Brevet FR2626711A1 — publié le 19890804

La présente invention concerne un électro-aimant a courant continu a mouvement de translation. Cet électro-aimant peut avoir une forme en pot cylindrique avec un entrefer central attirant un noyau-plongeur et être utilisé dans le domaine de l'aviation, pour actionner par exemple un contacteur. Pour avoir une certaine densité massique de ces appareils. on est conduit à munir ce type d'électro-aimant d'un double bobinae, dont une partie est courtcircuitée par un contact qui ne s'ouvre qu'en fin de course, de fanon à avoir suffisamment d'ampèretours à l'appel tout en limitant la consommation au maintien. En dehors du supplément de prix occasionné cette disposition de réduction de consommation affecte aussi la fiabilité du fonctionnement de l'appareil (usure du contact, choc important, destruction de l'appareil si le noyau ne peut effectuer a course complète etc.) Pour augmenter la force d'attraction à circuit magnétique ouvert sans majorer artificiellement les ampéretours d'appel, on sait qu'il est intéressant d'augmenter la surface d'entrefer. Un entrefer central conique n'apporte pas de gain suffisant. Par contre l'entrefer péripherique conique enseigné paréle FR-A-2.568.402 peut donner une surface d'entrefer jusqu'a six fois la section de fer et permet de multiplier par trois la force initiale. Cependant dans cette réalisation, la réluctance du joint coulissant est onéreuse et introduit des frottements. De plus, l'entrefer périphérique n'est pas protégé contre l'introductoin de corps étrangers, ce qui présente de gros risques si l'électro-aimant est muni d'un dispositif de réduction de consommation. Dans le FR-A-2 586 324. il n'y a plus de réluctance de joint grâce à la présence de deux entrefers di spc's4s magnétiquement en série et ces derniers sont également de grande surface. Cependant, ici aussi les entrefers ne sont pas protégés et de plus le corps de l'électro-aimant n'a pas une forme en pot cylindrique. Engins la précision de fermeture des deux entrefers dépend de deux cambrages à angles droits d'une tôle en fer. La présente invention a ainsi pour but de proposer une structure d'électro-aimant à courant continu à mouvement de translation, a deux entrefers à grandes surfaces disposés magnétîquement en série de fason à augmenter la force d'attraction à circuit magnétique ouvert sans artifice de réduction de consommation, ledit électro-aimant ayant par ailleurs une forme en pot cylindrique fermé, analogue à celle des électro-aimants d'usage actuel , par exemple en aviation. L' invention vise ainsi un électro-aimant a courant continu à mouvement de translation, a deux entrefers à grandes surfaces disposés magnétiquement e série, comprenant d'une part un noyau cylindrique mobile coulissant dans une carcasse de bobine munie d'un bobinage, ledit noyau présentant en deux emplacements axialement espacés l'un de l'autre un premier et un deuxième large épanouissement polaire et d'autre part une culasse disposée parallèlement a l'axe du noyau e t munie d'une première et d'une deuxième pièce polaire transversale à l axe du noyau, la première pièce polaire étant située en face du premier épanouissement polaires à l'opposé de la carcasse de bobine par rapport au premier épanouissement polaire, pour constituer le premier entrefer, la deuxième pièce polaire, comportant une ouverture pour laisser passer le noyau, étant Si tuée en face du deuxième épanouissement polaire, entre le deuxiéme épanouissement polaire et la carcasse de bobine, pour constituer le deuxième entrefer. Suivant l'invention, l'électro-aimant est caractérisé en ce que.la culasse a une forme cylindrique de faible épaisseur concentrique à l'axe du noyau et entourant le bobinage, en ce que les épanouissements polaires ont un périmètre circulaire et en ce que les pièces polaires ont chacune une forme de disque emmanché à une extrémité de la culasse, de +açon à former un pot cylindrique. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les pièces polaires en forme de disque ont une épaisseur décroissante de leur péripherie es leur centre et les épanouissements polaires du noyau ont une épaisseur décroissante depuis le périmètre du noyau jusqu'à leur périphérie, de façon à augmenter les surfaces d'entrefer, à minimiser les flux de fuite et à diminuer la longueur axiale de l'électro-aimant. D'autres particularités et avantages de 1' invention ressortiront encore de la description ci-après. kux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: -la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un électro-aimant selon l'invention, le circuit magnétique étant ouvert à la partie supérieure de la figure et fermé à la partie inférieure. -la figure 2 est une vue e coupe radiale au centre de l'électro-aimant. -la figure 3 est une vue en élévation de l'électro-aimant. L'électro-aimant représenté aux figures comprend un noyau cylindrique 1 mobile, d'axe YY, coulissant dans une carcasse de bobine 2 munie d'un bobinage 3. Une extrémité du noyau 1 est munie d'un premier large épanouissement polaire 4. Un deuxième large épanouissement polaire 5 est situé sur le noyau 1 à a un emplacement axialement espacé du premier épanouissement. Cet électro-aimant comprend aussi une culasse e disposée parallèlement à l'axe XY du noyau et munie à une extrémité d'une première pièce polaire 7 dont la face polaire est transversale à l'axe XY e t située e face du premier épanouissement polaire 4, à l'opposé de la carcasse de bobine 2 par rapport au premier épanouissement polaire 4, pour constituer le premier entrefer El à grande surface. La culasse 6 est également munie d'une deuxième pièce polaire 8 dont la face polaire est transversale à l'axe XY et située en face du deuxième épanouissement polaire 5, entre le deuxième épanouissement polaire 5 et la carcasse de bobine 2, pour constituer le deuxième entrefer E2 à grande sur+ace. Cette deuxième pièce polaire 8 comporte une ouverture pour laisser passer le noyau 1. Suivant l'invention, la culasse 6 a une forme cylindrique de faible épaisseur, concentrique à l'axe XY du noyau 1 et entourant le bobinage 3, les épanouissements polaires 4,5 ont un périmètre circulaire et les pièces polaires 7,3 ont chacune une forme de disque emmanché b une extrémité de la culasse, de façon à former un pot cylindrique. L'épanouissement polaire 4 peut par exemple i e être obtenu par matriçage à froid et l'épanouissement 5 peut être constitué par un disque emmanché à force sur le noyau 1 jusqu'a un épaulement. De préférence, les pièces polaires 7,8 en forme de disques ont une épaisseur décroissante de leur périphérie vers leur centre et les épanouissements polaires 4,5 ont une épaisseur également décroissante depuis le périmètre du noyau 1 vers leur périphérie. De la sorte, les surfaces des entrefers El etE2 sont encore un peu augmentées tandis qu'on diminue les flux de fuite entre l'épanouissement polaire 4 et la culasse 6 ainsi qu'entre la pièce polaire 8 et le noyau 1. Par ailleurs, la longueur axiale de l'électro-aimant est un peu diminuée. Au lieu d'être tournée dans la masse, la culasse 6 peut avantagement être constituée par une tôle roulée en arc de cercle , les extrémités roulées 6a,6b se trouvant amenées bord a bord comme on le voit sur la figure 2. Une brasure ou des points de soudure permettent d'avoir une culasse 6 rigide. Cependant, en fonction des tolérances sur la longueur développée, on risque d'avoir un diamètre de culasse trop grand ou un jour entre les bords 6a,6b. Pour éviter ces défauts, au lieu d'avoir des extrémitées roulées à découpe rectiligne, il est avantageux d'avoir une découpe en forme de créneaux trapézoïdaux conplémentaires les uns des autres comme on le voit sur la figure 3. Les tolérances sur la longueur développée peuvent ainsi etre absorbées, en donnant plus de rigidité à la culasse . Bien entendu, la culasse 6 pourrai t aussi etre sectionnée dans un profilé en forme de tube. Comme on le voit sur la figure 1, la première pièce polaire 7 a un diamètre extérieur légèrement supérieur à celui du cylindre de la culasse 6 et est munie vers la périphérie de sa face polaire d'une gorge circulaire dans laquelle est emmanchée une ey.trêmi té de la culasse 6. Cet assemblage peut être consolidé par points de soudure. 4 l'autre extrémité de la culasse, une coupelle 9 en matériau non-magnétique tel que du laiton présente un taraudage se vissant sur un filetage 6c de l'extrémité de la culasse 6 adjacente a la deuxième pièce polaire D'autre par t ce t te coupelle 9 présente un trou axial laissant passer un prolongement la du noyau 1. Ce prolongement sert a transmettre vers 1 extérieur le mouement de l'électro-aimant, en fermant ainsi le pot cylindrique. Par ailleurs, un épaulement interne Da de la coupelle 9 vient buter sur l'extrémité périphérique de la face polaire de la deuxième pièce polaire 8 saris rentrer en contact avec le chant de la culasse 6, qui est légerement en retrait par rapport à la face polaire de la deuxième pièce polaire 8. De la sorte, on peut régler l'enfoncement de la deuxième pièce polaire 8 dans la culasse 6 en fonction du vissage de la coupelle 9 sur la culasse 6. On voit ainsi que cet électro-aimant performant peut être realise d'une manière simple et précise. 4 titre d'exemple, à partir d'un électro-aimant classique à noyau plongeur, la disposition de deux entrefers ayant chacun une surface cinq fois plus grande, avec une section de fer 30 plus faible permet d'avoir la ee force d'attraction a circuit magnétique ouvert avec seulement 850 ampêretours donnés par un seul bobinage consommant 6 W au lieu de 1400 ampêretours du bobinage classique d'appel consommant 40 W. D'une manière classique, on peut incorporer à l'électro-aimant un ressort de rappel a compression, cylindrique ou de préférence helicoidal 10 comme représenté figure 1, de façon à ne pas diminuer la section du noyau 1 par un perçage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit et représenté et des aménagements peuvent étre apportés sans sortir du domaine rie de l'invention. On peut par exemple ajouter une cale cylindrique 11 entre la première pièce polaire 7 et l'extrémité de la joue correspondante de la carcasse de bobine 2 pour éviter une perte de course due à une déformation de cette joue On peut aussi ajouter dans chaque entrefer une cale anti-rémanente, qui peut etre une rondelle 12, en matière plastique, partiellement fendue ou entaillée radialement, étant donné que la force en fin de course n'est pas surabondante et qu'elle se réparti t sur une grande surface sans risque de matage. REVENDICATIONS 1.Electro-aimant à courant continu à mouvement de translation à deux entrefers (E1,E2) à grandes surfaces disposés magnétiquement en série, comprenant d'une part un noyau (1 > cylindrique mobile coulissant dans une carcasse de bobine(2) munie d'un bobinage (3), ledit noyau présentant en deux emplacements axialement espacés l'un de l'autre un premier (4) et un deuxième (5? large épanouissement polaire, et d'autre part une culasse (6) disposée parallèlement à l'axe du noyau (1) et munie d'une première (7) et d'une deuxieme (8) pièce polaire transversale à l'axe (XY) du noyau (1), la première piece polaire (7) étant située en face du premier épanouissement polaire (4), a l'opposé de la carcasse (2) par rapport au premier épanouissement polaire (4) pour constituer le premier entrefer (El), la deuxième pièce polaire 2.Electro-aimant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces polaires (7 8) en forme de disques ont une épaisseur décroissante de leur périphérie vers leur centre et en ce que les épanouissements polaires (4,5) ont une épaisseur décroissante depuis le périmètre du noyau (1) ers leur périphérie circulaire. 3.El ectro-aimant sel on la reendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la culasse (6) est constituée par une tôle roulée en arc de cercle, les deux extrémités roulées (6a,6b) se trouvant amenées bord à bord. 4.Electro-aimant selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux extrémités roulées (6a,6b) ont une découpe en forme de créneaux trapézoïdaux complémentaires les uns des autres. 5.Electro-aimant selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la première pièce polaire (7) a un diamètre extérieur légèrement supérieur à celui du cylindre de la culasse (6) et est munie vers la périphérie de sa face polaire d'une gorge circulaire dans laquelle est emmanchée une extrémité de la culasse (6). 6.Electro-aimant selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une coupelle (?) en matériau non-magnétique présente un taraudage se vissant sur un filetage (6c) de l'extrémité de la culasse (6) adjacente à la deuxième pièce polaire (8) et en ce que cette coupelle (9) présente un trou axial laissant passer un prolongement (la) du noyau (1), servant à transmettre le mouvement de 1 'électro-aimant, de +açon à fermer le pot cylindrique. 7.Electro-aimant sel on la revend cati on 6, caractérisé en ce qu'un épaulement interne '9a) de la coupelle (9) ient buter sur l'extrémité périphérique de la face polaire de la deuxième pièce polaire (8) saris rentrer en contact avec le chant de la culasse (6), de façon à pouvoir régler 1 enfoncement de la deuxième pièce polaire (s) dans la culasse (6) en fonction du vissage de la coupelle (9) sur la culasse (6).