Brevet FR2630541A1 — publié le 19891027

Capteur inductif pour palier magnétique radial La présente invention a pour objet un capteur inductif pour palier magnétique radial de support d'un rotor par rapport à un stator, comprenant plusieurs paires de détecteurs solidaires du stator, chaque paire de détecteurs étant composée de deux détecteurs diamétralement opposés par rapport à l'axe de rotation du rotor, chaque détecteur étant constitué par une pièce eh "U" en ferrite ou matériau ferromagnétique autour de. laquelle est enroulée une bobine d'induction et coopérant avec un anneau de référence réalisé en matière conductrice situé dans le même plan de section et solidaire du rotor. Les paliers magnétiques actifs radiaux de support d'un rotor comprennent des électro-aimants à excitation variable commandée par des capteurs de déplacement à l'aide de circuits électroniques d'asservissement. Les capteurs de déplacement sont sensibles aux variations de la position du rotor par rapport à une position de référence. Comme dans tout asservissement, les capteurs constituent un élément primordial de la précision et de la fiabilité du système asservi. Les capteurs de déplacement peuvent être de type optique ou capacitif mais les capteurs inductifs sont particulièrement avantageux. Un capteur inductif comprend un ensemble d'éléments inductifs à entrefer variable fixés sur le stator et coopérant avec un anneau de référence solidaire du rotor, qui est constitué par une couronne composée de tôles magnétiques ou réalisée en ferrite. L'anneau de référence doit être fabriqué avec un très grand soin. Pour compenser certains défauts d'usinage de cet anneau de référence, il est possible d'accroitre le nombre d'éléments inductifs individuels et d'adopter pour ceux-ci une disposition spéciale telle que celle proposée par exemple dans le document US-A-4 114 960. Quel que soit le soin apporté à la fabrication des anneaux de référence, les performances d'un capteur inductif sont limitées du fait de la présence à leur voisinage d'électro-aimants de palier magnétique et souvent d'un moteur électrique qui, par leurs champs de fuite, apportent une pollution magnétique qui affecte la qualité des mesures effectuées à l'aide d'un capteur inductif. La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités et à permettre de réaliser un capteur inductif dont les performances et la fiabilité sont améliorées par rapport à celles des capteurs inductifs traditionnels, même dans le cas où un capteur inductif est situé au voisinage immédiat d'un palier magnétique ou d'un moteur électrique. Ces buts sont atteints grâce à un capteur inductif du type défini en tête de la description, et dans lequel, conformément à l'invention, l'anneau de référence est monté dans une douille d'isolement en matériau non magnétique à grande résistivité électrique rapportée sur le rotor pour isoler magnétiquement l'anneau de référence par rapport au rotor. a douille d'isolement présente en demi-section axiale une forme de U pour enserrer l'anneau de référence sur ses deux faces frontales et sur la partie périphérique la plus - proche du rotor. La douille d'isolement peut être par exemple en acier inoxydable non magnétique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple, en référence au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue schématique selon un plan radial d'un capteur inductif monté de manière à détecter les déplacements d'un rotor, et - la figure 2 représente une demi-coupe axiale d'une partie diun capteur inductif selon l'invention avec un détecteur inductif fixe coopérant avec un anneau de référence solidaire d'un rotor. La figure 1 montre de façon schématique un exemple de capteur inductif classique pour palier magnétique radial de support d'un rotor 1 -par rapport à un stator. Le capteur inductif représenté sur la figure 1 comprend une partie fixe 20 comportant une première paire de détecteurs 21, 22 diamétralement opposés par rapport au rotor 1 selon un axe X'X et une seconde paire de détecteurs 23, 24 diamétralement opposés par rapport au rotor 1 selon un axe Y'Y. Chacun des détecteurs 21, 22, 23, 24 est constitué par une pièce en U 2 en ferrite ou matériau ferromagnétique autour de laquelle est enroulée une bobine d'inductièn 3. Les extrémités des pièces en U 2 sont placées en regard d'un anneau de référence 10 formé à la périphérie du rotor 1. Les détecteurs 21 à 24 et l'anneau de référence 10 définissent un capteur inductif dont les détecteurs 21 à 24 sont montés en pont de Weatstone. Les enroulements 3 des détecteurs 21 à 24 à entrefer variable en fonction de la position de l'anneau de référence 10, et donc du rotor 1; par rapport au stator, sont excités par un courant porteur de quelques dizaines de kilohertz fourni à partir d'un transformateur d'alimentation 30. Lorsque le rotor 1 dévie par rapport à sa position de référence selon l'un des axes XX' ou YY', le pont de Wheatstone est déséquilibré par suite de la variation des entrefers des détecteurs 21, 22 ou 23, 24 et les tensions de déséquilibre ux ou uy constituent une mesure analogique des variations de position du rotor 1 selon les axes XX' et YY'. Les parties fixes 2, 3 des détecteurs 21 à 24 peuvent être rendues solidaires les unes des autres et les pièces en U 2 peuvent faire partie d'une couronne pouvant être découpée par exemple dans des tôles magnétiques en Fe-Si à 3 % avec une épaisseur de 0,1 mm. L'anneau de référence 10 fixé sur le rotor 1 peut lui-même être constitué de tôles magnétiques par exemple également de 0,1 mm d'épaisseur. Comme on -l'a-représenté sur la figure 2, contrairement aux réalisations traditionnelles, selon la présente invention, l'anneau de référence 10 n'est pas monté directement sur l'arbre constituant le rotor 1, mais est monté dans une douille d'isolement 11- en matériau non magnétique à grande résistivité électrique et perméabilité magnétique relative voisine de l'unité. La douille d'isolement 11 est elle-même rapportée sur le rotor 1 et assure un isolement magnétique de l'anneau de référence 10 par rapport au rotor 1. La douille d'isolement 11 peut être réalisée par exemple en acier inoxydable non magnétique et protège l'anneau de référence 10 des 'champs de fuite créés par les paliers magnétiques ou un moteur électrique situés au voisinage du capteur inductif, et transmis à travers le rotor 1 dont la perméabilité magnétique relative est très élevée. Comme représenté sur la figure 2, la douille d'isolement 11 présente en demi-section axiale une forme de U avec deux branches 111, 112 pour enserrer l'anneau de référence 10 sur ses deux faces frontales 101, 102 et sur la partie périphérique 103 la plus proche du rotor 1. L'invention s'applique naturellement aussi bien à des capteurs inductifs pour rotor intérieur, comme représenté sur les figures 1 et 2, qu'à des capteurs inductifs'pour rotor extérieur, comme c'est le cas par exemple pour les capteurs illustrés sur le document US-A-4 114 960. Dans ce dernier cas, c'est la face cylindrique extérieure de l'anneau de référence qui est isolée du rotor - par une douille d'isolement et non la face cylindrique intérieure comme représenté sur la figure 2. Revendications 1. Capteur inductif pour palier magnétique radial de support d'un rotor par rapport à un. stator, comprenant plusieurs paires de détecteurs (21, 22; 23, 24) solidaires du stator, chaque paire de détecteurs (21, 22; 23, 24) étant composée de deux détecteurs diamétralement opposes par rapport à l'axe de rotation du rotor, chaque détecteur étant constitué par une pièce en "U" (2) en ferrite ou matériau ferromagnétique autour de laquelle est enroulée une bobine d'induction (3) et coopérant avec un anneau de référence (10) réalisé en matière conductrice situé dans le même plan de section et solidaire du rotor (1), caractérisé en ce que l'anneau de référence (10) est monté dans une douille d'isolement (11) en matériau non magnétique à grandie résistivité électrique rapportée sur le rotor (1) pour isoler magnétiquement l'anneau de référence (10) par rapport au rotor (1). 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la douille d'isolement (11) est en acier inoxydable non magnétique. 3. Capteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la douille d'isolement (11) présente en demi-section axiale une forma de U pour enserrer l'anneau de référence (10) - sur ses deux faces frontales (101, 102) et sur la partie périphérique la plus proche du rotor (1).