Brevet FR2835052A1 — publié le 20030725

SR 22612 JP/JB Etat de la technique La présente invention concerne un capteur de course com portant au moins un élément convertisseur magnétoélectrique et un cir cuit magné tiqu e formé d ' au mo ins une p iè ce conductric e de flux et d' au s moins un aimant, dans lequel, le mouvement d'un élément produit une influence du flux magnétique qui peut être mesurée par l'élément conver tisseur. Selon le document DE 43 17 259 A1 on connaît déjà un dispositif détecteur ou capteur pour un angle de rotation. Dans ce dispo o sitif, un générateur de flux magnétique génère un flux magnétique mesu rable dans une installation de commande électrique. Le dispositif comporte des éléments convertisseurs magnétoélectriques à l'aide des quels on peut saisir une modification du flux magnétique produit par le mouvement de rotation d'un organe conducteur magnétique. Dans les éléments convertisseurs magnétoélectriques con nus on utilise un effet de mesure créé lorsque la densité de flux magnéti que dans l'élément convertisseur change en fonction de l' angle ou de la course. En général, pour cela, dans le circuit magnétique formé de pièces conductrices de flux et d'un aimant permanent, on fait tourner les pièces conductrices de flux magnétique et l'aimant permanent les uns par rap port aux autres pour modifier ainsi la densité du fluide dans l'élément convertisseur. L'application de ces principes conduit à des effets auxiliai res gênants liés au jeu des paliers des pièces mobiles qui modifient égale ment les champs dans l'élément convertisseur et ainsi le résultat de la mesure. Selon le document DE 197 53 775 A1, il est connu dans un tel dispositif de mesure comportant un élément Hall comme capteur de course, d'utiliser des pièces conductrices de flux en matière conductrice d'aimantation pour diriger les lignes de flux magnétique. De plus, le do cument EP 0 670 471 A1 décrit un dispositif ne comportant pas de pièce formant le circuit magnétique et se déplaçant de manière relative; au contraire, l'ensemble du circuit magnétique est tourné par rapport au convertisseur magnétoélectrique. L'effet de mesure résulte de la forme donnée aux aimants qui présentent une variation d'entrefer définie en 3s fonction de l'angle de rotation. Avantages de l'invention La présente invention a pour but un développement d'un capteur de course pour détecter le mouvement, du type défini ci-dessus, avec un élément convertisseur magnétoélectrique et un circuit magnéti que, caractérisé selon l'invention en ce que toutes les parties du circuit magnétique restent dans une position relative inchangée pendant la me sure de la course et le circuit magnétique et l'élément convertisseur sont s mobiles l'un par rapport à l'autre et une variation du champ magnétique exploitable par l'élément convertisseur est produite dans le circuit magné tique par une variation de l'entrefer (d) qui correspond pendant le mouve ment à l'élément convertisseur. Dans ce cas, la distance entre les pièces conductrices de o flux varie. De manière avantageuse, les pièces conductrices de flux du circuit magnétique ont un contour qui englobe le trajet de l'élément con vertisseur si bien que du fait de la variation de largeur de l'entrefer dans le trajet on aura une courbe prédéterminée du signal dans l'élément conver s tisseur. Le champ magnétique variable est défini principalement par la largeur de l'entrefer constituant un intervalle de mesure; cela permet de manière simple d'augmenter de façon variable la caractéristique jusqu'à des angles ou des plages de mesure de course sans variation de signal grâce à la formation de paliers. De manière préférentielle, le contour des pièces conductri ces de flux est formé pour arriver à une courbe de mesure linéaire dans la trajectoire. Une telle courbe de mesure linéaire s'obtient en première ap proximation si la largeur (d) de l'entrefer est la réciproque de la course (x) sur la trajectoire, c'est-à-dire d = 1/x. L'induction B dans l'élément con s vertisseur se situe alors dans une plage comprise entre Bmax et Bmin, cette dernière étant la limite théorique pour Bmin = 0, que l'on obtient loin à l ' extérieur d es pi è ce s con du ctrice s de flux. Selon une réalisation avantageuse, le capteur de course est un capteur de course linéaire et la trajectoire du mouvement relatif du cir cuit magnétique et de l'élément convertisseur est une droite. Selon un autre développement avantageux de l'invention, le capteur de course est un capteur de mouvement radial et la trajectoire du mouvement relatif du circuit magnétique et de l'élément convertisseur est un cercle ou un seg ment de cercle. ss En particulier, dans un dispositif comme capteur linéaire, on peut opposer dans la trajectoire, chaque fois deux dispositions des ctr cuits magnétiques avec chaque fois une polarisation différente des ai mants. Cela permet de modifier l'induction B dans l'élément convertisseur alors dans une plage comprise entre +Bmac et-Bmax. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus s détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre n capteur de course pour une mesure de course li- néaire ayant un contour approprié pour les pièces conductrices de flux pour un tel tracé linéaire, o - la figure 2 montre un capteur de course pour une mesure de course linéaire avec chaque fois deux dispositions de circuit magnétique, op- posées suivant la trajectoire et ayant chaque fois des polarisations dif- férentes pour les aimants, - la figure 3 montre un capteur de course pour une mesure de course s radiale avec un contour approprié des pièces conductrices de flux pur avoir une courbe de signal linéaire, - la figure 4 montre un capteur de course pour mesurer une course ra diale, en variante de l'exemple de réalisation de la figure 3, avec un trajet pratiquement circulaire, o - la figure 5 montre un capteur de course pour mesurer une course ra- diale avec deux aimants installés autour d'une autre pièce conductrice intérieure. Description des exemples de réalisation La figure 1 montre un capteur de course linéaire la ayant un circuit magnétique formé d'un aimant permanent 2 et de deux pièces conductrices de flux 3, 4, par exemple en fer. Sur la trajectoire 5 on a un élément Hall non détaillé comme convertisseur magnétoélectrique; le chemin de mesure x sur la trajectoire 5 correspond à un mouvement rela- tif soit du circuit magnétique soit de l'élément Hall. Par une mise en forme appropriée du contour des pièces conductrices de flux 3, 4 on génère sur le chemin de mesure x, un entrefer de largeur (d) variable de façon que la variation de la largeur (d) suivant la trajectoire 5 corresponde à une courbe de signal prédéterminée dans l'élément convertisseur obtenue grâce au contour des pièces conductrices de flux 3, 4 et d'une forme parti culière donnée à l'aimant 2. La figure 2 montre un exemple de réalisation d'un capteur de mouvement linéaire lb. Dans cet exemple, sur la trajectoire 6, le long du chemin de mesure (x), on a deux dispositifs à circuit magnétique avec chaque fois des aimants 7 et 8 polarisés différemment et des pièces con ductrices de flux 9, 10 et 11, 12 de forme correspondante. L'induction B de l'élément convertisseur peut varier le long du chemin de mesure (x) dans une plage comprise entre +Bmax et-Bmax. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, la trajectoire 13 du mouvement relatif le long du chemin de mesure oc correspond à un segment de trajectoire ctrculaire, ce qui donne dans ce cas un capteur de course radiale lc. Le ctrcuit magnétique est équipé d'un aimant 14 et de pièces conductrices de flux 15, 16 correspondantes dont la forme est défi o nie selon les principes expliqués à l'aide de la figure 1. La figure 4 montre un autre exemple de réalisation en va riante de la figure 3 avec une trajectoire 13 du mouvement relatif le long du chemin de mesure o correspondant pratiquement à une trajectoire cir culaire complète, ce qui donne dans ce cas également un capteur de s course radiale ld. Le ctrcuit magnétique est équipé de l'aimant 14 et d'une pièce conductrice de flux intérieure 17 et d'une pièce conductrice de flux extérieure 18. Dans l'exemple de réalisation de la figure 5, qui est un capteur de course radiale (le), en variante de celui de la figure 4, on a une pièce conductrice de flux 19 intérieure, supplémentaire, portant des ai mants 20 et 21 aimantés de façon radiale ou diamétrale. Les pièces con ductrices de flux 22, 23, significatives pour modifier l'entrefer, ont une forme correspondant à celle de la figure 4. 2s s REVENDICATIONS 1 ) Capteur de course comportant au moins un élément convertisseur ma gnétoélectrique et un ctrcuit magnétique formé d'au moins une pièce con ductrice de flux (3, 4; 9, 10; 15, 16; 17, 18; 22, 23) et d'au moins un s aimant (2; 7, 8, 14; 20, 21), dans lequel, le mouvement d'un élément produit une influence du flux magnétique qui peut être mesurée par l'élément convertisseur, caractérisé en ce que - toutes les parties du circuit magnétique restent dans une position re 0 lative inchangée pendant la mesure de la course et le circuit magnéti que et l'élément convertisseur sont mobiles l'un par rapport à l'autre et - une variation du champ magnétique exploitable par l'élément conver tisseur est produite dans le eircuit magnétique par une variation de l'entrefer (d) qui eorrespond pendant le mouvement à l'élément eonver tisseur. 2 ) Capteur de eourse selon la revendieation 1, earaetérisé en ee que - les pièees conductrices de flux du circuit magnétique ont un contour o englobant la trajectoire de l'élément convertisseur de façon que sur la base de la variation de la largeur (d) de l'entrefer dans la trajeetoire (5; 6; 13) on obtient une courbe de signal prédéterminée dans l'élément convertisseur. s 3 ) Capteur de course selon la revendication 2, caractérisé en ce que - le contour des pièces conductrices de flux (3, 4; 9, 10; 15, 16; 17, 18; 22, 23) est formé pour obtenir une courbe de mesure linéaire dans la trajectoire (5; 6; 13). 4 ) Capteur de course selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il s'agit d'un capteur de mouvement linéaire (la; lb) et la trajectoire (5; 6) du mouvement relatif du ctrcuit magnétique et de l'élément convertisseur est une droite. ) Capteur de course selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de course est un capteur de course radiale (lc; ld; le) et la trajectoire (13) du mouvement relatif du circuit magnétique et de l'élément convertisseur est un cercle ou un segment de cercle. s 6 ) Capteur de course selon la revendication 5, caractérisé par une pièce conductrice de flux (19) intérieure supplémentaire portant des aimants (20, 21) aimantés de manière radiale ou diamétrale. o 7 ) Capteur de course selon la revendication 1, caractérisé en ce que sur la trajectoire (6) on a deux dispositifs à circuit magnétique avec cha que fois une polarisation différente des aimants (7, 8), ces deux dispositifs étant opposés. 8 ) Capteur de course selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément convertisseur est un élément Hall.