Brevet FR2679036A1 — publié le 19930115

"Indicateur de vitesse de rotation à courants de Foucault, constitué par un noyau magnétique et deux aimants permanents " L'invention concerne un indicateur de vitesse de rotation utilisant l'effet des courants de Foucault. Dans le document DE-A 16 73 439 est décrit un indicateur de vitesse de rotation utilisant l'effet des courants de Foucault avec: un dispositif de production de champ magnétique avec un entrefer, un rotor qui parcourt l'entrefer, un dispositif de mesure du champ magnétique qui mesure l'intensité du champ magnétique aux emplacements o le rotor sort de l'entrefer ou bien entre dans celui-ci, et un circuit de mesure qui, à partir des valeurs de mesure, forme un signal indiquant la vitesse de rotation du rotor. Le dispositif de production du champ magnétique dans cet indicateur de vitesse de rotation est constitué par un noyau magnétique et deux aimants permanents qui délimitent entre eux l'entrefer précité Le dispositif de mesure du champ magnétique dispose d'au moins un détecteur magnétique qui mesure25 des champs magnétiques selon un procédé quelconque Il est prévu de préférence, deux ou quatre détecteurs qui sont branchés ensemble de façon que le détecteur différentiel constitue un demi-pont ou un pont complet S'il est prévu deux détecteurs, un est respectivement disposé au voisinage des deux extrémités de l'entrefer, si l'on regarde en direction périphérique du rotor Lorsque le rotor est à l'arrêt, les ponts sont compensés à l'aide d'une compensation à zéro, de façon que le signal de sortie qui indique la vitesse de rotation soit égal à zéro. Les indicateurs de vitesse de rotation utilisant l'effet des courants de Foucault, présentent l'avantage d'être en mesure de pouvoir déterminer, de façon fiable, déjà de très petites vitesses de rotation Ils conviennent donc particulièrement pour une utilisation dans des servo-commandes de tout type, qu'il s'agisse d'organes de réglage de machines outils, ou bien par exemple dans des directions de véhicules. Pour la mesure de très petites vitesses de rotation, on utilise jusqu'ici des tachymètres conçus de façon typiquement particulière Ceci doit toutefois, en règle générale, être réalisé très en filigrane et être soigneusement fabriqué pour qu'il fonctionne de façon fiable Pour la compensation des modifications thermiques de longueur des arbres, le tachymètre doit être en règle générale relié au servo- moteur par l'intermédiaire d'un accouplement à soufflet Ceci est particulièrement valable dans la technique des véhicules, car dans ce cas, il faut tenir compte de différences de température relativement importantes. Les fluctuations thermiques importantes auxquelles sont fréquemment soumis les servo- commandes, comme par exemple dans la technique des véhicules déjà mentionnée, ont également pour conséquence que l'indicateur de vitesse de rotation à courants de Foucault du type initialement mentionné, n'est pas réalisable, car l'entrefer devrait être choisi très important pour garantir dans toute l'étendue des tolérances axiales, que le rotor ne reste pas accroché aux limites de l'entrefer Mais si l'entrefer est important, cela accroît l'influence des perturbations sur le champ magnétique qui est utilisé pour la mesure En outre, l'intensité du champ décroît ce qui réduit la sensibilité. On souhaite en conséquence réaliser un indicateur de vitesse de rotation utilisant l'effet des courants de Foucault de façon qu'il délivre dans une étendue de température relativement importante, des mesures fiables. L'indicateur de vitesse de rotation selon l'invention comporte les particularités de l'indicateur de vitesse de rotation précité, mais est en outre caractérisé en ce que le rotor est en forme de cuvette, c'est-à-dire avec une nervure périphérique s'étendant en direction axiale, et ce rotor est disposé par rapport au dispositif de production du champ magnétique, de façon telle et sa nervure est suffisamment haute pour que cette dernière, à l'intérieur des tolérances axiales prédéfinies, traverse pratiquement complètement en permanence le champ dans l'entrefer. Du fait que la mesure est désormais effectuée à l'aide d'une nervure s'étendant en direction axiale sur le rotor, cette nervure est en pratique constamment traversée complètement par le champ d'entrefer des aimants pour toutes les positions axiales du rotor Il est ainsi garanti que la mesure est presque complètement indépendante de la position axiale du rotor qui dépend principalement de la température du moment. Comme la plupart des types de détecteurs de champ magnétique comportent une dérive de température, il est avantageux que le circuit de mesure de l'indicateur de vitesse de rotation comporte une compensation de température pour compenser une telle dérive. Du fait de la nervure supplémentaire sur le rotor de l'indicateur de vitesse de rotation selon l'invention, le couple d'inertie du rotor augmente. Pour le maintenir cependant à de faibles valeurs absolues, il est avantageux de réaliser le rotor sous la forme d'une pièce en matière plastique, dans laquelle au moins une paroi périphérique de la nervure est revêtue de métal. Une sensibilité des mesures élevée peut être obtenue lors de l'exploration de la nervure lorsque le dispositif de production du champ magnétique dispose d'un noyau magnétique dont les limitations s'étendent radialement, et/ou qui, vu en direction de l'axe du rotor, revêt des deux côtés de la nervure une forme en U avec des branches orientées vers la nervure. Dessins - la figure 1 est une coupe longitudinale partielle d'un rotor, d'un dispositif de production de champ magnétique, et d'un dispositif de mesure du champ magnétique d'un indicateur de vitesse de rotation, le long de la ligne I-I de la figure 2, ainsi qu'une représentation sous forme de blocs d'un circuit de mesure, la figure 2 est une coupe transversale partielle du rotor, du dispositif de production du champ magnétique, et du dispositif de mesure du champ magnétique selon la figure 1, le long de la ligne II- II de cette figure 1, la figure 3 est un schéma par blocs d'un circuit de mesure pour la détermination de la vitesse de rotation du rotor dans l'indicateur de vitesse de rotation selon la figure 1, la figure 4 est une représentation détaillée d'un circuit de mesure analogue au circuit de principe de la figure 3. L'indicateur de vitesse de rotation selon les figures 1 et 2, dispose d'un rotor 10 avec un disque de rotor 10 1 et une nervure de rotor 10 2, d'un dispositif de production du champ magnétique 11 avec un noyau magnétique 11 1 et quatre aimants permanents 11 2, un dispositif de mesure du champ magnétique avec deux plaques de champ comme détecteurs 12 a et 12 b ainsi qu'un dispositif de mesure 13. Sur la vue de dessus de la figure 2, on peut voir que le noyau magnétique 11 1, vu en direction de l'axe 14 du rotor 10, comporte des limitations radiales et qu'il revêt des deux côtés de la nervure 10.2 une forme en U, avec des branches dirigées vers la nervure Dans chacune des quatre branches, est respectivement logé un des quatre aimants permanents 11.2 Ces aimants sont alors disposés selon leur polarité de façon telle que dans les deux branches externes, les pôles nord sont dirigés vers la nervure 10.2 tandis que dans les deux branches internes, les pôles sud sont dirigés vers la nervure La polarité des aimants peut également être choisie de façon inverse Un des deux détecteurs 12 a, 12 b est respectivement enrobé dans les extrémités des deux branches externes Mais il peut également, être placé sur les extrémités des branches. Le rotor 10 est en matière plastique avec un revêtement métallique 10 3 sur la face externe de la nervure 10 2 Mais un tel revêtement peut, également, être rapporté sur la face interne ou bien sur les deux côtés Dans ce revêtement métallique sont alors induits des courants de Foucault lorsque la nervure 10 2 se déplace à travers l'entrefer 11 3 du noyau magnétique 11, c'est-à-dire lorsque le rotor 10 tourne Là o le revêtement métallique 10 3 sort de l'entrefer 11 3, le champ magnétique produit par ces courants de Foucault est orienté de façon que le champ dans l'entrefer soit renforcé, tandis que du côté entrée, il est orienté de façon que le champ dans l'entrefer soit affaibli En d'autres termes, on a, du côté sortie une polarisation qui tend à retenir le revêtement métallique sortant de l'entrefer, tandis que du côté entrée, la polarisation est orientée de façon qu'elle tende à empêcher l'entrée du revêtement dans l'entrefer Plus le rotor tourne rapidement, donc plus le revêtement métallique 10 3 se déplace rapidement à travers l'entrefer 11 3, plus deviennent différents les champs magnétiques que mesurent les deux détecteurs 12 a et 12 b. Comme on peut le voir sur la figure 1, la nervure 10 2 avec le revêtement métallique 10 3 passe complètement à travers l'entrefer 11 3 Ce dépassement est dimensionné de façon que même lorsque le rotor 10 dans le cadre d'un jeu axial dû par exemple à la dilatation thermique se déplace vers le haut (selon la représentation de la figure 1), les conditions magnétiques dans l'entrefer 11 3 restent en pratique inchangées parce que la nervure, avec son revêtement métallique, traverse alors encore complètement l'entrefer. Le circuit de mesure 13 représenté seulement sur la figure 1 sous la forme d'un bloc individuel, est représenté sur la figure 3 sous la forme d'un schéma par blocs de principe et sur la figure 4 sous la forme d'un schéma détaillé avec quelques modifications par rapport au schéma par blocs simplifié de la figure 3 Selon ces différents schémas, les détecteurs 12 a et 12 b sont alimentés en courant constant par une source de courant constant Chacun des détecteurs 12 a et 12 b est raccordé à un amplificateur différentiel 16 a ou bien 16 b par l'intermédiaire d'un circuit de compensation correspondant 17 a ou bien 17 b, pour la correction d'offset et la compensation thermique Dans un amplificateur terminal 18, la différence des signaux 16 a et 16 b est formée et émise en tant que signal indiquant la vitesse de rotation X du rotor 10 Pour avoir un signal de sortie de valeur zéro lorsque le rotor est arrêté, il est en outre prévu une compensation de zéro 19 Pour la constitution des parties de circuit 15 à 19 on se référera à la figure 4 Il y a seulement lieu de remarquer dans ce cas, que la correction offset s'effectue à l'aide de potentiomètres Pla ou bien Plb dans le circuit de compensation considéré 17 a ou bien 17 b, tandis que la compensation de zéro s'effectue à l'aide d'un potentiomètre P 2 dans le circuit 19 de compensation du zéro. Pour la compensation thermique, il est prévu dans les circuits de compensation 17 a et 17 b, respectivement une résistance dépendant de la température NT Ca ou bien NT Cb Ces résistances sont choisies de façon qu'elles aient une dérive de température qui correspond en pratique à celle des détecteurs 12 a et 12 b Ces résistances dépendant de la température sont installées de façon qu'elles aient en permanence essentiellement la même température que les détecteurs 12 a et 12 b Toutefois, l'ensemble du circuit de mesure 13 peut être disposé en bon contact thermique avec le noyau magnétique il et donc avec les détecteurs. Dans le cas de l'utilisation d'un rotor 10 avec un diamètre de nervure de 5 cm et une intensité de champ de 270 m T, il a été mesuré, lors de l'utilisation de plaques de champ comme détecteurs, une sensibilité de 33 IIV/(U/min) tandis qu'en utilisant des détecteurs de Hall, la sensibilité est de 17 p V/(U/min). REVENDICATIONS 1. Indicateur de vitesse de rotation utilisant l'effet des courants de Foucault, avec: un dispositif ( 11) de production de champ magnétique avec un entrefer ( 11 3), un rotor ( 10) qui parcourt l'entrefer, un dispositif de mesure ( 12 a, 12 b) du champ magnétique, qui mesure l'intensité du champ magnétique aux emplacements o le rotor sort de l'entrefer ou bien entre dans celui-ci, et un circuit de mesure ( 13) qui, à partir des valeurs de mesure forme un signal indiquant la vitesse de rotation du rotor, indicateur de vitesse de rotation caractérisé en ce que le rotor ( 10) est en forme de cuvette, c'est-à- dire avec une nervure périphérique ( 10 2) s'étendant en direction axiale et ce rotor est disposé par rapport au dispositif de production du champ magnétique ( 11) de façon telle et sa nervure est suffisamment haute pour que cette dernière, à l'intérieur des tolérances axiales prédéfinies, traverse pratiquement complètement en permanence le champ dans l'entrefer ( 11 3). 2. Indicateur de vitesse de rotation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de production du champ magnétique ( 11) comporte un noyau magnétique ( 11 1) avec, vues en direction de l'axe du rotor ( 14), des délimitations s'étendant radialement. 3 Indicateur de vitesse de rotation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le noyau magnétique ( 11 1), vu en direction de l'axe du rotor ( 14), revêt des deux côtés de la nervure ( 10 2) une forme en U, dont les branches sont dirigées vers la nervure. 4. Indicateur de vitesse de rotation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rotor ( 10) est une pièce en matière plastique, dans laquelle au moins une paroi périphérique de la nervure est revêtue de métal ( 10 3). 5. Indicateur de vitesse de rotation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit de mesure ( 13) comporte une compensation thermique ( 17 a, 17 b, NT Ca, NT Cb) pour compenser la dérive de température du dispositif de mesure du champ magnétique ( 12 a, 12 b).