles à l'axe VV', et même parallèles au plan de symétrie de l'électro-aimant, passent par l'axe VV'. La face tournée vers l'axe VV' de chaque portion 29 de la pièce polaire extérieure 61 est adjacente à l'une des faces polaires, la face polaire Sud dans l'exemple, d'un aimant permanent respectif 17. L'autre face polaire de chacun des aimants 17, tournée vers l'axe VV', est adja- cente à une pièce polaire intérieure respective 16. La face tournée vers l'axe VV' de chaque portion -29 de la pièce polaire extérieure est en outre en contact magnétique avec une corne polaire 36 réalisée en matériau magnétique et qui s'étend vers l'axe VV' entre l'aimant 17 et la portion 30b de la piee polaire extérieure 61. Chaque corne polaire 36 a une forme parallélépipédique aplatie parallèlement au plan de la portion 30b. La distance libre entre la portion 30b et la face 36a de la corne polaire 36 tournée vers la portion 30b est égale à la distance libre entre la portion 30a et une face d'extrémité 27a que présente chaque pièce polaire intérieure 16 vers la portion 30a. Chaque corne 36 est écartée de l'aimant 17 et de la pièce polaire intérieure 16 voisins. L'épanouissement polaire 14a du noyau 12 est engagé dans les deux entrefers 25a formés chacun entre la face d'extrémité 27a de l'une des pièces 16 et la portion 30a de la pièce polaire extérieure 61. L'autre épanouissement 14b du noyau 12 est engagé dans les entrefers 25b formés chacun par la face 36a de l'une des cornes 36 et la portion b de la pièce polaire extérieure 61. De plus, l'écartement entre les épanouissements polaires 14a et 14b est tel que lorsque l'épanouissement polaire 14a est en contact avec la portion 30a, l'épanouissement polaire 14b est en contact avec les cornes 36 et, lorsque l'épanouissement 14a est en contact avec la face 27a des pièces polaires internes 16, l'épanouissement 14b est en contact avec la portion b de la pièce polaire externe 61. Ainsi, lorsque la bobine est excitée, compte. tenu du sens de circulation du courant par rapport au sens d'enroulement des spires, le noyau 12 est sollicité vers la première des positions qui viennent d'être décrites (position représentée à la figure 1) dans laquelle il est créé un circuit magnétique fermé ou sensiblement fermé passant par le noyau 12, l'épanouissement 14a, la pièce polaire extérieure 61, la corne 36, l'épanouissement 14b. Ce circuit magnétique ne passe pas par l'aimant permanent 17. C'est pourquoi lorsque la bobine 11 est désexcitée, l'aimant 17 rappelle l'équipage mobile vers la seconde position citée dans laquelle le premier épanouissement 14a est en contact avec les pièces polaires internes 16 tandis que le second épanouissement 14b est en contact avec la portion 30b de la pièce polaire externe 61, de sorte que le circuit magnétique se referme à travers les aimants permanents 17, qui, comme les pièces polaires internes 16, sont montés magnétiquement en parallèle l'un avec l'autre. Conformément à l'invention, pour assurer la cohé- sion mécanique de l'équipage magnétique fixe, il est prévu pour chaque ensemble comprenant l'une des portions 29a ou 29b de la pièce polaire externe 61, et l'aimant 17, la pièce polaire interne 16 et la corne 36 associés, une cage de maintien 60. Chaque cage 60 comprend deux parois longitudinales 73, 74 parallèles à l'axe VV' et perpendiculaires aux plans des portions 29. La distance libre entre les parois 73, 74 est égale à la largeur ú (figure 5) des portions 29 de la pièce polaire extérieure 61. En service, les parois 73, 74 se placent de part et d'autre de la portion 29 asso- ciee, avec leur bord extérieur affleurant la face extérieure de la portion 29 tandis que des faces coplanaires 85, 86, 87 de trois traverses 75, 76, 77 reliant l'une à l'autre les parois 73, 74 sont adjacentes à la face intérieure de la portion 29. Les deux traverses d'extrémité 75 et 77 portent des crochets 78 et respectivement 80 destinés à coopérer avec des encoches 63 et respectivement 64 de la pièce po- laire 61 pour encliqueter la cage 60 contre la face inté- rieure de la portion 29 dans la position qui a été décrite plus haut. Les crochets 78 portés par la traverse 75 sont des ergots de positionnement diriges vers la paroi 30a pour s'engager sensiblement sans jeu selon les directions perpendiculaires à VV' dans les encoches 63 pratiquées dans la pièce polaire 61 aux deux extrémités de l'arête entre la portion 29 associée et la portion 30a. Du côté opposé à la face 85, les ergots 78 présentent un épaulement 79 destiné à s'appuyer contre la face interne de la portion a pour définir avec précision la position de la cage par rapport à la pièce polaire extérieure selon la direction VV'. Chaque crochet 80 forme avec la traverse 77 qui le porte une configuration en U s'ouvrant vers la portion a. Chaque crochet 80 est destiné à s'engager dans une encoche 64 du bord de la portion 29, de façon que la région d'extrémité de chaque crochet 80 s'appuie sur la surface extérieure de la portion 29 tandis que la région centrale 81 de la configuration en U s'appuie élastiquement par sa face extérieure contre le bord correspondant de l'encoche 64 de manière à pousser élastiquement la cage en appui de ses épaulements 79 contre la portion 30a. Les traverses 75 et 76 définissent entre elles un logement ayant exactement les dimensions de l'aimant permanent 17. De plus, la traverse intermédiaire 76 est prolongée vers l'axe VV' par une aile 76a s'étendant jusqu'au bord intérieur de chaque paroi longitudinale 73 ou 74. La pièce polaire intérieure 16 se loge entre cette aile 76a et deux rebords 82, 83 dirigés l'un vers l'autre, portés par les parois longitudinales 73, 74 entre leur bord intérieur respectif et la traverse 75. La distance libre entre l'aile 76a et les rebords 82, 83 est égale à la dimension corres- pondante de la pièce polaire 1.6; Toutefois, la pièce polaire 16 présente en direction de la portion 30a une saillie 27 (figures 4 et 6) engagée entre les rebords 82, 83 pour affleurer par la face d'extrémité 27a déjà mentionnée la face extérieure des rebords 82, 83. Pour conforter le positionnement de la pièce 16, celle-ci comporte sur ses bords longitudinaux deux oreilles opposées 91, 92 (figure 6) engagées dans des enco- ches correspondantes 84, 86 (figure 3) du bord intérieur des parois latérales 74, 73. Lorsque ces derniers moyens de positionnement sont prévus, les rebords 82, 83 peuvent être supprimés et la pièce polaire intérieure 16 peut s'éten- dre par toute sa largeur jusqu'à ras des bords correspondants 71 des parois latérales 73 et 74. La portion 29, l'aimant 17 et la pièce polaire interne 16 ont tous une largeur égale à la largeur libre entre les parois 73 et 74 et sont simplement empilés entre ces parois. Les parois 73 et 74 et les traverses 75 et 76 ne positionnent la portion 29, l'aimant 17 et la pièce polaire 16 les uns par rapport aux autres qu'à l'égard des déplacements perpendiculaires à l'axe d'aimantation de l'aimant 17, c'est-à-dire parallèles au plan de symétrie de l'électro-aimant. En effet, c'est l'aimant 17, par sa force d'attraction, qui empêche les pièces polaires 29 et 16 de s'écarter de lui. La hauteur des parois 73 et 74 est telle que le bord longitudinal intérieur de celles- ci affleure la face intérieure de la pièce polaire 16 en service. La cage définit en outre entre la traverse 76 et la traverse 77 un logement 72 recevant en service la corne 36, laquelle est constituée par un simple parallélé- pipède rectangle de matière magnétisable. La corne 36 pré- sente vers l'axe VV' une face qui est en service dans le prolongement du bord intérieur de l'aile 76a et dans le prolongement de la face intérieure de la pièce polaire 16. Pour maintenir la corne 36 dans cette position dans laquelle sa face tournée vers la portion 29 est appliquée fermement contre cette dernière, chacune des parois longitu- dinales 73 et 74 porte le long de son bord intérieur un bec d'encliquetage 86 retenant la corne polaire 36. La traverse 76 et son aile 76a forment cloison entre la corne 36 et d'autre part l'aimant 17 et la pièce polaire interne 16. Dans le but de rationaliser les encombrements, la cage 60 maintient la corne 36 de façon que sa face d'en- trefer 36a soit sensiblement dans le plan BB' (figure 4) de la joue 11b (figure 1) et maintient la pièce polaire intérieure 16 de façon que sa face d'entrefer 27a soit sensiblement dans le plan AA' (figure 4) del'autre joue lla (figure 1). Ainsi, les seuls espaces inoccupés notables à l'intérieur de l'électro-aimant sont ceux qui sont néces- saires pour le déplacement des épanouissements polaires 14a et 14b. De préférence, la cage 60 est réalisée en une seule pièce en matière plastique moulée. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés. L'invention est en particulier applicable aux electro-aimants qui ne comportent pas de corne telle que 36 et dont la pièce polaire intérieure 16 a deux faces d'entrefer opposées, l'une telle que 26a et l'autre en face de la portion telle que 30b. Dans ce cas, la cage pourra avoir une partie droite (telle que représentée aux figures) inchangée et une partie gauche symétrique de la partie droite par rapport à un plan perpendiculaire à VV', les moyens d'accrochage gardant cependant la structure décrite dans l'exemple des figures i à 6. Si l'on craint que la force d'attraction de l'aimant 17 soit insuffisante pour assurer la cohésion à l'égard des déplacements parallèles à l'axe d'aimantation de l'aimant, le bec d'encliquetage tel que 86 peut être prolongé le long du bord intérieur des parois 73 et 74 de manière à tenir également la pièce polaire intérieure 16. - 11 REVENDICATIONS 1. Electro-aimant comprenant une bobine d'induction \11) et un premier et un second équipages magnétiques mobi- les l'un par rapport à l'autre, le premier équipage compre- nant un noyau (12) entouré par la bobine (11), le second équipage comprenant une pièce polaire intérieure (16), relativement proche de la bobine (11) et une pièce polaire extérieure (61) relativement éloignée de la bobine (11), un aimant permanent (17) interposé entre les pièces polaires extérieure (61) et intérieure (16), le noyau (12) portant d'un côté au moins de la bobine (11) un épanouissement (14a) engagé dans un entrefer (25a) que définissent entre elles les pièces polaires intérieure (16) et extérieure (61), caractérisé par une cage amagnétique (60) encliquetee sur la pièce polaire extérieure (61) et comportant pour l'aimant permanent (17) et pour la pièce polaire intérieure (16) des logements respectifs définis par des moyens (73 à 77) de positionnement et de retenue à l'égard des dépla- cements diriges transversalement à l'axe d'aimantation de l'aimant permanent (17). 2. Electro-aimant selon la revendication 1, carac- térié en ce qu'au titre des moyens d'encliquetage la cage (60) comprend des crochets (78, 80) engages dans des enco- ches (63, 64) de la pièce polaire extérieure. 3. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la cage (60) comprend deux parois longitudinales (73, 74) entre lesquelles les pièces polaires (61, 16) et l'aimant permanent (17) sont empilés. 4. Electro-aimant selon la revendication 3, carac- térisé en ce que chaque paroi longitudinale (73, 74) présente une encoche (84, 86) dans laquelle est engagée une oreille (94, 92) de la pièce polaire intérieure (16). 5. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la cage comprend deux traverses (75, 76) interposées entre les pièces polaires (16, 61) de part et d'autre de l'aimant permanent (17) et positionnant celui-ci. 6. Electro-aimant selon l'une des revendications I à 5, caractérisé en ce qu'à l'égard des déplacements parallèles à l'axe d'aimantation de l'aimant permanent (17), les pièces polaires (16, 61) et l'aimant permanent (17) sont immobilisés par la force de l'aimant permanent. 7. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que du côte de l'entrefer, la. cage (60) présente deux.rebords (82, 83) dirigés l'un vers !Q l'autre, qui positionnent la pièce polaire intérieure (16) à l'égard des déplacements dans le sens du rétrécissement de l'entrefer (25a). 8. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que du côté de la pièce polaire intérieure (16) opposé à l'entrefer (25a), la cage (60) définit un logement (72) pour une corne magnétique (36) qui est au contact magnétique de la pièce polaire extérieure (61) et qui définit avec une région transversale (30b) de la pièce polaire extérieure (61) un entrefer (25b) dans lequel il y a mobilité relative entre un second épanouis- sement (14b) du noyau (12) et la pièce polaire extérieure (61) entre une position dans laquelle le second épanouis- sement (14b) est appuyé sur la pièce polaire extérieure (61) et une position dans laquelle le second épanouissement (14b) est adjacent à la corne (36). 9. Electro-aimant selon la revendication 8, carac- térisé en ce que la cage (60) comporte une cloison (76, 76a) séparant la corne (36) de l'aimant (17) et de la pièce polaire intérieure (16). 10. Electro-aimant selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la cage (60) comporte des moyens d'encliquetage (86) maintenant la corne (36) en appui contre la pièce polaire extérieure (61). 11. Electro-aimant selon l'une des revendications 8 à 10, dans lequel la bobine d'induction (11) comprend des spires formées entre deux joues d'extrémité (11a, 11b), caractérisé en ce que la cage (60) maintient la corne (36) de façon que sa face d'entrefer (36a) soit sensiblement dans le plan (BB') de l'une des joues (11b), et maintient la pièce polaire intérieure (16) de façon que sa face d'entre- fer (27a) soit sensiblement dans le plan (AA') de l'autre joue (lia). 12. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la cage (60) est en matière plastique.