Brevet FR2908510A1 — publié le 20080516

L'invention concerne un générateur de champ magnétique destiné à être associé à un capteur angulaire de mesure de la direction du champ magnétique généré par ledit générateur. Les capteurs angulaires de position sans contact sont de plus en plus utilisés dans de nombreux domaines industriels tel que notamment le domaine automobile, du fait des nombreux avantages qu'ils présentent, tels que leur bonne résistance en température et au vieillissement. A l'heure actuelle, il existe deux familles principales de capteurs angulaires. La première famille consiste en des capteurs angulaires de mesure de l'intensité d'un champ magnétique. Usuellement, de tels capteurs sont utilisés en association avec un arrangement d'aimant(s) et de pièces polaires adaptés pour générer une variation de l'intensité du champ magnétique en fonction de la variation de la position angulaire d'un rotor, généralement magnétique. Ce type de mesure présente toutefois un inconvénient résultant du fait que le vieillissement des aimants et la perte de performance du matériau magnétique engendrent une variation du champ magnétique généré qui se traduit par une dérive des mesures. La seconde famille consiste en des capteurs angulaires de mesure de la direction du champ magnétique généré par un aimant, dont le principe même de la mesure permet de pallier l'inconvénient précité des capteurs de la première famille : un affaiblissement des performances magnétiques de l'aimant dû à son vieillissement entraîne, en effet, une variation du champ magnétique généré mais ne modifie par contre, en aucune façon, l'orientation des lignes de champ générées. A titre d'exemples, on peut citer, parmi les capteurs de cette seconde famille, les capteurs magnéto résistifs (connus sous leur acronyme anglais MR pour "Magneto-Resistance" ou GMR pour "Giant Magneto-Resistance") et les capteurs à effet Hall. De façon courante, de tels capteurs sont utilisés avec des aimants plats (aimants présentant une face plane en regard du capteur), desquels ils sont fréquemment séparés par une paroi plane telle qu'une cloison d'un boîtier d'étanchéité dans lequel est inséré le capteur, généralement soudé sur un circuit imprimé ou sur un substrat métallique destiné à sa connexion. Le principal inconvénient d'une telle association capteur/aimant plat réside dans le fait qu'elle impose de faire coïncider parfaitement le positionnement du capteur et le au centre de l'aimant. En effet, un défaut de positionnement du capteur par rapport au centre de l'aimant entraîne une erreur de mesure liée à la courbure naturelle des lignes de champ générées par un aimant plat. En effet, le capteur mesurant la direction de la 2908510 2 ligne de champ, si celle-ci devient courbe, il s'en suit une erreur de mesure liée à la position du capteur. Cet état de fait est illustré par la figure 1 annexée représentant un aimant A comportant un pôle sud S et un pôle nord N, ainsi que les lignes de champ générées dans 5 un plan de mesure P distant d'une distance z de l'axe de symétrie du dit aimant. II ressort, en effet, clairement de cette figure que seul un centrage parfait du capteur par rapport au plan de symétrie Sy de l'aimant orthogonal au plan de mesure P, permet une mesure correcte, du fait que, hormis dans cette position très spécifique, les lignes de champ sont courbes. 10 La seule solution proposée actuellement pour pallier cet inconvénient consiste à répartir uniformément autour du capteur un nombre donné d'aimants, généralement deux ou quatre aimants, formant un cylindre magnétique délimitant un volume homogène à l'intérieur duquel les lignes de champ sont parallèles. La création de lignes de champ parallèles à l'intérieur d'un volume donné autorise, en effet, une tolérance de 15 positionnement du capteur dans ce volume, sans risque d'altération des mesures effectuées. Toutefois, cette solution s'avère très contraignante car elle impose de positionner le capteur à l'intérieur du volume défini par les aimants. De ce fait, en effet, il est impossible d'effectuer des mesures dans un plan de mesure situe à l'extérieur du 20 cylindre magnétique, ce qui interdit notamment les mesures au travers d'une paroi, et provoque une complication de la géométrie des capteurs. La présente invention vise à pallier cet inconvénient et a pour principal objectif de fournir un générateur de champ magnétique pour capteur angulaire de mesure de la direction d'un champ magnétique, apte à permettre d'effectuer des mesures précises 25 dans un plan de mesure distant du générateur, et par exemple séparé de ce dernier par une paroi. A cet effet, l'invention vise un générateur de champ magnétique comprenant deux ensembles magnétiques comportant chacun un pôle nord et un pôle sud : • montés en opposition, c'est-à-dire avec leurs pôles nord respectifs en vis à 30 vis et leurs pôles sud respectifs en vis-à-vis, de façon que les lignes de champ générés par ces deux ensembles magnétiques se repoussent, • et disposés symétriquement de part et d'autre d'un plan de symétrie, à une distance l'un de l'autre adaptée pour créer, dans un plan de mesure distant du générateur et orthogonal au plan de symétrie, une zone centrale axée sur ledit plan de symétrie, dans 35 laquelle les lignes de champ sont parallèles. Le concept de l'invention a donc été de réaliser un générateur composé de deux ensembles magnétiques disposés en opposition, et positionnés de part et d'autre 2908510 3 d'un plan de symétrie, à une distance l'un de l'autre déterminée et optimisée par exemple par des simulations, de façon à utiliser les forces de répulsion s'exerçant entre les lignes de champ générées par les deux ensembles pour créer une zone de mesure dans laquelle les lignes de champ résultantes sont parallèles. 5 Un tel concept conduit donc à la réalisation d'un générateur d'un faible coût de revient conçu pour générer, à distance du dit générateur, un volume magnétique homogène dans lequel les lignes de champ sont parallèles, autorisant une tolérance de positionnement d'un capteur disposé dans ce volume, donc à distance du générateur et, par exemple, séparé, en outre, de ce dernier par une paroi. 10 Selon une première variante avantageuse de réalisation de l'invention, chaque ensemble consiste en un simple aimant. De plus, à des fins de facilités d'utilisation, ces deux aimants sont alors avantageusement reliés par une platine en matériau magnétique conférant au générateur la forme d'un profilé présentant une section en U. 15 Selon une seconde variante avantageuse de réalisation de l'invention, chaque ensemble se compose de deux plots séparés consistant respectivement en un pôle nord et en un pôle sud, lesdits plots étant solidaires d'une plaque de liaison commune. De plus, selon cette seconde variante, les quatre plots peuvent avantageusement être réalisés en un matériau magnétique et solidarisés sur une plaque 20 de liaison métallique formant une pièce polaire. Les quatre plots et la plaque de liaison peuvent également être avantageusement réalisés par moulage d'un mélange dit plasto aimant composé d'un matériau magnétique additionné d'une résine. Par ailleurs, chaque ensemble présente avantageusement un axe de 25 symétrie, et se trouve positionné avec cet axe de symétrie parallèle au plan de symétrie du générateur. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui représentent un générateur de l'état de la technique, ainsi que, à titre d'exemples non limitatifs, trois 30 modes de réalisation préférentiels de l'invention. Sur ces dessins : • la figure 1, commentée dans le préambule ci-dessus, est une vue en perspective schématique d'un générateur de l'état de la technique, représentant des lignes de champ générées par ce dernier, • la figure 2 est une vue en perspective schématique d'un premier mode de :35 réalisation de générateur selon l'invention, sur laquelle sont représentées des lignes de champ générées par ce dernier, 2908510 4 • la figure 3 est une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation de générateur selon l'invention, • et la figure 4 est une vue en perspective d'un troisième mode de réalisation de générateur selon l'invention. 5 Les trois modes de réalisation de générateurs de champ magnétique selon l'invention représentés aux figures, sont destinés à être associés à un capteur angulaire de mesure de la direction d'un champ magnétique. De plus, selon le concept de l'invention et tel qu'illustré à la figure 2, ces générateurs comprennent, chacun, deux ensembles en opposition disposés 10 symétriquement de part et d'autre d'un plan de symétrie Sy, à une distance l'un de l'autre adaptée pour créer, dans un plan de mesure P distant du générateur et orthogonal au plan de symétrie Sy, une zone centrale L axée sur ledit plan de symétrie, destinée à recevoir le capteur angulaire C, et dans laquelle les lignes de champ sont parallèles. Selon le mode de réalisation de la figure 2, les deux ensembles consistent, 15 chacun, en un aimant Al, A2 en l'exemple parallélépipédique rectangle, et ces deux aimants Al, A2 sont distants l'un de l'autre d'une distance adaptée pour que le plan de mesure P s'étende à une distance z d'un plan passant par les axes de symétrie de ces deux aimants. Selon ce concept, tous les paramètres peuvent être intégrés dans un logiciel 20 de simulation, de façon à obtenir une solution pour toute application présentant des impératifs donnés. La figure 3 représente une variante selon laquelle le générateur comporte deux aimants Ala et A2a similaires à ceux de la figure 2, reliés, au niveau de leur base, par une platine J en un matériau magnétique. 25 La figure 4 représente une autre version de générateur selon l'invention dont chaque ensemble Al b, A2b est composé, non pas d'un aimant, mais de deux plots espacés formant un pôle nord N1, respectivement N2, et un pôle sud SI, respectivement S2. Ces quatre plots, en l'exemple de forme parallélépipédique rectangle, sont 30 solidaires d'une plaque de liaison rectangulaire Pc commune, et s'étendent au niveau de chacun des quatre angles de cette dernière. De plus, selon ce principe de plots : • les quatre plots NI, N2, Si, S2 peuvent être réalisés en un matériau magnétique et solidarisés sur une plaque de liaison métallique Pc formant une pièce :35 polaire, 2908510 5 • les quatre plots NI, N2, SI, S2 et la plaque de liaison Pc peuvent être réalisés par moulage d'un mélange dit plasto aimant composé d'un matériau magnétique additionné d'une résine. Quelque soit le mode de réalisation, le concept de l'invention conduit à la 5 réalisation d'un générateur de champ magnétique de faible coût de revient, conçu pour générer, à distance du dit générateur, un volume magnétique homogène dans lequel les lignes de champ sont parallèles. REVENDICATIONS 1/ Générateur de champ magnétique destiné à être associé à un capteur angulaire (C) de mesure de la direction du champ magnétique généré par ledit générateur, caractérisé en ce qu'il comprend deux ensembles magnétiques (Al, A2 ; Al a, A2a ; Al b, A2b) comportant chacun un pôle nord (N ; Ni, N2) et un pôle sud (S ; SI, S2) : • montés en opposition, c'est-à-dire avec leurs pôles nord (N ; NI, N2) respectifs en vis à vis et leurs pôles sud (S ; S1, S2) respectifs en vis-à-vis, de façon que les lignes de champ générés par ces deux ensembles magnétiques (Al, A2 ; Al a, A2a ; Al b, A2b) se repoussent, • et disposés symétriquement de part et d'autre d'un plan de symétrie (Sy), à une distance l'un de l'autre adaptée pour créer, dans un plan de mesure (P) distant du générateur et orthogonal au plan de symétrie (Sy), une zone centrale (L) axée sur ledit plan de symétrie, dans laquelle les lignes de champ sont parallèles. 2/ Générateur de champ magnétique selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque ensemble consiste en un aimant (Al, A2 ; Al a, A2a). 3/ Générateur de champ magnétique selon la revendication 2 caractérisé en ce que les deux aimants (Al a, A2a) sont reliés par une platine (J) en matériau magnétique conférant au générateur la forme d'un profilé présentant une section en U. 4/ Générateur de champ magnétique selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque ensemble se compose de deux plots séparés consistant respectivement en un pôle nord (N1, N2) et en un pôle sud (Sl, S2) , lesdits plots étant solidaires d'une plaque de liaison commune (Pc). 5/ Générateur de champ magnétique selon la revendication 4 caractérisé en ce que les quatre plots (N1, N2, S1, S2) sont réalisés en un matériau magnétique et sont solidarisés sur une plaque de liaison métallique (Pc) formant une pièce polaire. 6/ Générateur de champ magnétique selon la revendication 4 caractérisé en ce que les quatre plots (Ni, N2, S1, S2) et la plaque de liaison (Pc) sont réalisés par moulage d'un mélange dit plasto aimant composé d'un matériau magnétique additionné d'une résine. 7/ Générateur de champ magnétique selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que chaque ensemble (Al, A2 ; Al a, A2a ; Al b, A2b) présente un axe de symétrie, et se trouve positionné avec cet axe de symétrie parallèle au plan de symétrie (Sy) du générateur.