Brevet FR2671426A1 — publié le 19920710

"Porteur magnétique à aimants permanents" La présente invention concerne un porteur magnétique à aimants permanents, pourvu d'un dispositif de commutation qui, dans une position, permet l'attraction d'objets en matériau ferromagnétique par le porteur et qui, dans une autre position, rend ce porteur inactif. Les porteurs magnétiques à aimants permanents, utilisés pour la manutention de charges, possèdent de façon générale l'inconvénient d'être des appareils relativement lourds et volumineux, en comparaison avec les charges qu'ils sont susceptibles d'attirer De plus, les réalisations actuelles sont sujettes à des fuites et des pertes magnétiques, qui en diminuent le rendement et qui, pour l'obtention d'une force utile d'attraction donnée, obligent à en augmenter encore les dimensions et le poids. La présente invention vise à éliminer ces inconvénients, en fournissant un porteur magnétique à aimants permanents de poids et d'encombrement réduits, donc particulièrement compact, dont le circuit magnétique est conçu de manière à minimiser les fuites et pertes magnétiques, doncà augmenter la force d'attraction en position de travail, tout en permettant par une manoeuvre aisée le passage à la position de repos ou vice-versa. A cet effet, le porteur magnétique à aimants permanents selon l'invention comprend essentiellement, en combinaison: des pièces polaires en nombre pair, réparties autour d'un axe sensiblement vertical, reliées entre elles par des parties en matériau amagnétique, et entre lesquelles sont disposés des aimants permanents fixes, à sens d'aimantation horizontal tel que deux pièces polaires consécutives soient de polarités opposées; au-dessus des pièces polaires, un disque ou plateau amagnétique, monté tournant autour dudit axe sensiblement vertical, dans lequel sont insérés d'autres aimants permanents répartis circonférentiellement en groupes de même nombre pair que les pièces polaires, ces autres aimants permanents étant aimantés verticalement de telle sorte que deux groupes d'aimants consécutifs soient de polarités opposées; au-dessus du disque ou plateau tournant, une plaque sensiblement horizontale de fermeture du champ magnétique; des moyens de manoeuvre pour l'entraînement en rotation du disque ou plateau tournant autour dudit axe sensiblement vertical entre une première position angulaire, pour laquelle les champs magnétiques des aimants permanents fixes et des aimants permanents portés par ce disque ou plateau s'additionnent pour créer des pôles alternativement "Nord" et "Sud" sur les faces inférieures de toutes les pièces polaires, et une seconde position angulaire pour laquelle ces champs magnétiques se soustraient, rendant neutres les faces inférieures des pièces polaires; et des moyens de suspension ou d'attache de ce porteur magnétique, prévus dans sa partie supérieure. Le porteur magnétique objet de l'invention combine ainsi des aimants permanents à sens d'aimantation horizontal, et des aimants permanents à sens d'aimantation vertical Avantageusement, les aimants permanents à sens d'aimantation horizontal, disposés entre les pièces polaires, sont des aimants du type "ferrite", tandis que les aimants permanents à sens d'aimantation vertical, insérés dans le disque ou plateau tournant, sont des aimants du type "terresrares,'; ces derniers aimants se présentent de préférence comme des pastilles, chaque groupe de ces aimants comportant plusieurs pastilles réparties sur un secteur du disque ou plateau tournant, secteur dont l'angle au centre correspond à l'étendue angulaire d'une pièce polaire. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, le porteur magnétique comprend quatre pièces polaires disposées en carré, et le disque ou plateau tournant comporte quatre groupes d'aimants permanents occupant chacun un secteur de 90 , de telle manière que pour une position angulaire du disque ou plateau tournant les faces inférieures des quatre pièces polaires constituent deux pôles "Nord" et deux pôles "Sud" disposés en diagonale, une rotation de 900 du disque ou plateau rendant neutres les faces inférieures de ces quatre pièces polaires. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce porteur magnétique à aimants permanents: Figure 1 est une vue en perspective éclatée, montrant les principaux composants d'un porteur magnétique conforme à la présente invention, en position de travail; Figure 2 est une vue en coupe verticale du porteur magnétique, toujours en position de travail, suivant II-II de figure 1; Figure 3 en est une vue en coupe horizontale suivant III-III de figure 2, mais en position de repos; Figure 4 est une vue en coupe verticale similaire à figure 3, mais correspondant à la position de repos. Le porteur magnétique représenté au dessin comprend quatre pièces polaires l en acier doux, de forme générale parallélépipédique, disposées en carré et réparties autour d'un axe sensiblement vertical 2 Les pièces polaires I sont reliées entre elles par des parties en matériau amagnétique 3, pour former un bloc massif. Entre les pièces polaires l sont aussi disposés quatre groupes d'aimants permanents fixes 4, à sens d'aimantation horizontal Les groupes d'aimants 4 sont orientés de telle manière que sous l'effet de ces aimants deux pièces polaires l consécutives soient de polarités opposées, l'une formant un pôle "Nord" et l'autre formant un pôle "Sud" Ainsi, dans l'ensemble, les quatre pièces polaires l constituent deux pôles "Nord" disposés en diagonale et deux pôles "Sud" également disposés en diagonale Les aimants permanents 4 sont, par exemple, des aimants du type"ferrite ' Au- dessus du bloc formé par les pièces polaires 1, par les parties amagnétiques 3 et par les aimants permanents 4, il est prévu un disque amagnétique 5 horizontal, monté tournant autour de l'axe vertical 2 Dans le disque amagnétique 5 sont insérés d'autres aimants permanents 6, répartis circonférentiellement en quatre groupes d'aimants selon une disposition bien visible aux figures 1 et 3. Chaque groupe d'aimants 6 occupe, sur le disque tournant 5, un secteur de cercle de 90 environ Les aimants 6, à sens d'aimantation vertical, se présentent comme des pastilles, chaque groupe d'aimants 6 comportant plusieurs pastilles réparties sur l'étendue du secteur correspondant Dans chaque groupe, l'orientation des aimants 6 est la même, mais cette orientation est alternée d'un groupe d'aimants au suivant Ainsi, le disque 5 comporte deux groupes d'aimants 6 diamétralement opposés dont les faces inférieures forment des pôles "Nord", et deux autres groupes d'aimants 6, intercalés entre les précédents, dont les faces inférieures forment des pôles "Sud" Les aimants permanents 6 sont, par exemple, des aimants du type "terres rares". Au-dessus du disque tournant 5 est disposée une plaque horizontale fixe 7 de forme générale carrée, en acier doux, assurant la fermeture du champ magnétique entre les pôles supérieurs des aimants permanents 6 du disque 5. Des vis 8 en matériau amagnétique, disposées aux angles de la plaque 7 au-delà du périmètre du disque 5, assurent la liaison de la plaque 7 avec le bloc formé des pièces polaires 1, des parties amagnétiques 3 et des aimants fixes 4. La plaque horizontale 7 présente une ouverture centrale, dans laquelle est monté un palier 9 Le disque 5 est lié en rotation à un arbre 10 qui traverse le palier 9 et qui porte, au-dessus de la plaque 7, un organe de manoeuvre Il tel que bouton, poignée ou levier, permettant de commander manuellement la rotation du disque 5 autour de l'axe vertical 2. Enfin, comme le montre notamment la figure 1, un organe de suspension ou d'attache 12 en forme d'anse, tourné vers le haut, est fixé sur la plaque horizontale 7 au moyen des vis 8; l'organe de suspension 12 surmonte l'organe de manoeuvre Il et il peut s'étendre en diagonale reliant ainsi deux angles non consécutifs de la plaque 7. Dans une position angulaire particulière du disque tournant 5, les pôles "Nord" constitués par les faces inférieures de deux des groupes d'aimants 6 portés par ce disque 5 sont en contact avec les faces supérieures des deux pièces polaires 1 dont la polarité (sous l'effet des groupes d'aimants fixes 4) est également "Nord" Les pôles "Sud" constitués par les faces inférieures des deux autres groupes d'aimants 6 portés par le disque 5 sont alors en contact avec les faces supérieures des deux autres pièces polaires 1 dont la polarité (sous l'effet des groupes d'aimants fixes 4) est également "Sud" Ainsi, les champs magnétiques des aimants permanents fixes 4 et des aimants permanents 6 portés par le disque 5 s'additionnent, pour créer quatre pôles alternativement "Nord" et "Sud" sur les faces inférieures des pièces polaires 1 voir figures 1 et 2 Le porteur magnétique se trouve alors en position de travail, c'est-à-dire qu'il est susceptible d'attirer une charge 14 en matériau ferromagnétique, s'appliquant contre les faces inférieures 13 des quatre pièces polaires 1. Avantageusement, les faces inférieures 13 des quatre pièces polaires 1 sont bordées par des facettes en biseau 15, notamment sur leurs côtés intérieurs, pour bien concentrer le champ magnétique sur les faces inférieures 13 et aussi pour disposer, au centre du porteur, de facettes 4 adaptées pour attirer un objet par exemple sphérique ou conique. On suppose maintenant que le disque tournant 5 occupe une position angulaire décalée de 900 par rapport à celle précédemment considérée Les pôles "Nord" constitués par les faces inférieures de deux des groupes d'aimants 6 portés par ce disque 5 sont alors mis en contact avec les faces supérieures des deux pièces polaires 1 dont la polarité (sous l'effet des groupes d'aimants fixes 4) est "Sud" Les pôles "Sud" constitués par les faces inférieures des deux autres groupes d'aimants 6 portés par le disque 5 sont, quant à eux, mis en contact avec les faces supérieures des deux autres pièces polaires 1 dont la polarité (sous l'effet des groupes d'aimants fixes 4) est "Nord" Dans cette position, et en prévoyant que le champ magnétique total des aimants fixes 4 soit égal au champ magnétique total des aimants 6 portés par le disque 5, on obtient une soustraction de ces champs telle que les faces inférieures 13 des quatre pièces polaires 1 deviennent neutres, le circuit magnétique se refermant par l'intérieur du porteur voir figures 3 et surtout 4 Il s'agit donc, pour le porteur magnétique, d'une position de repos pour laquelle aucune charge n'est attirée par les pièces polaires 1. Grâce à l'organe de manoeuvre 11, l'opérateur fait commodément tourner le disque 5 d'un quart de tour pour passer de la position de travail à la position de repos, ou vice-versa. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce porteur magnétique à aimants permanents qui a été décrite ci- dessus, à titre d'exemple; elle en embrasse au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe C'est ainsi, notamment que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention: en modifiant la forme des aimants permanents et/ou en changeant le nombre d'aimants dans chaque groupe d'aimants; en utilisant des aimants de types autres que ceux mentionnés en remplaçant le disque tournant par tout autre support analogue, tel qu'un plateau, en matériau amagnétique; en montant tous moyens équivalents, en lieu et place des organes de manoeuvre et de préhension ou d'attache décrits plus haut; en modifiant le nombre des pièces polaires et des groupes d'aimants tout en conservant un nombre total pair et une répartition selon le même principe, par exemple en prévoyant seulement deux pièces polaires auquel cas le passage de la position de travail à la position de repos nécessite une rotation d'un demi-tour du disque tournant, ou en prévoyant six pièces polaires auquel cas le passage de la position de travail à la position de repos nécessite une rotation de 600 du disque tournant; en adaptant la forme des pièces polaires, notamment de leur partie inférieure, en fonction des objets à manipuler- en utilisant le dispositif décrit ci-dessus à d'autres utilisations que le levage et notamment à la fixation de pièces et accessoires divers. REVENDICATIONS 1 Porteur magnétique à aimants permanents, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: des pièces polaires ( 1) en nombre pair, réparties autour d'un axe sensiblement vertical ( 2), reliées entre elles par des parties en matériau amagnétique ( 3), et entre lesquelles sont disposés des aimants permanents fixes ( 4), à sens d'aimantation horizontal tel que deux pièces polaires ( 1) consécutives soient de polarités opposées (N,S); au-dessus des pièces polaires ( 1), un disque ou plateau amagnétique ( 5) monté tournant autour dudit axe sensiblement vertical ( 2), dans lequel sont insérés d'autres aimants permanents ( 6), répartis circonférentiellement en groupes de même nombre pair que les pièces polaires ( 1), ces autres aimants permanents ( 6) étant aimantés verticalement de telle sorte que deux groupes d'aimants consécutifs soient de polarités opposées (N,S); au- dessus du disque ou plateau tournant ( 5), une plaque ( 7) sensiblement horizontale de fermeture du champ magnétique; des moyens de manoeuvre ( 11) pour l'entraînement en rotation du disque ou plateau tournant ( 5) autour dudit axe sensiblement vertical ( 2) entre une première position angulaire pour laquelle les champs magnétiques des aimants permanents fixes ( 1) et des aimants permanents ( 6) portés par ce disque ou plateau ( 5) s'additionnent pour créer des pôles alternativement "Nord" et "Sud" sur les faces inférieures ( 13) de toutes les pièces polaires ( 1), et une seconde position angulaire, pour laquelle ces champs magnétiques se soustraient, rendant neutres les faces inférieures ( 13) des pièces polaires ( 1) et des moyens de suspension ou d'attache ( 12) de ce porteur magnétique, prévus dans sa partie supérieure. 2 Porteur magnétique à aimants permanents selon la revendication 1, caractérisé en ce que les aimants permanents ( 4) à sens d'aimantation horizontal, disposés entre les pièces polaires ( 1), sont des aimants du type "ferrite", tandis que les aimants permanents ( 6) à sens d'aimantation vertical, insérés dans le disque ou plateau tournant ( 5), sont des aimants du type "terres rares". 3 Porteur magnétique à aimants permanents selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les aimants permanents ( 6) à sens d'aimantation vertical se présentent comme des pastilles, chaque groupe de ces aimants co:mportant plusieurs pastilles réparties sur un secteur du disque ou plateau tournant ( 5), secteur dont l'angle au centre correspond à l'étendue angulaire d'une pièce polaire ( 1). 4 Porteur magnétique à aimants permanents selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend quatre pièces polaires ( 1) disposées en carré, et en ce que le disque ou plateau tournant ( 5) comporte quatre groupes d'aimants permanents ( 6) occupant chacun un secteur de 900, de telle manière que pour une position angulaire du disqueou plateau tournant ( 5) les faces inférieures ( 13) des quatre pièces polaires ( 1) constituent deux pôles "Nord" et deux pôles "Sud" disposés en diagonale, une rotation de 900 du disque au plateau ( 5) rendant neutres les faces inférieures ( 13) de ces quatre pièces polaires ( 1). Plateau magnétique à aimants permanents selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que les faces inférieures ( 13) des pièces polaires ( 1) sont bordées par des facettes en biseau ( 15), notamment sur leurs côtés intérieurs.