Brevet FR2726362A1 — publié le 19960503

i 2726362 La présente invention concerne des paliers magnétiques et plus particulièrement des détecteurs de position du type adaptés pour mesurer la position d'un arbre supporté à rotation dans un boîtier avec une précision de quelques 2,54 x 10-4 cm (quelques 10 millièmes de pouce). Comme cela est bien connu, les paliers magnétiques actifs réalisent un support sans contact d'un arbre rotatif en positionnant un groupe d'électro-aimants autour de l'arbre et contrôlant le courant dans les bobines des électro-aimants pour soulever par lévitation l'arbre à une position plus ou moins centrée dans le groupe d'électro-aimants. Des détecteurs de position d'arbre, de préférence également de la variété sans contact, sont exigés pour détecter la position de l'arbre et fournissent des signaux de position d'arbre à un contrôleur qui régule le courant dans les bobines pour accomplir la position d'arbre souhaitée. Typiquement, chaque palier radial exige deux détecteurs de position. Des paliers axiaux magnétiques actifs ou de poussée, souvent utilisés en conjonction avec des paliers radiaux magnétiques, exigent un détecteur additionnel. Ainsi, une machine à deux groupes de paliers magnétiques radiaux et un palier magnétique axial exigeront cinq détecteurs de position d'arbre, tous associés en position à proximité raisonnable des électro-aimants qu'il contrôle. Les paliers magnétiques actifs peuvent être utilisés dans une variété d'applications, et la machine de production d'air est utilisée ici comme exemple pour démontrer des contraintes plutôt sévères qui sont appliquées aux composants en général, et sur les détecteurs de position d'arbre en particulier. Des machines de production d'air sont utilisées sur un avion pour refroidir et conditionner de l'air d'appoint fourni par un moteur à turbine à gaz tel que le moteur principal d'avion ou une unité de puissance auxiliaire. Dans une machine de production d'air, une extrémité de l'arbre rotatif est reliée à une turbine tandis que l'autre extrémité est reliée à une charge qui est typiquement un 2 2726362 compresseur. L'air d'appoint passe tout d'abord au compresseur o il est davantage comprimé et chauffé en conséquence de la compression additionnelle. Après avoir été refroidi par un échangeur de chaleur, l'air comprimé est dilaté dans la turbine et, en conséquence, est refroidi à une très vaste température pour utilisation par le système de contrôle environnant de l'avion pour refroidir la cabine de l'avion et l'aéro-électronique. L'air comprimé agissant sur la turbine fait tourner l'arbre qui, à son tour, entraîne le compresseur. Pour supporter l'arbre, une machine de production d'air utilise typiquement trois paliers. Deux des paliers sont des paliers radiaux qui supportent l'arbre et les éléments portés par l'arbre. Le troisième palier est un palier de poussée ou de butée qui maintient l'arbre dans une position axiale fixe. Pour une performance optimum, de très petits jeux ou interstices doivent être maintenus entre le boîtier de la machine et les aubes du compresseur et les aubes de la turbine. Si les paliers permettent plus que juste de légères quantités de jeu libre, l'arbre se décalera lorsque chargé et autorisera aux sommets des aubes de contacter le boîtier ceinturant. Avec des machines de production d'air fonctionnant à des vitesses approchant typiquement 1000 tours par minute et parfois au-dessus de 1000 tours, un bon fonctionnement de la machine de production d'air exige des paliers relativement robustes capables de maintenir précisément la position de l'arbre et ayant une durée de service relativement longue. Des paliers magnétiques contrôlés électroniquement et excités électriquement sont bien adaptés pour utilisation dans une machine de production d'air puisqu'ils sont des paliers du type sans contact et ont une durée de service potentiellement longue. Dans des paliers magnétiques radiaux, plusieurs électro-aimants sont angulairement espacés autour de l'arbre et, lorsqu'excités, produisent des forces magnétiques d'attraction qui amènent l'arbre à se soulever par lévitation dans un espace libre et dans le boîtier. Un 3 2726362 contrôleur électronique en boucle fermée règle le courant appliqué à chaque électro-aimant afin de changer la grandeur des forces magnétiques en directions variant et en réponse aux forces externes agissant sur l'arbre. Les détecteurs de position produisent l'information de rétroaction de position d'arbre nécessaire au contrôleur. Spécifiquement, les détecteurs de position fournissent au contrôleur la position radiale de l'arbre dans deux directions orthogonales à des emplacements proches de chacun des paliers radiaux. Des détecteurs de position à courant de Foucault sont en particulier bien adaptés pour utilisation avec des paliers magnétiques. De petits détecteurs de précision à courant de Foucault ayant une gamme de fonctionnement linéaire de, par exemple, 2,54 x 10-2 cm ( 0,010") peuvent être fabriqués ayant une résolution de 12,7 x 10-4 cm ( 0, 0005") pour le contrôle précis nécessité dans une application de palier magnétique et s'adapteront dans une enceinte relativement petite comme on pourrait en rencontrer dans une machine de production d'air. Les détecteurs de position à courant de Foucault sont des détecteurs du type sans contact et n'interfèrent pas avec le fonctionnement de, par exemple, un arbre de rotation à vitesse élevée. De plus, les détecteurs de position à courant de Foucault n'ont aucune partie mobile et ont potentiellement une durée de service longue, comme les paliers magnétiques. Pendant le fonctionnement normal d'un détecteur de position à courant de Foucault, une bobine d'un fil électriquement conducteur située près de l'extrémité du détecteur et adjacente à la cible, par exemple, l'arbre de la machine de production d'air, fournit la portion d'inductance d'un circuit LC. La portion de capacitance du circuit est située dans le circuit d'attaque du détecteur ou contrôleur. Le contrôleur attaque le circuit LC à une fréquence de résonnance relativement élevée pour établir un champ électromagnétique oscillant autour de l'extrémité libre du détecteur et contrôle la tension à travers la bobine pour déterminer la distance entre la cible et le détecteur, la 4 2726362 tension étant généralement linéairement en rapport à la distance entre la cible et le détecteur aussi longtemps que la cible est dans la gamme de fonctionnement du détecteur. La précision, la linéarité et la performance globale du détecteur sont en rapport à la qualité du champ électromagnétique. En général, la qualité du champ augmente comme les pertes d'énergie dans la bobine diminuent pour un courant donné appliqué à la bobine. Les pertes dans la bobine sont dues principalement à la résistance du fil et au courant de Foucault auto-induits dans le fil et à l'effet de peau. La résistance d'une bobine spécifique est en rapport à la grandeur du champ souhaité ou exigé de cette bobine. Les pertes alternatives, c'est- à-dire celles dues au courant de Foucault auto-induits et à l'effet de peau, cependant, peuvent être réduites en diminuant le diamètre des fils individuels qui constituent la bobine. Un fil de Litz ou fil à brins isolés, c'est-à-dire à fils très fins soigneusement tressés ensemble, est bien adapté pour minimiser les pertes alternatives mais est plutôt fragile. Les détecteurs de position à courant de Foucault ne sont pas sujets à usure mécanique, cependant, ils sont sujets à une défaillance mécanique. Typiquement, la bobine dans un détecteur est enroulée avec un fil d'un diamètre relativement petit pour minimiser les pertes par courants de Foucault auto-induits. Un fil de cette dimension est relativement fragile et doit être manipulé soigneusement. Solliciter mécaniquement ce petit fil est soigneusement évité pendant l'enroulement de la bobine et la fabrication du détecteur. Par ailleurs, des fils conducteurs du détecteur au contrôleur doivent être relativement grands et plus robustes de sorte que les fils ne se rompent pas pendant la manipulation normale et le maltraitement anticipé de la machine dans laquelle le détecteur est monté. Pour établir une continuité électrique entre la bobine et les fils conducteurs, les portions d'extrémité de la bobine et des fils conducteurs sont typiquement soudées ensemble. En conséquence de la différence en dimensions entre la portion d'extrémité de la 2726362 bobine et des fils conducteurs, les fils conducteurs sensiblement plus grands peuvent induire une contrainte mécanique et thermique dans les portions d'extrémités de bobine fragiles, amenant les portions d'extrémités de la bobine à se rompre près du joint de soudure. Les détecteurs antérieurs, ainsi que d'autres petits dispositifs électromagnétiques ayant une bobine enroulée à partir d'un fil d'un diamètre relativement petit et ayant des fils conducteurs d'un diamètre relativement grands reliés à la bobine, utilisent plusieurs techniques pour minimiser la contrainte sur le petit fil. Par exemple, certains détecteurs antérieurs logent les joints de soudure dans un petit espace en dessous de la bobine et ensuite enroulent ensuite ou autrement fixent le joint dans cet espace. Additionnellement, les joints de soudure dans un détecteur antérieur peuvent être fixés en remplissant l'espace libre dans le détecteur soit d'un composé moulable à base de silicone dur soit d'un composé moulable à base de silicone flexible ou souple. En dépit de ces efforts pour minimiser l'effet de joindre les grands fils avec les petits fils, la rupture du petit fil due à la contrainte près du joint de soudure reste l'une des sources sinon la source principale de défaillance mécanique dans les détecteurs antérieurs. Le potentiel de défaillance du fil de petit diamètre est sensiblement augmenté lorsque le détecteur est utilisé dans un environnement à température élevée et à vibration élevée comme on pourrait en rencontrer dans une machine de production d'air. Un arbre tournant près de 100 000 tours par minute peut résulter en contrainte induite par des vibrations substantielles dans le fil de petit diamètre. La température de l'air d'appoint au côté compresseur de la machine de production d'air peut approcher 260 C (500 F). La température de l'air sortant côté turbine de la machine de production d'air peut approcher-23 C (-10 F). Pendant le démarrage de la machine de production d'air, ces températures de fonctionnement sont rapidement atteintes et le fil de petit diamètre peut supporter un choc thermique substantiel ou une 6 2726362 contrainte induite thermiquement près du joint de soudure. En conséquence, en dépit de la précision de rétro-action de position qui peut être accomplie par l'utilisation de détecteurs à courants de Foucault, les détecteurs antérieurs auront une durée de service extrêmement limitée dans une machine de production d'air. Le but général de la présente invention est de réaliser un détecteur de position perfectionné et nouveau ayant une fiabilité améliorée en comparaison aux détecteurs antérieurs pour utilisation comme éléments de structures de paliers magnétiques. Un objet apparenté est de réaliser un tel détecteur de position qui est convenable pour utilisation dans un environnement à température relativement élevée et à vibration élevée auquel des paliers magnétiques sont souvent soumis. Un objet détaillé de l'invention est de réaliser un détecteur de position d'arbre pour un palier magnétique qui a une fiabilité améliorée et en particulier une terminaison de fils améliorée et une fiabilité de connexion. C'est une caractéristique de l'invention de séparer et isoler mécaniquement des portions d'extrémités de relativement petit diamètre d'une bobine électrique de fils conducteurs de détecteur relativement grand tout en établissant une continuité électrique entre les fils conducteurs et la bobine. En conséquence, le fil de grand diamètre est empêché d'induire une contrainte dans le fil de petit diamètre afin de prévenir une source primaire d'une défaillance dans le détecteur. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique représentant les composants principaux d'une machine de fabrication d'air et 7 2726362 montrant l'emplacement général de détecteurs de position nouveaux et améliorés incorporant les caractéristiques uniques de la présente invention; - la figure 2 est une vue de côté de deux détecteurs tels qu'installés dans la machine de production d'air avec certaines parties représentées en coupe; - la figure 3 est une vue de côté agrandie d'un détecteur; - la figure 4 est une vue en perspective éclatée du détecteur; - la figure 5 est une vue d'extrémité du détecteur telle que vue le long de la ligne 5-5 de la figure 3; - la figure 6 est une vue en coupe agrandie effectuée sensiblement le long de la ligne 6-6 de la figure 5; la figure 7 est une vue en coupe fragmentaire agrandie effectuée sensiblement le long de la ligne 7-7 de la figure 6; et - la figure 8 est une vue similaire à la figure 3 d'un détecteur assemblé en partie avec la position de base retirée. Bien que l'invention soit susceptible de diverses modifications et constructions alternatives, un certain mode de réalisation illustré ici de celle-ci a été représenté dans les dessins et sera décrit ci-dessous en détail. On doit comprendre, cependant, qu'il n'y a aucunement l'intention de limiter l'invention à la forme spécifique décrite, mais au contraire, l'intention est de couvrir toutes les modifications, constructions alternatives et équivalents tombant dans l'esprit et la portée de l'invention. Pour des buts d'illustration, la présente invention est représentée dans les dessins comme mettant en oeuvre des détecteurs de position à courants de Foucault 10 et 10A (figure 1) qui, lorsqu'utilisés en conjonction avec un circuit d'attaque électronique convenable ou contrôleur 11, peuvent être actionnés pour indiquer la distance entre l'extrémité libre de chaque détecteur et un objet tel qu'un arbre 12 situé dans un champ électromagnétique s'étendant de 8 2726362 l'extrémité libre de ce détecteur. Les détecteurs 10 et lOA sont en particulier convenables pour utilisation comme composants de rétro- action de position dans un circuit de commande pour des paliers magnétiques 13 et 14, respectivement, qui supportent à rotation l'arbre d'une machine de production d'air 15. Brièvement, la machine de production d'air 15 reçoit de l'air d'appoint pressurisé d'un moteur à turbine à gaz (non représenté) sur un avion et décharge de l'air refroidi dans le système de contrôle environnant de l'avion. La machine de production d'air comprend un boîtier 16, l'arbre 12 situé dans le boîtier et supporté à rotation par les paliers magnétiques 13 et 14, une section de compresseur 17 à une extrémité du boîtier et une section de turbine 18 à l'extrémité opposée du boîtier. Les paliers magnétiques sont situés dans une section centrale 19 entre les sections de turbine et de compresseur. La section de compresseur comprend une entrée 20 pour admettre de l'air d'appoint, un rotor à aube 21 fixé à une portion d'extrémité de l'arbre et pouvant tourner dans un stator 22 pour comprimer l'air d'appoint et une sortie 23 pour décharger l'air comprimé. La section de turbine comprend une entrée 24 communiquant avec la sortie du compresseur pour recevoir l'air comprimé, un rotor à aube 25 fixé à la portion d'extrémité opposée de l'arbre et pouvant tourner dans un stator 26 pour dilater l'air comprimé et une sortie 27 pour décharger l'air dilaté et refroidi au système de contrôle environnant. Des paliers magnétiques radiaux 13 sont axialement espacés dans la section centrale 19 de la machine de production d'air 15 et servent à supporter l'arbre 12 radialement dans le boîtier 16. Un palier de poussée ou de butée 14 est situé entre les deux paliers radiaux et maintient l'arbre dans une position axiale prédéterminée dans le boîtier. Référence est faite au brevet des Etats-Unis 5 310 311 pour une description plus détaillée de paliers magnétiques du type adapté pour utilisation dans une machine de production d'air. 9 2726362 En général, le contrôleur électronique 11 fournit du courant aux paliers magnétiques 13 et 15 et varie la grandeur de ce courant afin de maintenir l'arbre 12 positionné radialement et axialement dans le boîtier. Le contrôleur fonctionne en boucle fermée avec des détecteurs de position à courants de Foucault sans contact 10 et 10A, commandant typiquement les détecteurs à 500 à 100 Kilohertz, les détecteurs fournissant au contrôleur des signaux de rétro- action de position d'arbre. Typiquement, les détecteurs 10 sont angulairement espacés autour de l'arbre (figure 2) et sont fixés à une patte de montage 29 près de chacun des paliers radiaux 13 pour fournir au contrôleur l'information concernant la position radiale de l'arbre près de chacune de ses extrémités. Un détecteur unique 10A est associé au palier de poussée 14 pour indiquer la position axiale de l'arbre. Les détecteurs 10 et 10A sont similaires en construction, ainsi seulement l'un des détecteurs 10 associé aux paliers radiaux sera décrit en détail. Le détecteur de position complètement assemblé 10, comme représenté en figure 3, comprend un boîtier résistant à la corrosion 30 ayant un collier 31 avec un épaulement 32 et ayant une portion filetée 33 s'étendant du collier et étant reçu de façon coulissante dans une ouverture 34 dans la patte 29. Un écrou 35 fileté sur la portion 33 tire l'épaulement en engagement avec la patte afin de fixer le détecteur à la patte et amener le détecteur vers l'arbre 12. Le détecteur est calibré pour un diamètre d'arbre prédéterminé situé à une distance prédéterminée du côté arrière 36 (figure 2) de la patte avant installation du détecteur dans la machine de production d'air 15. Des rondelles 37 sont positionnées entre la patte et l'épaulement et sont choisies pour être d'une épaisseur appropriée pour accomplir la sortie calibrée du détecteur lorsque l'arbre est fixé comme décrit. La patte, comprenant les deux détecteurs radiaux, est ensuite fixée dans le boîtier 16 avec au moins un moyen de fixation fileté 38 de sorte que l'extrémité de détection du détecteur de position, c'est-à-dire, l'extrémité du détecteur ayant les 2726362 éléments fonctionnant magnétiquement, est positionnée adjacente à l'arbre et relativement proche de celui-ci. Les éléments fonctionnant magnétiquement du détecteur , c'est-à-dire les éléments s'étendant du boîtier 30 et pouvant fonctionner pour produire le champ électromagnétique oscillant, sont assemblés comme cela peut mieux être apprécié à partir d'une comparaison de la vue éclatée de la figure 4 et de la vue partielle de la figure 8. Une tige en ferrite cylindrique 42 est montée pour support dans une ouverture circulaire formée dans l'extrémité libre d'un moyen de support généralement cylindrique ou élément de support 40. La tige en ferrite 42 est en matériau hautement magnétiquement perméable et l'extrémité libre de la tige servira comme élément pour couplage magnétique avec l'arbre dont la position doit être détectée. Le support 40 est en matériau céramique, adéquat pour servir comme support pour la tige en ferrite et les autres éléments électromagnétiques, mais sans interférer avec la conductivité électrique ou les lignes de flux magnétique. La tige en ferrite 42 est de préférence fixée dans l'ouverture dans le support 40 au moyen d'un adhésif à base de céramique de température élevée. Un capuchon ou bouchon d'extrémité 43, également en matériau céramique, est fixé à l'extrémité libre de la tige en ferrite et est également fixé par un adhésif à base de céramique. Les portions cylindriques comparativement plus grandes du capuchon d'extrémité 43 et du support 40 définissent une section de bobine de diamètre réduit entre eux, comprenant la périphérie externe du noyau de ferrite. Une bobine 44 est enroulée sur la section de bobine directement sur le noyau de ferrite. La puissance totale du champ électromagnétique produit par le détecteur 10 est égale à la somme des contributions de la tige de ferrite 42 et de la bobine 44. En mettant en oeuvre le mode de réalisation préféré, le matériau de la tige et la configuration de la bobine sont choisis afin de minimiser le changement dans la qualité ou la puissance du champ électromagnétique, et de ce fait, minimiser le 11 2726362 changement dans le signal de sortie du détecteur 10, comme la température du détecteur change. Comme cela est connu, pour un détecteur ayant une bobine donnée, la qualité du champ produit par le détecteur est proportionnellement en rapport à la perméabilité de la tige. Additionnellement, pour un détecteur ayant un matériau de tige donné et fonctionnant à une fréquence de bobine ou de champ constante, la qualité du champ produit par le détecteur est inversement proportionnelle à la résistance de la bobine. Spécifiquement, la qualité du champ produit par la bobine est proportionnelle à la fréquence angulaire de la bobine attaquée multiplée par l'inductance de la bobine divisée par la résistance de la bobine. En d'autres termes, le changement dans la qualité ou la force du champ dû à un changement en température du fil est en rapport aux pertes dans le fil et est inversement et linéairement en rapport au changement en résitivité du fil de cuivre (0,0039 ohm par ohm par degré centigrade) dans la bobine. Pour minimiser le changement dans la qualité globale du champ, c'est-à-dire, de sorte que la qualité globale et la force du champ électromagnétique produit par le détecteur 10 restent relativement constantes sur la gamme large de température de fonctionnement de la machine de production d'air, l'augmentation dans la qualité du champ due à l'augmentation en perméabilité de la tige en ferrite 42 pour une augmentation donnée en température est adaptée à la diminution dans la qualité du champ due à l'augmentation dans la résistivité du fil de cuivre pour la même augmentation de température. En d'autres termes, la qualité du champ est maintenue constante sur une température de fonctionnement changeant en "adaptant" la pente de résistivité négative de qualité par rapport à la température de la bobine 44 avec la pente de perméabilité positive de qualité par rapport à la température de la tige. Lorsque les deux pentes sont vectoriellement ajoutées ou additionnées, le résultat global est que la qualité du détecteur est relativement constante avec une température qui change. 12 2726362 De ce fait, un matériau en ferrite 6B1 de Philip Components, Saugerties, New York, ayant une caractéristique de perméabilité changeant et augmentant linéairement (approximativement de 1,5 p par degré centigrade) sur la gamme de fonctionnement de -45 C à 260 C (-50 F à 500 F) de la machine de production d'air est utilisé dans le mode de réalisation préféré de la tige 42 de sorte que la qualité et la force du champ augmentent linéairement dans le détecteur de position 10 comme la température du détecteur augmente. Dans une autre mise en oeuvre du mode de réalisation préféré, la bobine 44 est configurée pour minimiser la résistance alternative par l'utilisation du fil de Litz et de sorte que la pente de résistivité négative soit supprimée par la pente de perméabilité positive de la tige 42. Spécifiquement, le fil de Litz utilisé dans la bobine est formé de quatre brins de fil de cuivre 40 AWG, ayant un vernis isolant à l'extérieur de ceux-ci et tressés d'une manière qui réalise environ 500 tours dans environ 1,52 m de fil (60 pouces). La bobine est de préférence constituée d'environ 75 tours d'un tel fil de Litz enroulé directement sur la tige de ferrite. Par cet agencement, la pente de qualité négative de la bobine préférée est égale et opposée à la pente de qualité positive de la tige. Avantageusement, pour des raisons établies subséquemment, le diamètre externe maximum de la bobine est légèrement inférieur au diamètre externe du capuchon d'extrémité 43. Le support cylindrique 40, en plus de comporter un porition cylindrique qui sert comme paroi d'extrémité de la bobine, a également une paire de conducteurs électriques qui s'étendent de l'extrémité de la bobine à l'extrémité de base du support 40. Les conducteurs, c'est-à-dire, les surfaces conductrices, sont de préférence évidés à un niveau du support qui est de diamètre inférieur à la portion cylindrique 40A. De façon pratique, ceci est accompli en formant le support avec une paire de rainures longitudinales (voir également les figures 6 et 7) et traitant les rainures pour les rendre électriquement conductrices et 13 2726362 capables de supporter des extrémités de terminaison d'à la fois la bobine 44 et les fils conducteurs du détecteur 46. Des bandes conductrices 53 en un matériau conducteur lié eutectique, de préférence argent-palladium, sont ensuite formées dans les rainures. Une pâte en argent palladium disponible dans le commerce est appliquée dans les rainures afin de former deux bandes s'étendant le long de la longueur du support de l'extrémité de la bobine à l'extrémité de base. Dans le mode de réalisation illustré, les bandes sont formées sur des côtés diamétralement opposés du support pour commodité, bien qu'elles peuvent être autrement placées si souhaité. Ayant appliqué la pâte d'argent-palladium aux rainures, le support est chauffé dans un four à approximativement 870 C (1600 F), de la sorte la pâte d'argent-palladium électriquement conductrice se lie avec le matériau de céramique, laissant un mince revêtement d'argent- palladium sur la surface des rainures (voir figure 7). Ayant enroulé la bobine 44 sur la section de bobine d'un détecteur partiellement assemblé, les deux extrémités libres de la bobine sont ensuite fixées aux bandes conductrices 53 près de l'extrémité de bobine du support 40. En mettant en oeuvre l'invention, une boucle de soulagement de traction est formée dans chaque portion d'extrémité 51 du fil terminant la bobine et cette portion d'extrémité est ensuite soudée à l'une associée des bandes 53. Un conducteur est soudé à chaque bande. De façon similaire, des fils conducteurs 46, de préférence du fil de cuivre 18-20 AWG, soient soudés à l'extrémité opposée ou de base des bandes d'argent palladium, un conducteur étant soudé à chaque bande. Les fils conducteurs sont soudés de telle façon qu'ils ne soient pas en contact physique avec les conducteurs de bobine, mais effectuent un contact électrique au moyen des bandes conductrices d'argent- palladium. A cause de l'environnement de température relativement élevée de la machine de production d'air 15, une soudure d'argent de température élevée ayant un point de fusion 14 2726362 d'approximativement 254 C (490 F) est utilisée pour souder les fils aux bandes. Afin de protéger les conducteurs électriques et leurs connexions, et limiter les forces qui peuvent être appliquées à la tige de ferrite comparativement fragile 42, un manchon ou boîtier tubulaire en céramique 45 est fixé autour de l'élément de support 40 de sorte qu'il recouvre complètement non seulement le support mais également la bobine 44 et le capuchon d'extrémité 43. L'intérieur du boîtier est dimensionné pour bien s'adapter autour de l'extérieur du capuchon d'extrémité. En conséquence, il y a un espace relativement petit, par exemple, de 2,54 x 10-2 cm (0,010") entre le diamètre extérieur de la bobine et le diamètre intérieur du boîtier. Le manchon est situé de sorte qu'une extrémité du manchon soit en affleurement avec la surface externe du capuchon d'extrémité 43. Un adhésif à base de céramique haute température appliqué à des points appropriés entre le boîtier et le capuchon d'extrémité est utilisé pour obturer complètement cette extrémité du détecteur. Les conducteurs de fil 46 qui font saillie du fond du dispositif complétés partiellement sont ensuite vissés à travers le boîtier métallique 30 jusqu'à ce que la base de l'élément de manchon 45 vienne en contact avec la base de l'ouverture annulaire 41 à l'extrémité du boîtier 30. L'extrémité du manchon 45 s'ajuste précisément dans l'ouverture 41 et elle est fixée dans celle-ci par un adhésif à base de céramique. Le même adhésif est également utilisé de préférence pour fermer ou étancher la portion inférieure du boîtier 30 autour des fils conducteurs 46. Lorsque complété, le dispositif prend l'apparence illustrée plus en détail en figure 6. De préférence, le diamètre externe du boîtier est inférieur à 0,063 cm (0,25") et la longueur du manchon du boîtier nécessitée pour protéger la bobine et les connexions par soudure est inférieure à 2,54 cm (1") de sorte que le détecteur s'ajuste ou s'adapte dans l'enceinte relativement petite comme on pourrait le rencontrer dans une machine de production d'air. Le boîtier du détecteur 10A est similaire 2726362 au boîtier 30, à l'excepté que le support et les fils conducteurs s'étendent du boîtier du détecteur 10A à angles droits les uns par rapport aux autres. Ceci est accompli en formant la base du boîtier dans la configuration d'angle droit souhaitée et mettant en place les fils 46 à travers la portion d'angle droit avant de fixer le manchon en céramique dans l'évidement conjugué dans le boîtier. Dans le mode de réalisation préféré, l'intérieur du détecteur 10 n'est pas rempli ou "enrobé", et à l'excepté l'adhésif haute température qui lie les composants du détecteur ensemble et ferme l'intérieur du détecteur de l'environnement extérieur, les espaces entre les composants internes restent non remplis. Particulièrement, la bobine 44 n'est pas imprégnée ou enrobée et l'espace entre le diamètre externe de la diamètre de la bobine et le diamètre interne du boîtier 45 et les évidements 50 ne sont pas enrobés. Les petits espaces entre le fil de Litz bobiné, l'espace entre l'extérieur de la bobine et l'intérieur du boîtier 45 et l'espace autour des boucles de soulagement de traction, permettent au fil de s'étendre et de se contracter librement lors de températures changeant sans être géné par un composé ayant un coefficient de dilatation ou d'expansion différent. En conséquence, des cycles thermiques expérimentés pendant le fonctionnement normal du détecteur 10 ne solliciteront pas indûment le fil de bobine fragile. Par l'agencement ci-dessus, le détecteur 10 est positionné afin de pouvoir fonctionner pour produire un signal de position au contrôleur 11. Le fonctionnement de base du détecteur à courant de Foucault est bien connu. Brièvement, par rapport à la machine de production d'air 15, la bobine 44 fournit la portion d'inductance d'un circuit LC, la portion de capacitance du circuit étant située dans le contrôleur. Pendant le fonctionnement normal, le contrôleur applique un courant prédéterminé au circuit LC et attaque le circuit à une fréquence relativement élevée pour établir un champ électromagnétique résonant oscillant autour de l'extrémité libre du détecteur. La tige de ferrite 42 aide à 16 2726362 concentrer ou focaliser le champ électromagnétique. De préférence, le tube céramique 45 est suffisamment long de sorte que l'extrémité libre du support 40 s'étend au-delà du collier 31. En conséquence, la bobine 44 est située complètement à l'extérieur du boîtier afin de permettre une production complète du champ électromagnétique sans interférence du boîtier métallique. Le fil de bobine extrêmement fin réduit sensiblement les pertes de courants de Foucault auto-induits et améliore la qualité du champ électromagnétique en comparaison aux détecteurs antérieurs utilisés en conjonction avec les paliers magnétiques 13 et 14. Si l'arbre 12 n'était pas situé dans le champ électromagnétique du détecteur 10, l'amplitude de la tension à travers la bobine 44 aurait une valeur maximum comme établie par la circulation de courant et les pertes dans la bobine. La gamme de fonctionnement du détecteur, cependant, est de préférence telle que l'arbre est dans le champ électromagnétique tout le long de la gamme entière de mouvement radial de l'arbre. En conséquence, les courants de Foucault induits dans l'arbre par le champ électromagnétiquement oscillant résultent en une perte d'énergie du champ. Comme l'arbre se déplace vers le détecteur, la réduction en tension à travers la bobine de détecteur est proportionnelle à la perte d'énergie dans le champ et la perte d'énergie est généralement proportionnelle au changement de position de l'arbre par rapport à l'extrémité libre du détecteur. La tension à travers la bobine 44 est une fonction connue de la distance entre l'arbre 12 et l'extrémité libre du détecteur 10 puisque le détecteur est calibré avant installation dans la machine de production d'air 15. Pendant le fonctionnement normal de la machine de production d'air, le contrôleur 11 contrôle continuellement cette tension pour déterminer l'emplacement précis de l'arbre dans le boîtier 16. Le contrôleur compare ensuite la position réelle de l'arbre à la position souhaitée de l'arbre et règle le 17 2726362 courant aux électro-aimants angulairement espacés des paliers magnétiques radiaux 13 afin de maintenir l'arbre dans une zone de tolérance d'un axe de rotation prédéterminé. D'une manière similaire, le contrôleur règle le courant aux électro-aimant espacés axialement du palier de poussée 14 afin de maintenir l'arbre dans une position axiale prédéterminée dans le boîtier. Le détecteur 10 est soumis à un environnement de fonctionnement sévère dans la machine de production d'air 15. La température de l'air dans le compresseur 17 peut approcher 260 C (500 F). En conséquence, les détecteurs radiaux du côté compresseur de la machine de production d'air peuvent subir une température ambiante approchant 204 C (400 F). Avantageusement, le support 40, le capuchon d'extrémité 43 et le boîtier 45 sont réalisés en matériau céramique tel que "MACOR" ayant un coefficient de dilatation thermique relativement bas pour minimiser l'erreur dans le signal de sortie du détecteur résultant de la croissance linéaire du détecteur vers l'arbre 12. Ces parties sont fixées dans le détecteur par un adhésif à base de céramique haute température. Additionnellement, toutes les ouvertures ou tous les espaces autour du boîtier et à la sortie des fils conducteurs 46 sont fermés par l'adhésif haute température pour protéger l'intérieur du détecteur de la moisissure et autres contaminants dans l'environnement de la machine de production d'air. Par l'agencement ci-dessus, il sera apparent que la présente invention apporte à l'art un détecteur amélioré et nouveau 10 ayant des caractéristiques uniques pour compensation de température et pour empêcher les fils conducteurs 46 de provoquer une contrainte thermique et mécanique dans la bobine 44. Par le fait de souder les portions d'extrémités 51 et les fils conducteurs espacés à part sur les bandes en argent-palladium, une continuité électrique est établie entre la bobine et les fils conducteurs tout en protégeant les portions d'extrémités fragiles de la bobine. De ce fait, le détecteur est adapté 18 2726362 pour un fonctionnement dans un environnement de températures relativement élevées et de vibrations élevées. De plus, le détecteur 10 est en particulier convenable pour utilisation avec des paliers magnétiques en conséquence de sa fiabilité5 améliorée par rapport aux détecteurs antérieurs. 19 2726362 REVENDICATIONS 1. Détecteur de position d'arbre ayant une extrémité de détection adaptée pour être mise et positionnée précisément par rapport à un arbre rotatif (12) pour mesurer précisément la position de l'arbre (12), caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: un support en céramique (40); une tige magnétiquement perméable (42) montée dans et fixée à l'extrémité du support en céramique (40); un capuchon d'extrémité (43) sur la tige (42) près de l'extrémité de celle-ci qui est opposée au support en céramique (40) pour former une section de bobine sur la tige (42) entre le capuchon d'extrémité (43) et le support en céramique (40); une bobine de fil (44) enroulée sur la section de bobine; le support en céramique (40) ayant deux surfaces conductrices s'étendant généralement de l'extrémité de bobine vers une extrémité de base du support (40) qui est opposée à l'extrémité de bobine; la bobine (44) ayant deux portions d'extrémité libres de fil formées en boucles de soulagement de traction et soudées aux surfaces respectives des surfaces conductrices près de l'extrémité de bobine; une paire de fils conducteurs (46) de diamètre suffisant pour supporter une manipulation mécanique et ayant des extrémités soudées aux surfaces conductrices près de l'extrémité de base, les extrémités de fils conducteurs (46) étant hors de contact physique avec les extrémités de fil de bobine mais en contact électrique avec le fil de bobine par les surfaces conductrices; et un moyen pour supporter le détecteur de position d'arbre (10) dans une position fixe à proximité de l'arbre et ajustée à l'arbre pour détecter la position de celui-ci. 2726362 2. Détecteur de position selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau conducteur est de l'argent- palladim. 3. Détecteur de position selon la recendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un couvercle de protection sur la bobine (44) et les connexions par soudure, o le support (40) comprend deux évidements s'étendant longitudinalement et en ce qu'une surface conductrice est définie dans chaque évidement, lesdits évidements étant adéquatement profonds pour recevoir les extrémités de bobine et les fils conducteurs (46), de la sorte l'extrémité de bobine et les fils conducteurs (46) sont généralement enfermés dans les évidements par le couvercle de protection. 4. Détecteur de position selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine (44) est enroulée avec un fil tressé. 5. Détecteur de position selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capuchon d'extrémité (43) et le couvercle sont formés à partir de céramique. 6. Détecteur de position selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est de plus adapté pour utilisation avec des paliers magnétiques actifs (13, 14) supportant l'arbre (12) et avec un contrôleur électronique associé (11), et en ce que la bobine (44) est reliée pour fournir un signal de rétro-action de position au contrôleur électronique (11). 7. Détecteur de position selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que chaque surface conductrice est définie par un film mince de matériau conducteur eutectiquement lié à la surface externe du support en céramique (40). 8. Détecteur de position selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité de détection est inférieure à 0,063 cm en diamètre (0,25") et inférieure à 2,54 cm en longueur (1"), l'extrémité de détection comprenant la tige (42), la bobine (44) et le couvercle de protection. 9. Détecteur de position selon la revendication 3, caractérisé en ce que la bobine (44) n'est pas enrobée, laissant des espaces entre le fil bobiné afin de permettre au 21 2726362 fil de se dilater et de se contracter librement en conséquence du changement en température de la bobine (44). 10. Détecteur de position selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'espace entre l'intérieur du couvercle et le diamètre externe de la bobine (44) est libre de matériau d'enrobage, de la sorte la bobine (44) est libre de se dilater et de se contracter à cause de la température changeant de la bobine (44) et en ce que l'espace entre l'intérieur du couvercle et les boucles de soulagement de traction formées dans les portions d'extrémités de bobine est libre de matériau d'enrobage afin de permettre aux boucles de fil de se dilater et de se contracter librement en conséquence de changements en température et de s'adapter à des différences de dilatation et de contraction entre la bobine (44) et le support (40). 11. Déteccteur de position selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tige (42) est réalisée à partir de ferrite, en ce que la bobine (44) peut fonctionner pour produire un champ électromagnétique et est enroulée en une configuration qui produit une caractéristique de résistivité par rapport à la température qui a une pente négative linéaire donnée sur une gamme de températures spécifiée et en ce que le matériau de la tige de ferrite (42) est choisi pour avoir une caractéristique de perméabilité par rapport à la température qui a une pente positive linéaire qui généralement complèmente la pente négative donnée de la bobine (44) de sorte que la force du champ électromagnétique est relativement constante sur la gamme de températures spécifiée.