Brevet FR2778266A1 — publié le 19991105

La présente invention concerne un électroaimant pouvant servir en particulier, mais non exclusivement, à réaliser un bridage électromagnétique d'une pièce en feuille telle qu'une tôle de carrosserie automobile. 5 La fixation d'une pièce en feuille ou d'une tôle sur une table est le plus souvent assurée par divers moyens mécaniques produisant un serrage de cette tôle sur la table. Ces moyens comportent notamment des liaisons mécaniques établies entre une pièce inférieure (la table) sur laquelle la tôle est posée et des pièces de bridage supérieures qui appliquent une pression sur la tôle pour la plaquer et la maintenir serrée en étau entre elles et la table. Ces mécanismes de fixation sont en général complexes et encombrants et comportent des éléments permanents qui constituent une limitation à l'accès de la table, ces éléments devant contourner la tôle à serrer. Récemment, on a proposé, comme cela est décrit dans la demande de brevet français N 2.749.528, un dispositif de bridage magnétique dans lequel la pièce en feuille est maintenue sur la table par attraction magnéti- que d'une culasse de serrage complètement amovible. Plus précisément, ce dispositif de bridage comprend un arrange- ment régulier d'aimants permanents situé sous la table et un circuit magnétique pour chacun de ces aimants comportant la culasse en matériau ferromagnétique (rapportée de manière amovible sur la pièce en feuille reposant sur la table) et des éléments ferromagnétiques de fermeture du circuit magnétique. Les aimants et les éléments ferromagné- tiques de fermeture du circuit magnétique sont mobiles en rotation les uns par rapport aux autres entre une position de verrouillage dans laquelle le circuit magnétique est principalement refermé sur la culasse, de manière à brider la pièce en feuille entre la culasse et la table, et une position de déverrouillage dans laquelle le circuit magnétique est principalement refermé sur les aimants eux- mêmes de façon à libérer la culasse et, partant, la pièce en feuille. Toutefois, ce genre de dispositif, bien qu'il soit plus simple et moins encombrant que son homologue mécanique, demeure relativement complexe et coûteux à fabriquer. De plus, son utilisation reste malcommode car plusieurs parties mobiles subsistent et doivent être mécaniquement actionnées ou manutentionnées. Il en est ainsi en particulier du pivotement relatif des aimants permanents et des éléments ferromagnétiques de fermeture du circuit magnétique entre leurs positions de verrouillage et de déverrouillage et surtout de la mise en place et du retrait de la culasse de bridage. Or, cette culasse s'avère indispensable car, même dans le cas le plus fréquent o la pièce à brider est en matériau ferromagnétique, l'écarte- ment des aimants permanents ne peut être suffisamment réduit pour que les lignes de champ du circuit magnétique se referment principalement dans la pièce en feuille: ces lignes de champ se ferment au-dessus de la pièce et doivent20 être reprises, pour réaliser le verrouillage magnétique, par la culasse. Par la présente invention, on entend remédier à ces inconvénients des dispositifs mécaniques et magnétiques connus par la conception d'un électroaimant capable de brider contre sa face active, sans autre élément complémen- taire de bridage, une pièce en feuille en matériau ferroma- gnétique. A cet effet, on prévoit selon l'invention un électroaimant comportant un noyau ferromagnétique présen- tant une face active, et un circuit électrique d'excitation de ce noyau, dans lequel le noyau ferromagnétique est constitué par une succession de plaques en matériau ferromagnétique juxtaposées face à face de façon à présen- ter un chant définissant la face active, et reliées entre elles par des entretoises ferromagnétiques allongées distantes de et sensiblement parallèles à la face active et délimitant, entre chaque paire de plaques adjacentes, un entrefer s'étendant entre la face active et l'entretoise correspondante, et en ce que le circuit électrique d'exci- 5 tation est constitué d'au moins une bande en forme de serpentin, entrelacée entre les plaques du noyau. Ainsi, chaque paire de plaques adjacentes forme, avec son entretoise, un circuit magnétique en forme de U. Lorsqu'un courant électrique circule dans le circuit10 d'excitation, les chants des deux plaques constituent des pôles magnétiques de polarités inverses. Lorsqu'une pièce en feuille en matériau ferromagnétique, telle qu'une tôle de carrosserie automobile, est placée sur la face active, elle constitue un élément ferromagnétique réalisant la15 fermeture du circuit magnétique entre chaque paire de plaques adjacentes. L'entrefer entre chaque paire de plaques peut en effet être choisi suffisamment petit pour qu'une ligne de champ sortant des chants des plaques forme un arc suffisamment petit pour ne pas échapper à la pièce20 en feuille en la traversant. Selon une caractéristique avantageuse de l'inven- tion, le circuit électrique d'excitation comporte au moins deux bandes en forme de serpentin, entrelacées en sens inverse l'une de l'autre entre les plaques du noyau. Les plaques réalisent ainsi à elles deux un enroulement complet autour de chaque plaque, ce qui augmente considérablement la puissance magnétique résultante. Bien entendu, on s'assurera que l'alimentation électrique est telle que le courant électrique circule dans les entrefers, dans le même sens pour les deux bandes. On pourra par exemple prévoir que les bandes possèdent des extrémités adjacentes qui sont raccordées entre elles deux à deux pour former un circuit électrique unitaire et continu entrelacé sur les plaques à la façon d'un fil de trame de tissage. Selon une autre caractéristique avantage de l'invention, la face active et les chants des plaques qui la définissent sont plans. Avantageusement alors, les entretoises sont des barrettes droites à section rectangulaire dont les plus grands côtés sont accolés aux plaques et dont l'épaisseur des petits côtés définit l'entrefer. Dans un mode de réalisation avantageux, l'empile- ment alterné des plaques et des entretoises est bridé par des tirants traversant des passages ménagés dans les10 plaques et les entretoises et prenant appui à chacune de leurs deux extrémités sur les deux plaques extrêmes. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier, donné à titre15 d'exemple non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un électroaimant conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue de côté de l'électroai- mant selon la flèche II de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe dans le plan III des figures 1 et 2. En référence aux figures, et en particulier à la figure 1, l'électroaimant selon l'invention comporte un noyau ferromagnétique 1 et un circuit électrique d'excita- tion 2. Le noyau ferromagnétique 1 est constitué par une succession de plaques 3 en matériau ferromagnétique juxtaposées face à face. Ces plaques sont de très faible épaisseur et en l'espèce cette épaisseur, notée e1, est de 1,5mm. Chacune des plaques 3 possède deux faces princi- pales 4 rectangulaires et quatre chants droits 5, 6, 7, 8. Les chants 5 et 6 correspondent aux côtés de plus grande longueur de la plaque 3 tandis que les chants 7 et 8 correspondent aux côtés de plus petite longueur. Les chants des plaques 3 juxtaposées définissent ainsi une face active plane 9. A l'opposé de la face active 9, c'est-à-dire au voisinage de leur chant 6, les plaques 3 sont reliées deux à deux par des entretoises ferromagnétiques 10 de façon à délimiter, entre chaque paire de plaques 3 adjacentes, un entrefer 11 s'étendant entre la face active 9 et l'entre- toise 10 correspondante. Cet entrefer 11 est très étroit et en l'espèce, sa largeur e2 est d'environ lmm. Les entretoises 10 sont réalisées sous la forme de barrettes droites à section rectangulaire dont les plus grands côtés sont accolés aux faces principales 4 des plaques 3 et dont l'épaisseur (c'est-à-dire la dimension du petit côté) définit la dimension de l'entrefer 11. L'empilement alterné des plaques 3 et des entre- toises 10 est bridé par des tirants 12 traversant des passages ménagés dans les plaques 3 et les entretoises 10 et prenant appui à chacune de leurs deux extrémités 13. Cet empilement des plaques 3 et des entretoises 10 forme ainsi un bloc rigide en forme de parallépipède rectangle. Bien que cela ne soit pas visible aux figures, on pourra prévoir qu'une ou plusieurs des plaques 3 soient sensiblement plus épaisses que les autres afin de permettre le taraudage de ces plaques sur leur chant 21 opposé au chant 5 en vue de leur fixation par vis sur un bâti. Le circuit électrique d'excitation 2 comporte deux bandes 14, 15 en forme de serpentin (ou d'accordéon) en matériau conducteur tel que du cuivre, pliées pour être entrelacées en sens inverse l'une de l'autre entre les plaques 3 du noyau 1, à la façon d'un fil de trame de tissage. L'épaisseur des bandes 14, 15 est légèrement inférieure à la dimension de l'entrefer 11, de sorte qu'un léger jeu subsiste entre les bandes 14, 15 et les plaques 3. En l'espèce, les bandes 14, 15 ont une épaisseur e3 de 0,8mm et une largeur 1 de 28mm environ. En outre, les plaques 3 sont enrobées d'une couche de matériau isolant assurant l'isolation électrique entre les bandes 14, 15 et les plaques 3. Les bandes 14 et 15 sont raccordées entre elles par une portion de liaison 16 soudée à deux extrémités adjacentes des deux bandes 14 et 15 situées dans l'un des deux entrefers d'extrémités. Les deux bandes 14 et 1510 forment ainsi un circuit électrique unitaire et continu. A leurs extrémités opposées, les bandes 14 et 15 sont équipées de bornes 17, 18 pour leur connexion à des câbles d'alimentation 19, 20 associés à un dispositif d'alimenta- tion électrique (non représenté) éventuellement piloté électroniquement. Les deux bandes 14 et 15 étant entrelacées entre les plaques 3 en sens inverse l'une de l'autre, l'alimenta- tion électrique est telle que la circulation du courant électrique est, dans chaque entrefer, dans un même sens pour les deux bandes 14 et 15. Par conséquent, les champs magnétiques induits par chacune des bandes en serpentin 14 et 15 ne s'annulent pas mais au contraire s'additionnent. L'ensemble du noyau 1 et de son circuit électri- que d'excitation 2 est noyé dans un matériau amagnétique et isolant d'enrobage tel qu'un vernis. Seuls les chants 5 et plaques 3 définissant la face active 9 sont laissés à nu (par exemple grâce à une opération finale de surfaçage) pour permettre un contact direct de la pièce à fixer avec le noyau, comme cela est mieux expliqué ci-après. Lorsque les bandes 14 et 15 du circuit électrique d'excitation 2 sont alimentées en courant électrique, via le circuit d'alimentation, le courant électrique véhiculé par les bandes en serpentin 14 et 15 autour de chacune des plaques 3 crée dans chacune de ces plaques un champ magnétique. Comme chacune des bandes 14 et 15 réalise un enroulement dans le sens inverse d'une plaque à l'autre, la polarité du champ magnétique induit est également inverse d'une plaque à l'autre. Il se crée ainsi, dans chaque paire de plaques adjacentes, des champs magnétiques de polarités inverses, si bien que les chants 5 de chaque paire de plaques considérées constituent les pôles inverses d'un aimant. Le fait d'utiliser deux bandes en serpentin entrelacées en sens inverse l'une de l'autre permet de réaliser, pour chaque plaque 3, un enroulement complet, puisque le chant de chaque plaque qui n'est pas enveloppé dans la spire de l'une des bandes 14 et 15 l'est dans la spire correspondante de l'autre bande. Cette configuration permet d'obtenir une puissance magnétique optimum. L'électroaimant ainsi réalisé peut être utilisé pour toute sorte d'application, et en particulier pour l'application citée en partie introductive au bridage électromagnétique d'une pièce en feuille en matériau ferromagnétique telle qu'une tôle de carrosserie automobi- le. A la figure 2, on a représenté schématiquement en traits mixtes une telle pièce P. Cette pièce, lorsqu'elle est placée en appui contre la face active 9 du noyau 1 (c'est-à-dire contre les chants 5 des plaques 3, constitue, dès lors qu'elle est constituée d'un matériau ferromagnéti- que, un élément de fermeture du circuit magnétique réalisé par chaque paire de plaques 3 adjacentes et l'entretoise 10 assurant leur liaison. Le champ magnétique, ainsi refermé par l'intermédiaire de la pièce P pour former une boucle M comme schématisé en traits mixtes à la figure 2, réalise une attraction magnétique puissante de la pièce P contre la face active 9. Comme l'entrefer 11 peut être réduit à une dimension très petite (en l'espèce, lmm), il est ainsi possible de réaliser le plaquage d'une pièce en feuille telle que P, même lorsque celle-ci est de faible épaisseur, sans que le champ magnétique n'échappe, du fait de sa courbure, à la pièce P à immobiliser. Il n'est donc pas nécessaire d'utiliser une quelconque culasse de bridage à rapporter en supplément sur la face de la pièce P opposée à l'électroaimant, comme cela était le cas dans les dispositifs de bridage magnétique à aimant permanent utilisé jusqu'à présent. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisa- tion qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents ses caractéristiques essentielles. Par exemple, bien que dans l'exemple qui vient d'être décrit, le circuit électrique d'excitation ait été réalisé sous la forme de deux bandes superposées entrela- cées en sens inverse l'une de l'autre, il serait également possible d'utiliser davantage de bandes superposées (de préférence en nombre paire) entrelacées en sens inverse les unes des autres comme le fil de trame d'un tissage, ou inversement de n'utiliser qu'une seule bande entrelacée en20 serpentin simple entre les plaques. REVENDICATIONS 1. Electroaimant comportant un noyau ferromagné- tique (1) présentant une face active (9), et un circuit électrique d'excitation (2) du noyau (1), caractérisé en ce que le noyau ferromagnétique (1) est constitué par une succession de plaques (3) en matériau ferromagnétique juxtaposées face à face de façon à présenter un chant (5) définissant la face active (9), et reliées entre elles par des entretoises ferromagnétiques (10) allongées distantes de et sensiblement parallèles à la face active (9) et délimitant, entre chaque paire de plaques (3) adjacentes, un entrefer (11) s'étendant entre la face active (9) et l'entretoise (10) correspondante, et en ce que le circuit électrique d'excitation (2) est constitué d'au moins une bande (14, 15) en forme de serpentin, entrelacée entre les plaques (3) du noyau (1). 2. Electroaimant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit électrique d'excitation (2) comporte au moins deux bandes (14, 15) en forme de serpentin, entrelacées en sens inverse l'une de l'autre entre les plaques (3) du noyau (1). 3. Electroaimant selon la revendication 2, caractérisé en ce que les bandes (14, 15) possèdent des extrémités adjacentes qui sont raccordées entre elles deux à deux pour former un circuit électrique unitaire et continu entrelacé sur les plaques (3) à la façon d'un fil de trame de tissage. 4. Electroaimant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face active (9) et les chants (5) des plaques (3) qui la définissent sont plans. 5. Electroaimant selon la revendication 4, caractérisé en ce que les entretoises (10) sont des barrettes droites à section rectangulaire dont les plus grands côtés sont accolés aux plaques (3) et dont l'épais- seur des petits côtés définit l'entrefer. 6. Electroaimant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'empilement alterné des plaques (3) et des entretoises (10) est bridé par des tirants (12) traversant des passages ménagés dans les plaques (3) et les entretoises (10) et prenant appui à chacune de leurs deux extrémités (13) sur les deux plaques (3) extrêmes.