Brevet FR3126124A1 — publié le 20230217

Système de bobines modulaire (3) comprenant un cadre de support (31), au moins un élément fixe (33) d’un moteur linéaire (bobine acoustique), au moins un adaptateur (32) et un ou plusieurs éléments de centrage/fixation optionnels. L’adaptateur permet de modifier la position de l’élément fixe du moteur linéaire par rapport à l’élément mobile selon les axes X, Y, Z en translation et rotation. De plus permet l’orientation de l’élément fixe (33) dans les 2 sens de l’axe Z. L’adaptateur peut être solidarisé au cadre et/ou à l’élément fixe du moteur linéaire par plusieurs moyens : Clips (91), interférence entre un "pion de centrage" (82) et son logement (41, 101), adhésif, fusion sélective d’un élément plastique. Figure pour l’abrégé : Fig.3 Système de Bobines Modulaires L’invention concerne le domaine des appareils électromécaniques (généralement de petite taille) comportant un système de un ou plusieurs "moteurs linéaires" (ou bobine acoustique). Ceux-ci peuvent être réalisés avec, au moins, 1 bobine (avec ou sans nucleus ferromagnétique) et un deuxième composant, typiquement un aimant ou un élément ferromagnétique ou une deuxième bobine (avec ou sans nucleus ferromagnétique) de façon à permettre un mouvement relatif. Plus particulièrement, cette invention, concerne des dispositifs électromécaniques à résonance ou galvanométriques pour digitaliser, lire, imprimer, mesurer, suivre o projeter un faisceau de rayonnement. Plus particulièrement concerne un dispositif compact, léger, à faible consommation capable de traiter le faisceau de rayonnement avec 1, 2 ou 3 dégrée de liberté parmi les suivants : 2 rotations autour de 2 axes orthogonaux et une translation le long du 3 axe. Ces dispositifs sont couramment employés dans des activités industrielles et scientifiques. Plusieurs dispositifs pour le traitement des faisceaux de rayonnement utilisent des systèmes électromagnétiques pour mettre en mouvent un miroir, un filtre ou en écran opaque. Afin de réduire les coûts de fabrications, plusieurs sociétés utilisent des systèmes modulaires. (Mirrorcle) propose un ensemble de "cadre de support MEMS" qui peuvent être couplé à un miroir collé afin d’obtenir une famille de produit avec divers dimensions ou traitements de surface du miroir. (EOPC) propose des dispositifs électromécaniques plus traditionnels avec plusieurs dimensions du cadre de support, plusieurs types de ressort, matériaux, rigidité et une famille de miroirs de plusieurs dimensions, formes et traitement de surfaces. Le produit finale peut avoir plusieurs fréquences de résonance et amplitudes angulaires. Les applications industrielles et scientifiques demandent des dispositifs de petite taille avec performances élevées, réalisés sur mesure à faible coût. Les MEMS (MOEMS) et les dispositifs électromécaniques traditionnels ne satisfont pas complètement la demande. La qualité des miroirs MEMS ne peut pas être très élevée. La résistance à la température est limitée par la compacité de la réalisation, la proximité des circuits électronique et la difficulté à refroidir ce type de configuration. Le coût unitaire est faible seulement pour la production de masse. Le niveau de personnalisation est limité à l’interchangeabilité des miroirs et à un ensemble réduit de supports monolithiques. Les fréquences de résonance sont élevées seulement pour des miroirs de petite taille. L’amplitude angulaire est limitée. Les dispositifs électromécaniques traditionnels de petite taille sont difficiles à fabriquer à faible coût avec une précision élevée. Les performances peuvent varier dans un même lot et pour des lots différents. La personnalisation est plus facile que pour les MEMS mais limitée par le besoin de composants sur mesure relativement coûteux. La modalité d’assemblage des éléments du dispositif doit répondre à des exigences diverses selon l’utilisation et parfois contrastante. Parmi les exigences environnementales : Utilisation "sous vide" Résistance à la température induite par la puissance du faisceau de rayonnement. Résistance à la température de l’environnement (très froid ou très chaud ou plage de température étendue). Limitation du dégazage des composants y compris les éventuels adhésifs. Résistance aux vibrations. Parmi les exigences industrielles : Possibilité d’utiliser la plupart des composants pour des applications diverses Possibilité d’assembler les composants dans des positions différentes selon l’application ou l’appareil utilisateur. S’adapter à plusieurs systèmes d’alimentation et contrôle. Possibilité d’assembler sur un même support plusieurs types de : ressorts de propriété diverses (rigidité, résistance, hystérésis...) éléments fonctionnels tels que : miroirs de taille, forme (ronds, rectangulaire...) et propriété optique (spectre de réflectance) ; chopper ; filtres. Possibilité de varier : la fréquence l’amplitude angulaire la sensibilité aux fréquences perturbatrices Une solution connue est un système réglable. La fabrication de chaque support réglable n’est pas compatible avec une production de masse. La complexité de ce type de solution réduirait la fiabilité de l’ensemble. La dimension de l’ensemble augmenterait. Pour des dispositifs de petite taille, les tolérances de fabrications et la variabilité des paramètres électriques et magnétiques peuvent être compensées en modifiant la position des bobines. L’invention a pour objet de proposer une solution alternative moins onéreuse que les solutions énoncées ci-dessus et plus particulièrement adaptée à des résonateurs électromécaniques de faible dimension comprenant un ou plusieurs "moteurs linéaires" À cet effet, l’invention a pour objet un système d’assemblage modulaire composé d’un ensemble d’adaptateurs et cales de formes techniques et de logements adaptés qui permettaient : De définir précisément la position relative des deux éléments du moteur linéaire avec 6 degrés de liberté plus l’orientation des broches de la bobine vers le haut ou vers le bas. D’assembler l’élément fixe du moteur linéaire au cadre avec plusieurs méthodes : purement mécanique (par exemple "Éléments fileté" ou clips) et/ou avec des adhésifs. Plusieurs configurations (bobine avec ou sans broches électriques orientée dans plusieurs directions). Un meilleur couplage magnétique pour des angles de débattement large et/ou pour les exigences du système d’alimentation et contrôle. En même temps cette invention permet de réduire le coût de production, augmenter la productivité, réduire les dimensions et la consommation. Brève description des figures L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : Vue schématique en perspective de système oscillant connu avec 2 moteurs linéaires (2 bobines et 2 aimants) sans adaptateur. Vue schématique en perspective de système oscillant connu avec 5 moteurs linéaires (5 bobines et 5 aimants) sans adaptateur. Vue schématique en perspective, selon l’invention, d’éléments d’un système modulaire : Cadre de support ; Adaptateur ; Bobine (en général élément fixe du moteur linéaire , peut-être un Aimant). Vue schématique en perspective, selon l’invention, d’un cadre de support avec trous et logements pour câbles/broches électriques (3 orientations possible). Vue schématique en perspective du "Pot" de bobine simple (Bobine représentée sans le fil). Vue schématique en perspective (coupe) du "Pot" de bobine avec collerette et broches électriques (Bobine représentée sans le fil). Vue schématique en perspective (coupe) du "Pot" de bobine avec "élément de fixation/centrage" (71) intégré. Vue schématique en perspective d’un "élément de fixation/centrage" composé d’une partie supérieure (81) "pion de centrage" pour "bobine" et une partie inférieure (82) "pion de centrage" pour "Adaptateur" et/ou "Cadre". Vue schématique d’un "élément de fixation/centrage" composé d’une partie supérieure (81) "pion de centrage" pour "bobine" et une partie inférieure (93) "Clips" pour "Adaptateur" et/ou "Cadre". Vue schématique en perspective, selon l’invention, d’un adaptateur avec trous. Vue schématique en perspective, selon l’invention, d’un adaptateur avec éléments de fixation/centrage. Vue schématique en perspective, selon l’invention, d’un adaptateur composé de plusieurs éléments. Vue schématique, selon l’invention, d’un adaptateur qui intègre 2 éléments de fixation/centrage afin de positionner l’élément fixe selon l’angle choisi. En même temps permets de choisir la position en X, Y et Z. Système modulaire pour adapter la position relative des composants d’un système électromécanique : élément fixe (33) ou et élément mobile (11), comprenant des moyens pour varier la position relative des éléments fixes par rapport au cadre de support sur les 3 axes X, Y, et Z en translation et rotation et des moyens pour orienter les câbles des bobines ou les éventuelles broches électriques des bobines dans le sens positif ou négatif de l’axe Z, comprenant un cadre de support ; un (ou plusieurs) adaptateur ; une (ou plusieurs) partie fixe du moteur linéaire, ou le système est de préférence de petites taille, encore plus préférablement pour actionner des systèmes vibrants comme des systèmes résonnants ou galvanométriques avec un ou plusieurs moteurs linéaires ou l’élément mobile du moteur linéaire étant solidarisé au cadre par un élément élastique (12) ou un mécanisme. Système modulaire selon la revendication 1 dans lequel le cadre (31) comporte au moins un trou afin de centrer et/ou fixer chaque adaptateur et/ou chaque élément fixe du moteur linéaire. Chaque trou peut être débouchant ou borgne ; avec ou sans lamage ; taraudé ou pas ; avec ou sans collerette. Système modulaire selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le cadre comporte un ou plusieurs logements (42) pour positionner les câbles de sortie ou les broches électriques (34) de l'élément fixe bobine quand elles sont orientées vers le cadre. Système modulaire selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins un élément fixe "Bobine" avec ou sans broches électriques peut être orienté vers le "Cadre" (31) ou vers le "la partie mobile" (11) du moteur linéaire. Système modulaire selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins un élément fixe comporte une collerette interne (61) qui facilite la fixation à l’adaptateur et/ou au cadre. Système modulaire selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins un adaptateur comporte un ou plusieurs trous qui peuvent être taraudés ou pas. La position des trous dans l’adaptateur permet de varier la position en X et Y. L’adaptateur (32) pouvant être utilisé seul ou superposé en combinaison avec d'autre (12) afin de varier la position selon l'axe Z d'au moins un élément fixe (33). Le trou pouvant être utilisé pour centrer/fixer l'élément fixe à l'adaptateur et/ou, au cadre. Le centrage/fixation au cadre peut être réalisé indépendamment du centrage/fixation à l’élément fixe. Système modulaire selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le centrage/fixation d’au moins un élément est réalisé avec un "élément de centrage/fixation" , particulièrement avec un "Élément fileté", ou Clips (91), ou "Pion de centrage" (81, 82) ou un élément (8), (9) combinaison de au moins deux de ce trois éléments. Système modulaire selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’adaptateur (32) intègre au moins un des éléments de centrage/fixation, particulièrement un "Élément fileté", ou Clips (91), ou "Pion de centrage" (81, 82) ou un élément (11) combinaison de au moins deux de ce trois éléments). Système modulaire selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins un élément fixe du moteur linéaire, par exemple une bobine (7) intègre un élément de centrage/fixation comme un "Élément fileté", ou Clips (91), ou "Pion de centrage" (81, 82) ou un élément combinaison de au moins deux de ce trois éléments. Système modulaire selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une dimension principale du système modulaire (3) est inférieure ou égale à 30 mm et préférablement inférieure à 20 mm.