Brevet FR2805388A1 — publié le 20010824

La présente invention concerne ventouses électromagnétiques, qui permettent l'immobilisation rapprochée de deux pièces. Les ventouses électromagnétiques sont composées de deux sous-ensembles en matériau magnétisable, mobiles l' par rapport à l'autre, et qui peuvent s'attirer l'un vers l'autre l'effet de l'attraction magnétique. Un premier sous-ensemble en matériau magnétisable, fréquemment appelé culasse ou armature fixe, et que 'on désignera ci-après par l'expression corps principal, comporte un système de génération du champ électromagnétique. Il se fixe l'une des deux pièces à immobiliser. Le second sous-ensemble couramment appelé armature mobile ou plaque polaire, comprend une plaque polaire transversale également constituée en matériau magnétisable, et se fixe sur l'autre pièce à immobiliser. Placés suffisamment proches l'un de l'autre, ces deux sous-ensembles en matériau magnétisable composant la ventouse électromagnétique s'attirent sous l'action de l'aimantation induite dans le corps principal. La plaque polaire, habituellement dirigée par un système de guidage, peut venir au contact du corps principal ou s'en éloigner. C'est dans sa position rapprochée que la ventouse crée la force de retenue maximale. En annulant l'aimantation induite dans les éléments constituant la ventouse électromagnétique, la force de retenue devient nulle et les deux pièces ' immobiliser peuvent être à nouveau séparées Un tel dispositif de maintien est notamment utilisé dans les systèmes d'ouverture de trappes de désenfumage, dans les systèmes de contrôle d'accès : associée à un ressort rappel, la ventouse électromagnétique maintient en position trappe ou la porte. commande de désaimantation de la ventouse appliquée à distance permet le travail du ressort de rappel et 1 ouverture de la trappe ou de la porte. De même, la ventouse peut être utilisée dans serrures électromagnétiques d'immobilisation et de commande à distance de portes et volets. Dans les ventouses électromagnétiques, le corps principal comprend généralement un circuit magnétique ouvert à deux pôles coplanaires et bobine d'induction de commande, le circuit magnétique ayant un noyau cylindrique axial dont première extrémité forme un premier pôle et dont la seconde extrémité est reliée par une paroi transversale de fond à une portion tubulaire coaxiale entourant le noyau et dont le bord libre forme deuxième pôle. La bobine d'induction occupe l'espace annulaire intérieur compris entre le noyau et la portion tubulaire coaxiale circuit magnetique. Dans un premier type de ventouse électromagnétique, le circuit magnétique présente une aimantation permanente, tend à plaquer en permanence la plaque polaire contre les deux pôles du corps principal. En faisant passer un courant électrique approprié dans la bobine, on annule l'induction dans le circuit magnétique, ce libère la plaque polaire qui peut s'écarter circuit magnétique. Selon un deuxième type de ventouse électromagnétique, le circuit magnétique est non magnétisé, et c'est courant électrique passant dans la bobine qui produit l'induction magnétique assurant l'attraction et le collage de la plaque polaire contre les deux pôles du corps principal. L'autre pièce à immobiliser est généralement reliée à la plaque polaire par une tige axiale de manoeuvre fixée à la plaque polaire et orientée selon une direction sensiblement perpendiculaire à son plan général. Une première difficulté est que l'efficacité de la ventouse électromagnétique, c'est-à-dire sa force de retenue des deux pièces à immobiliser en position fixe, nécessite la présence d'un très faible entrefer entre la plaque polaire et les deux pôles coplanaires du circuit magnétique de corps principal. Si l'autre pièce à immobiliser n'est pas exactement alignée avec le corps principal de la ventouse électromagnétique, l'autre pièce à immobiliser applique sur la tige axiale de manoeuvre une force transversale qui tend à faire apparaître un entrefer entre les pôles du circuit magnétique et la plaque polaire, ce qui réduit sensiblement la force de maintien assurée par la ventouse électromagnétique. De même, l'autre pièce à immobiliser peut être associée à des moyens de guidage qui limitent sa course axiale : il est alors indispensable que les moyens de guidage ne s'opposent pas au collage complet de la plaque polaire contre les pôles du circuit magnétique corps principal. Mais en pratique il est difficile de régler efficacement la distance entre les moyens de guidage de l'autre pièce à immobiliser et le circuit magnétique du corps principal ventouse électromagnétique, et il est fréquent de voir apparaître des entrefers qui réduisent l'efficacité du système. La présente invention a notamment pour et de faciliter les réglages de position et de réduire les efforts latéraux appliqués sur les tiges axiales de manoeuvre, de façon à réduire le plus possible l'entrefer entre la plaque polaire les pôles du circuit magnetique de corps principal lorsque le dispositif est en position de maintien fixe. L'idée qui est à la base de l'invention est permettre à la fois une oscillation latérale entre la plaque polaire et la tige axiale de manoeuvre, par une articulation de type rotule, et un réglage axial entre la tige axiale de manoeuvre et 1 autre pièce à immobiliser 'elle doit retenir. on utilise pour cela une tige en forme de vis ; mais il est alors nécessaire d'avoir accès à la tête de vis, logée dans la plaque polaire, pour permettre le réglage axial par vissage ; on a pu constater que l'accès à cette tête de vis tend à réduire la force maximale de maintien que la ventouse électromagnetique peut supporter. Un autre objet de l'invention est alors de concevoir une nouvelle structure de ventouse électromagnétique permettant d'augmenter la force de maintien, tout en permettant le réglage longitudinal de l'autre pièce à immobiliser le long de la tige axiale de manoeuvre. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, l'invention prévoit une ventouse électromagnétique du type comprenant un corps principal à circuit magnétique ouvert à deux pôles coplanaires et bobine d'induction de commande, le circuit magnétique ayant un noyau cylindrique axial dont la première extrémité forme un premier pôle et dont la seconde extrémité est reliée par une paroi transversale de fond à une portion tubulaire coaxiale entourant le noyau et dont le bord libre forme le deuxième pôle, la bobine d'induction occupant l'espace annulaire intérieur compris entre le noyau et portion tubulaire coaxiale de circuit magnétique, la ventouse électromagnétique comprenant en outre une armature mobile susceptible d'être attirée par l'induction magnétique générée dans le circuit magnétique et de se plaquer contre les deux pôles ; selon l'invention, l'armature mobile comprend une plaque polaire transversale en matériau magnétisable reliée à une tige axiale de manceuvre par une articulation à rotule autorisant les oscillations angulaires de la tige axiale de manoeuvre par rapport à la plaque polaire transversale. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'articulation à rotule comprend un logement de plaque prévu dans la plaque polaire transversale et conformé pour recevoir et retenir la tête d'une vis dont la tige constitue tige axiale de manoeuvre. De préférence, le logement de plaque comprend une partie centrale dimensionnée pour recevoir la tête vis avec un jeu approprié, partie d'entrée tournée vers le circuit magnétique, et une partie de sortie opposée traversée avec jeu par la tige axiale de manceuvre et dont la section est plus petite que celle de la tête de ' . Pour augmenter la force de maintien de la ventouse électromagnétique, la partie d'entrée de logement de plaque doit être de section réduite, juste suffisante pour le passage d'un outil de manceuvre de la vis. Selon un mode de réalisation préfère de l'invention, donnant les meilleurs résultats de tenue de la ventouse magnétique, la tête de vis comporte, pour sa manceuvre, un trou hexagonal susceptible de recevoir l'extrémité hexagonale d'une tige d'outil de manceuvre. Ainsi, pour un couple nécessaire déterminé d'entrainement en rotation axiale de la tige axiale de manoeuvre, on minimise la section transversale de la tige d'outil de manceuvre, et donc la section transversale de la partie de sortie du logement de plaque qui est susceptible de perturber le passage du flux magnétique. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: - la figure est une vue de côté du corps principal d'une ventouse électromagnétique en coupe longitudinale, selon le plan A de la figure 2 ; - la figure est une vue de dessus du corps principal ventouse électromagnétique de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de face en coupe longitudinale d'une armature mobile de ventouse électromagnétique selon 1 invention, conformée pour coopérer avec le corps principal de ventouse électromagnétique des figures 1 et 2 ; et - la figure est une vue de dessous de l'armature mobile de la figure 3, montrant la face de contact avec le circuit magnétique. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, la ventouse électromagnétique comprend un corps principal 1 généralement cylindrique d'axe I-I ayant une face d'extrémité formant face de contact 2 pour coopérer avec la face de contact correspondante 3 d'une armature mobile 4 qui est mobile rapport au corps principal 1. Le corps principal 1 de la ventouse électromagnétique comprend un circuit magnétique ouvert en matériau magnetisable de type ferromagnétique, ayant deux pôles 5 et 6 coplanaires formant la face de contact 2. Le circuit magnétique comprend un noyau 7 cylindrique axial dont la première extrémité forme le premier pôle 5 et dont la seconde extrémité est reliée par une paroi transversale de fond 8 à une portion tubulaire coaxiale 9 entourant le noyau 7 et dont le bord libre forme le deuxième pôle 6. Un espace annulaire intérieur 10 est prévu entre le noyau 7 et la portion tubulaire coaxiale 9 de circuit magnétique de corps principal. Une bobine d'induction de commande 11 occupe 'espace annulaire intérieur 10, et génère une induction magnétique dans le circuit magnétique sous l'action d'un courant électrique parcourant la bobine. L'armature mobile 4 comprend une plaque polaire 12 transversale en matériau magnétisable de type ferromagnétique, reliée mécaniquement à une tige axiale de man#uvre 13 une articulation à rotule 14 autorisant les oscillations angulaires de la tige axiale de manceuvre 13 par rapport à la plaque polaire 12 transversale, comme illustré par la flèche 15. L'articulation à rotule 14 comprend un logement de plaque 16, prévu dans la plaque polaire 12 transversale, conformé pour recevoir et retenir la tête 17 d'une vis dont la tige constitue la tige axiale de manmuvre 13. La tige axiale de man#uvre 13 est ainsi filetée selon sa longueur, et peut recevoir un manchon 18 souple et élastique, par exemple vissé sur la tige, pour porter de façon élastique contre la plaque polaire 12 tout en laissant une liberté de mouvement entre la tige axiale de manmuvre 13 et la plaque polaire 12. Le manchon 18 peut par exemple être en élastomère. Un ou plusieurs écrous de fixation représentés, peuvent etre vissés sur la tige axiale de man#uvre 13 pour retenir de façon réglable l'autre pièce à immobiliser que la ventouse électromagnétique doit tenir. Le logement de plaque 16 comprend une partie centrale 19 dimensionnée pour recevoir la tête de vis 17 avec un jeu approprié autorisant les oscillations 15. Le logement de plaque 16 comprend en outre une partie d'entrée 20 tournée vers le circuit magnétique c'est-à-dire adjacente à la face de contact 3, et une partie de sortie 21 opposée traversée avec jeu par la tige axiale de manmuvre 13 ou la base de la tête de vis 17 et dont la section est plus petite que celle de la tête de vis 17. La partie de sortie 21 de logement peut par exemple être réalisée par déformation mécanique de la matière constituant la plaque polaire 12 transversale pour en réduire la section après introduction de la tête de vis 17. La partie d'entrée 20 de logement de plaque 16 est de section réduite, juste suffisante pour le passage d'un outil de manceuvre de la vis. Selon l'invention, la tête de vis 17 comporte, de façon avantageuse pour sa manmuvre, un trou hexagonal 22 susceptible de recevoir l'extrémité hexagonale d'une tige d'outil de man#uvre. A l'aide d'un tel outil de manceuvre ayant une tige d'outil à extrémité hexagonale engagée dans le trou hexagonal 22, on peut appliquer à la tête de vis 17 un couple de rotation important, assurant de façon certaine une grande capacité de réglage la position longitudinale des écrous de fixation le long de la tige axiale man#uvre 13, à l'aide d'une tige d'outil de faible diamètre. Le faible diamètre nécessaire du trou hexagonal pour transmettre un couple de rotation important permet de réaliser une partie entrée 20 ayant également un faible diamètre, juste un peu supérieur au diamètre du trou hexagonal 22 et de l'extrémité hexagonale de tige d'outil de man#uvre. I1 en résulte que la section la partie d'entrée 20 est particulièrement réduite, et l'on a pu constater par cela une grande amélioration de la force de retenue de la ventouse électromagnétique selon l'invention. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. REVENDICATIONS - Ventouse électromagnétique du type comprenant un corps principal (1) à circuit magnétique ouvert à deux pôles (5, 6) coplanaires et bobine d'induction de commande (11), le circuit magnétique ayant un noyau (7) cylindrique axial dont la première extrémité forme un premier pôle (5) et dont la seconde extrémité est reliée par une paroi transversale de fond (8) à une portion tubulaire coaxiale (9) entourant le noyau (7) et dont bord libre forme le deuxième pôle (6), la bobine d'induction de commande (11) occupant l'espace annulaire intérieur (10) compris entre le noyau (7) et la portion tubulaire coaxiale (9) de circuit magnétique, la ventouse électromagnétique comprenant en outre une armature mobile (4) susceptible d'être attirée par l'induction magnétique générée dans le circuit magnétique et de se plaquer contre les deux pôles (5, 6), caractérisée en ce que l'armature mobile (4) comprend une plaque polaire (12) transversale en matériau magnétisable reliée à une tige axiale de manoeuvre (13) par une articulation rotule (14) autorisant les oscillations angulaires de la tige axiale de manoeuvre (13) par rapport à la plaque polaire (12) transversale. - Ventouse électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'articulation à rotule (14) comprend un logement de plaque (16) prévu dans la plaque polaire (12) transversale et conformé pour recevoir et retenir la tête (17) d'une vis dont la tige constitue la tige axiale de manoeuvre (13). 3 - Ventouse électromagnétique selon la revendication 2, caractérisée en ce que le logement de plaque (16) comprend une partie centrale (19) dimensionnée pour recevoir la tête de vis (17) avec un jeu approprié, une partie d'entrée (20) tournée vers le circuit magnétique, et une partie de sortie (21) opposée traversée avec jeu par la tige axiale de manoeuvre (13) et dont la section est plus petite que celle de la tête de vis (17). 4 - Ventouse électromagnétique selon la revendication 3, caractérisée en ce que la partie d'entrée (20) de logement de plaque (16) est de section réduite, juste suffisante pour le passage d'un outil de manoeuvre de la vis. 5 - Ventouse électromagnétique Selon la revendication 4, caractérisée en ce que la tête de vis (17) comporte, pour sa man#uvre, un trou hexagonal (22) susceptible de recevoir l'extrémité hexagonale d'une tige d'outil de man#uvre. 6 - Ventouse électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisee en ce que la partie de sortie (21) de logement est réalisée par déformation mécanique de la matière constituant la plaque polaire (12) transversale pour en réduire la section. 7 - Ventouse électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la tige axiale de man#uvre (13) reçoit un manchon (18) en élastomère.