Brevet FR2641121A1 — publié le 19900629

L'invention concerne un mecanisme electromagnetique de commande de commutateur pour des commutateurs compcrtant un organe de commutation qui peut tourner entre deux positions sous l'action i'un arbre de commande de commutateur, en particulier pour des commutateurs coaxiaux et de guides d'ondes, mécanisme qui comprend un aimant permanent bipolaire qui est solidaire de l'arbre de commande de commutateur, est aimanté perpendiculairement par rapport a l'arbre de commande de commutateur et peut tourner entre deux positions extremes predéfinles par des butées souS l'action du champ magnétique i'u.ne bobine qui est alimentée en courant continu et dont la polarité peut être inversee. Un mécanisme de commande de commutateur est connu d'apres le modèle d'utilite DE 1 914 695. L'aimant permanent a la forme d'un disque circulaire qui est disposé entre les pièces polaires d'une culasse d'aimant en forme d'U dont la branche transversale porte la bobine. L'organe de commutation rotatif présente deux butées qui coopèrent avec une butée fixée au boîtier. Ce mécanisme de commande de commutateur connu a pour inconvénient son encombrement relativement grand, mais surtout la forte consommation de puissance électrique en comparaison du couple de rotation produit. La cause en est que dans la majeure partie de leur angle de rotation, les pôles de l'aimant permanent en forme de disque circulaire se déplacent seulement dans le champ de dispersion électromagnetique de la bobine, ce qui donne lieu & une force directrice réduite en consequence. Un mécanisme de commande de commutateur tout à fait semblable est connu d'apres la demande DE-OS 36 09 347. A la place d'un aimant permanent en forme de disque circulaire, il est ici utilise une lame qui porte un aimant permanent à chacune de ses deux extremites. Dans chacune des deux positions de commutation possibles, la ame s'applique sur l'une ou sur l'autre des surfaces polaires de La culasse d'aimant en forme d'U qui porte la bobine. La culasse,doit donc être disposee dans un plan perpendiculaire a l'arbre de commande de cc=mmutateur. Par Le fait que la lame se déplace exclusivemenr dans ie champ de dispersion electromagnetque, Le couple de rotation qui peut être produit est faible par rapport a une puissance ^d'exc.tation d.dnnee puour 'a bobine. Pour La même raison, úe mecanisme ce commande connu ne convient pas pour des angLzes de cmutariDn qui depassent sensiblement 45' en-viron. L'invention a pour but de mettre a disposition un mecanisme de commande de commutateur du genre défini en preambule qui puisse être construit avec des dimensions beaucoup plus petites que les mécanismes de commande de commutateur connus et qui fournisse un couple de rotation éleve par rapport a une puissance donnée d'excitation de la bobine. Ce but est atteint d'après l'invention, dans un mécanisme de commande de commutateur présentant les caracteristicues indiquées précedemment, par le fait que la bobine entoure l'aimant permanent. En dehors de la réduction appréciable du volume de construction en comparaison d'un dispositif à culasse en forme d'U, cette solution offre avant tout l'avantage que l'aimant permanent se trouve constamment dans le champ magnétique homogène, ce qui fait qu'il est exposé & une force directrice intense, surtout dans le trajet de l'une à l'autre des positions extrêmes. Le mécanisme de commande de commutateur a donc au total un rendement électrique/mécanique nettement meilleur que les mécanismes de commande de commutateur connus, cités en préambule. Pour pouvoir donner des dimensions aussi petites que possible a 'a section du noyau de bobine a L'intérieur duquel se trouve l'aimant à noyau, il est judicieux de realiser l'aimant permanent sous forme de barreau. Si l'on attribue l'angle de rotation de O' a la position moyenne de l'aimant permanent entre ses deux positions extrêmes, la force directrice décroît avec le sinus de l'angle de rotation. il est donc a conseiller de disposer les butées de telle manière que -'angle de rotation de l'aimant permanent soit limita à 60 au maximum de chaque coté de l'axe transversal de la bobine qui définit la position moyenne. La bobine peut être entierement sans fer. En consequence, on n'obtient qu'une augmentation insignifiante du couple de rotation en plaçant une pièce polaire sur ou dans chacune des deux surfaces frontales de la bobine. Toutefois, la disposition de pieces polaires offre l'avantage de réduire le rayon d'action du champ de dispersion en dehors de la bobine. Lorsque des pièces polaires sont prévues, il faut veiller par des dispositions appropriées à ce qu'il subsiste un entrefer entre les extremités de l'aimant permanent dans chacune de ses deux positions extrêmes et les pièces polaires, sinon il ne pourrait pas être produit de couple de rétropulsion lors de l'inversion du sens de passage du courant dans la bobine. En principe, les butées peuvent être disposées en n'importe quel endroit de l'arbre de commande du commutateur, c'est-à-dire même & l'extérieur de la bobine. Losqu'il est prevu des pièces polaires, celles- ci peuvent toutefois servir en même temps de butées. Dans ce cas, les butees peuvent être constituées par des vis en un matériau non magnétique, vissables dans les pièces polaires, ce qui permet de les régler de façon simple. A chacune des deux positions extremes de l'aimant permanent est opportunement associé un indicateur ou détecteur de position remplissant des fonctions de signalisation -ou de commande. On peut utiliser par exemmie des détecteurs magnétosensibles qui sont alors disposes dans le noyau de la bobine. Il est preferable, dans un développement de cette forme de réalisation, que les détecteurs fassent partie d'un circuit de commande electronique pour le courant de la bobine, circuit qui coupe ce courant, après que la position extrême a eté atteinte, avec un retard de temps qui couvre le temps de rebondissement du mécanisme de commande. C'est-à-dire que le courant est maintenu encore pendant un temps bref au-delà de l'instant o la positicon extreme est atteinte, de telle sorte que les processus de rebondissement inevitables autrement soient supprimes presque complètement. Lorsque le mecanisme de commande doit fonctionner à portée de champs de dispersion magnétiques intenses et/ou lorsqu'il ne doit pas produire de son côté de champs de dispersion, la bobine est complètement entourée par une enveloppe de faible coercivité. Lorsque des pièces polaires sont prévues, elles sont opportunément réalisees sous forme de constituant d'un seul tenant de cette enveloppe de faible coercivité. Eu egard au fait que l'arbre de commande du commutateur traverse la bobine, il est & conseiller d'enrouler cette dernière sur deux corps de bobine disposes de part et d'autre de l'arbre de commande du commutateur. Un mécanisme électromagnetique de commande de commutateur selon l'invention est represente sous forme simplifiée schématiquement sur les dessins, dans une forme de réalisation choisie a titre d'exemple. La fig. 1 est une vue en coupe longitudinale, perpendiculairement à l'arbre de commande de commutateur. La fig. la est une vue en coupe, faite suivant la ligne I-I de la fig. 1. La fig. lb est une vue en coupe longitudinale dans. le plan de l'arbre de commande de commutateur. La fig. 2 est une representation correspondant a la fig. 1, completee par des piéces polaires et une enveloppe de iaible coercivite. Le mecanisme de commande de commutateur proposé comprend un arbre de commande ide commutateur 'I qui est raccorde directement ou par d'intermediaire d'un rouage non représente a un organe de commutation qui peut tourner entre deux positions de commutation et qui n'est pas représentée non plus. Sur l'arbre de commande de commutateur - est monté, sans possibilité de rotation relative, un aimant permanent bipolaire 2 en forme de barreau qui est aimanté perpendiculairement a l'arbre de commande de commutateur 1 et qui se trouve à l'intérieur (noyau de bobine) d'une bobine 3 qui est alimentée en courant continu et dont la polarité peut être inversee. L'enroulement 3a de la bobine est réparti sur deux corps de bobine 4a, 4b, ce qui simplifie le bobinage, eu égard au fait que l'arbre de commande de commutateur 1 traverse la bobine 3. Le raccordement électrique des deux enroulements 3a et les connexions extérieures ne sont pas représentés. Afin de parvenir à un volume aussi réduit que possible, la bobine 3 a la section rectangulaire plate qui resulte de la forme de barreau de l'aimant permanent 2 (fig. la). Dans l'exemple de realisation, l'angle de commutation a s'élève à 90'. Cet angle peut être réduit à volonté, mais il ne doit pas être choisi plus grand que 120' environ, pour les raisons mentionnées précédemment. Cette limitation de l'angle de commutation est effectuée par des butées qui peuvent être prévues en n'importe quel endroit du mecanisme de commande, mais qui, dans le ca5 de la fig. 2, sonr realisees sur des pièces polaires a, 5b qui sont enfoncées caans les côtes frontaux de la bobine 3 et qui sont de leur côté des constituants d'une seule piece d'une enveloppe 5 de faible coercivité entourant complètement la bobine. Des vis 6a, 6b en un materiau non magnetique, vissees dans les pièces polaires, servent de butees. Les butées doivent être reglées de tellemaniere qu'un entrefer résiduel subsiste dans les deux positions de commutation (la seconde position de ccmmuuation est indiquée chaque fois en traits discontinus), sinon l'aimant permanent 2 creerait un courtcircuit magnetique entre les pieces Dooaires 5a, 5b, d'ou il résulterait que même avec une polarisation de même signe des pièces polaires 5a, 5b pour "'aimantation de l'aimant permanent, il ne serait ras produit de couple de rotation pour entraîner l'aimant permanent 2 dans son autre position. Dans la region de chacune des deux positions extrêmes de l'aimant permanent 2, il est disposé des détecteurs magnetosensibles 7a, 7b qui sont raccordés à un circuit de commande non représenté pour le courant de bobine. Au moyen d'un élément de retard, ce circuit veille à ce que le courant de bobine continue à passer pendant un bref temps encore après que la position extrême a été atteinte, de manière à éviter que l'aimant permanent 2 ne rebondisse en arrière. En cas de besoin, les butées, par exemple les vis 6a, 6b, peuvent être en plus 2 6 4 1121 realisees avec des propriétés de ressort et/ou d' amortissement. REVENDICAGT i 0S i.- Mécanisme electromagnetiqcue de commande de commutateur pour des commutateurs comportant un organe de commutationr. qui peut tourner entre deux positions Csous l'action d'un arbre de commande de Dommutateur, en particulier pour des commutateurs coaxiaux et de guides d'ondes, mecanisme qui comprend un aimant permanent bipolaire qui est solidaire de l'arbre de commande de commutateur. est aimante perpendiculairement par rapport a 'L'arbre de commande de commutateur et peut tourner entre deux positions extrêmes prédefinies -ar des butees sous l'action du champ magnétique d'une bobine qui est alimentée en courant continu et dont la polarite peut être inversee, caractérise en ce que la bobine entoure l'aimant permanent (2). 2.- Mécanisme de commande de commutateur selon la revendication 1, caractérise en ce que l'aimant permanent (2) est en forme de barreau. 3.- Mécanisme de commande de commutateur selon la revendication 1 cu 2, caractérisé en ce que les butées transversal de la bobine (3). 4.- Mécanisme de commande de commutateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise en ce qu'une pièce polaire (5a, 5b) est disposée dans chacune des deux surfaces frontales de la bobine (3). 5.- Mécanisme de commande de commutateur selon la revendication 4, caractérise en ce qu'il subsiste un entrefer entre les pièces polaires (5a, 5b) et les extrémités de l'aimant permanent (2) dans chacune des deux positions extrêmes de ce dernier. 6.- Mécanisme de commande de commutateur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les butées (6a, 6b) sont réalisées sur les pièces polaires (5a, b). 7.- Mécanisme de commande de commutateur selon la revendication o, caracterisé en ce que les butees sont constituées par des vis (t3a, 6b) en un matériau non magnétique, vissables dans les pièces polaires (S5a, 5b). 8.- Mécanisme de commande de commutateur selon l'une quelconaue des revendications 1 à 7, caractérise en ce qu'un détecteur de position (7a, 7b) est associe à chacune des deux Dositions extrêmes de l'aimant permanent (2). ô.- Mécanisme de commande de commutateur selon la revendication 8, caracterise en ce que les détecteurs (7a, 7b) font partie d'un circuit de commande électronique pour le courant de la bobine, circuit qui coupe ce courant, apres que la position extrême a eété atteinte, avec un retard de temps qui couvre le temps de rebondissement du mécanisme de commande. 10.- Mécanisme de commande de commutateur selon l'une quelconque des revendications 1 a 9, caractérisé en ce que la bobine (3) est complètement entourée par une enveloppe de faible coercivité (5). 11.- Mécanisme de commande de commutateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la bobine (3) est enroulée sur deux corps de bobine (4a, 4b) disposés de part et d'autre de l'arbre de commande du commutateur (1).