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L'invention concerne un accouplement variable ou frein à fric- tion comportant au moins deux éléments d'accouplementdont l'un peut être déplacé par la force d'un aimant permanent afin d'être accouplé à l'autre élément .
On connait des accouplements qui sont mis en prise par l'excita- tion d'un électro-aimant. L'emploi d'électro-aimants pour la commande des accouplements et des freins présente d'une part l'avantage de simplifier considérablement la commande dudit accouplement o u frein. Il présente cependant l'inconvénient de rendre toujours nécessaire une source de courant, et de permettre le desserrage de l'accouplement ou du frein en cas d'inter- ruption du courant dans 1'électro-aimante
Les accouplements et les freins connus présentent en outre l'in- convénient de rendre nécessaire pour leur commande une force relativement importante ou une course relativement grandeo Pour cette raison, on a dé- jà proposé des freins dans lesquels le freinage est produit par des ressorts , et dans lesquels un électro-aimant est prévu pour desserrer le frein.
Ceci présente toutefois l'inconvénient que l'électro-aimant doit travailler, au moment du desserrage du frein, contre la force des ressorts, à travers en entrefer. Un électro-aimant puissant et par conséquent une source de courant relativement importante sont par suite nécessaireso
L'objet de la présente invention est un accouplement ou un frein qui peut être aisément manoeuvré sans nécessiter de source de cou- ' rant électrique, et dont le fonctionnement est indépendant des influences externes, telles que par exemple la coupure de l'amenée de courant, ou une défaillance de la source de courant, si bien que son fonctionnement est toujours sûro
L'accouplement ou le frein conforme à l'invention est caractéri- sé par un organe de commande,,
qui peut être déplacé perpendiculai - r e m e n t a u x 1 i g n e s d e f o r c e d'u champ m a g - nétique, et qui sert à faire varier le flux magnétique d'un aimant perma- nent. Le déplacement axial de l'élément d'accouplement est donc produit, conformément à l'invention, par la force d'un aimant permanent, qui peut être réglée par l'organe de commande mobile. Le déplacement de l'organe de commande perpendiculairement aux lignes de force peut être effectué par une force relativement faible. On arrive ainsi à pouvoir contrôler les forces magnétiques importantes nécessaires à l'accouplement ou au freinage par des forces mécaniques relativement faibles.
Les accouplements ou les freins mécaniques connus présentent en outre l'inconvénient de nécessiter un réglage lorsque les garnitures de friction s'usent. Cet inconvénient peut être évité dans le cas d'un accouplement ou d'un frein conforme à l'invention par!, la disposition sui- vante : les pièces perméables qui servent à guider les lignes de force magnétiques, et qui forment les surfaces de guidage pour l'organe de comman- de mobile, font saillie au-delà dudit organe de commande, de telle sorte que celui-ci peut être déplacé à l'intérieur de ces surfaces de guidage d'une quantité déterminée appropriée, correspondant au moins environ à l'usure possible des éléments de l'accouplement, et cela sans modifier sensible- ment le flux magnétique.
L'accouplement ou le frein conforme à l'invention peut donc être pourvu de moyens simples rendant le fonctionnement de l'orga- ne de commande indépendant de toute modification, due à l'usure, de la position des éléments de l'accouplement au moment de l'accouplement ou du freinage.
Dans une forme de réalisation de la présente invention, l'aimant
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permanent est monté de façon à pouvoir être déplacé dans les pièces aimanta- bles où se ferment ses lignes de force. Lorsque ledit aimant permanent est sorti hors de ces pièces perméables, perpendiculairement à ses lignes de force ,le champ magnétique qui provoque la liaison par frottement entre les éléments d'accouplement , disparaît, de telle sorte que l'accouple- ment ou le freinage cesse.
Dans une autre forme de réalisation de la présente invention, un anneau de court-circuit est disposé, de façon à pouvoir être déplacé axialement, dans l'élément de l'accouplement renfermant l'aimant perma- nent, et il sert à court-circuiter les lignes de force magnétiqueso Cet anneau permet de court-circuiter les lignes de force magnétiques de l'aimant permanent à l'intérieur de l'élément de l'accouplement qui ren- ferme ledit aimant permanent, si bien que ces lignes ne sont plus guidées dans les pièces perméables de l'autre élément de l'accouplement, d'où il récite un desserrage de l'accouplement ou du frein.
Dans une autre forme de réalisation de l'objet de l'invention, les pièces aimantables dans lesquelles se referment les lignes de force magnétiques sont constituées par des éléments mobiles en sens inverse.
Une pièce perméable mobile de ce type peut être réalisée de façon à con- stituer un organe interrupteur, dont le déplacement produit une coupure du flux magnétique, ce qui rend possible la commande de l'accouplement ou du frein par des forces mécaniques faibles, ainsi qu'on l'a décrit plus haut.
On obtient une réalisation particulièrement simple en donnant aux pièces perméables qui guident le flux magnétique une forme annulaire, et en les pourvoyant de surfaces cylindriques parallèles à l'axe de l'accouplement ou du frein, le long desquelles peuvent être déplacés des organes de commande annulaires. Ces organes de commande ne doivent être déplacés parallèlement à l'axe qu'au moment de la commande de l'accou- plement ou du freino
A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté sché- matiquement au dessin annexé plusieurs formes de réalisation de l'accouple- ment ou du frein conforme à l'invention.
La figure I est une coupe longitudinale d'un accouplement con- forme à l'invention, dans lequel l'aimant permanent est mobileo
La figure 2 est une coupe longitudinale d'un accouplement pour- vu d'une bague de court-circuit mobile et d'une bague de coupure également mobile.
La figure 3 représente un dispositif qui peut fonctionner en même temps comme frein et comme accouplement, et qui est pourvu de bagues de coupures mobiles.
L'accouplement représenté sur la figo 1 permet d'accoupler deux arbres 1 et 2. L'un des éléments 3 de l'accouplement est fixé sur l'arbre 1 au moyen de vis 4 et de clavettes engagées dans des rainures 4'. L'une des faces externes annulaires de l'élément 3 de l'accouplement est pourvue d'une garniture de friction 5. L'élément 3 de l'accouplement est réalisé de préférence en un matériau aimantable, et il présente un évidement annu- laire dans lequel est diposée une bague de fer doux 6 ayant une section en U.
Sur l'arbre 2 est monté un élément d'accouplement dont l'ensem- ble est désigné par le chiffre de référence 7, et qui présente un moyeu 8, qui est solidaire en rotation de cet arbre 2, mais qui peut être déplacé
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axialement sur ce même arbre. Sur la surface extérieure cylindrique du moy- eu 8 est fixé un logement pour un aimant permanent 12, ce logement étant constitué de deux bagues de fer doux concentriques 9 et 10, qui sont reliées entre elles par une bague non aimantable 11.L'aimant permanent annulaire 12 est aimanté radialement par rapport à l'axe de l'arbre 2, et il est mon- té de façon à pouvoir être déplacé parallèlement à cet arbre, de façon à pouvoir être sorti du logement 9, 10, 11 par des moyens qui ne sont pas représentés au dessin, et à pouvoir y être réintroduit.
Sur la surface ex- térieure cylindrique de la bague de fer doux externe 10 est montée une couronne 13, qui constitue l'organe de friction de l'élément 7 de l'accou- plement, et dont la face 13' vient au contact de la garniture de friction 5 de l'élément 3 au moment de l'accouplement.
Les bagues de fer doux 9 et 10 sont constituées .et montées de façon à être les prolongements directs des branches 6' de la bague 6 de l'élément 3, qui a une section en Uo Les bagues 9 et 10 viennent en re- gard desdites branches 6' de telle sorte que des faces adjacentes des ba- gues 9 et 10 et des branches 6' se touchent lorsque la face 13' de l'élé- ment 7 appuie contre la garniture de friction de l'élément 3. Lorsque l'ac- couplement est en prise il y a donc formation, pour les lignes de force de l'aimant permanent 12, d'un chemin pratiquement exempt d'entrefer.
Les bords des bagues 9 et 10 opposés aux branches 6' dépassent axialement l'aimant permanent 12 d'une longueur qui correspond à l'usure possible de la garni- ture de friction, si bien que c'est la force totale de l'aimant' qui s'exer- ce même lorsque les organes de commande, non représentés, ne l'enfoncent plus jusqu'au contact de la bague non magnétique 11 du logement 9, 11, 10.
Pour limiter le déplacement axial de l'élément 7 de l'accouple- ment, l'arbre 2 est pourvu d'une bague d'arrêt 14. On peut aussi prévoir des ressorts, non représertés sur le dessin, qui poussent l'élément 7 de l'accou- plement contre la bague' d'arrêt 14. Ces ressorts peuvent être très faibles, car ils n'ont à surmonter que la rémanence des pièces en fer doux 9,10 et 60 On peut aussi cependant renoncer absolument à ces ressorts.
Au moment de l'accouplement, 1 aimant permanent annulaire 12 est poussé dans le logement formé par les pièces en fer doux 9 et 10 et par la bague 11. Ses lignes de force magnétiques se referment alors à travers les pièces en fer doux 9 et 10 et la bague en fer doux 60 Les bagues de fer doux 9 et 10 sont attirées contre la bague de fer doux 6 par les forces magnétiques ainsi produiteso En même temps, l'ensemble de l'élément 7 de l'accouplement est déplacé axialement sur l'arbre 2, jusqu'à ce que la face 13' de l'élément 7 touche la garniture de friction 5 de l'élément 3 et que l'accouplement soit ainsi en prise. Au moment du débrayage de l'accouple- ment, il suffit de sortir l'aimant permanent annulaire 12 de son logement 9, 10, 11.
Ceci supprime le champ magnétique dans les bagues de fer doux 9, 10, 6, ainsi, par suite, que 1 attraction entre les deux éléments de l'ac- couplemnt. Il subsiste au plus entre ces deux éléments une force d'attrac- tion pratiquement insignifiante, qui est due à la rémanence des .bagues de fer doux. Cette force ne suffit cependant pas pour produire une liaison par friction entre la surface 13' et la garniture 5, si bien que l'accouple- ment est débrayé par l'extraction de l'aimant permanent annulaireo Si l'on prévoit en outre des ressorts, comme on l'a indiqué ci-dessus, l'élément 7 de l'acoupolement est poussé contre la bague d'arrêt 14 par la force de ces ressorts, et l'on supprime totalement le contact entre les surfaces de friction en regard.
La figure 2 représente un autre exemple de réalisation de l'ob- jet de l'invention. Les éléments de cette forme de réalisation qui corres- pondent à des éléments de la forme de réalisation représentée sur la figure l,
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ont été repérés par des chiffres de référence qui ont été augmentés de 100 par rapport aux chiffres de référence correspondants de la figure l. Les arbres :ci accoupler sont par suite repérés 101 et 102, les éléments corres- pondants de l'accouplement, considérés dans leur ensemble, portant les ré- férences 103 et 107.
L'élément 107 comprend également un moyeu 108, deux bagues de fer doux 109 et 110, entre lesquelles est disposé un aimant per- manent annulaire 112, solidaire de ces bagues de fer doux, et une couronne de friction-113, pourvue d'une surface de friction 113'. Contrairement à l'élément 7 de la figure 1 , l'élément 107 comporte un aimant permanent annulaire 112 qui n'est pas mobile , mais constitue un élément actif de cet élément 107.Les deux bagues de fer doux 109 et 110 forment, comme sur la figure 1, un logement annulaire 115 pour une bague de fer doux 116, qui peut être déplacée sur la surface extérieure cylindrique du moyeu 108 et de la bague 109.
Comme l'aimant permanent 12, l'aimant permanent 112 est aussi aimanté radialement par rapport à l'axe de l'arbre 102, de telle sorte que les lignes de force dudit aimant sont gpidées par les bagues de fer doux 109 et 110 suivant la ligne en traits interrompus. Dans le cas où 1''aimant permanent annulaire 112 est en un matériau qui ne convient pas pour un élément actif soumis à des contraintes statiques, les bagues 109 et 110 peuvent être assemblées par une bague 111' en un matériau non mag- nétique.
Comme l'élément 107, l'élément 103 comprend également un moyeu 117, deux bagues de fer doux concentriques 118 et 119 qui peuvent être as- semblées au moyen d'une bague non magnétique 111. Sur la surface extérieure cylindrique de la bague 119 en fer doux est fixée une couronne 120, qui porte une garniture de friction 105.
Les deux bagues de fer doux 118 et 119 forment avec la bague non magnétique 111 un logement, homologue du logement 115, et destiné à recevoir une bague de fer doux 121, qui peut être déplacée sur la surface cylindrique externe du moyeu 117 et de la bague de fer doux 118. Les ba- gues de fer doux 118 et 119 sont disposées par rapport aux bagues de fer doux 109 et 110 de l'élément 107 de façon à ce que leurs faces tournées vers l'élément 107 touchent les faces correspondantes des bagues 109 et 110, lorsque la surface de friction 113' de l'élément 107 est poussée con- tre la garniture de friction 105 de l'élément 103 de l'accouplement.
Pour concentrer les lignes de force magnétiques dans les bagues de fer doux, les pièces 108, 113, 117 et 120 sont réalisées en un matériau non aimantable. Comme dans l'exemple de réalisation de la figure 1, l'élé- ment 103 de l'accouplement est assemblé avec l'arbre 101 par une vis 104 et un clavetage 104', tandis que le déplacement axial de l'élément 107 sur l'arbre 102 est limité par une bague d'arrêt 114.
La forme de réalisation représentée à la figure 2 offre deux possibilités différentes pour la commande de l'accouplement, qui peuvent être employées séparément ou concurremmento Lorsque les bagues 116 et 121 sont dans la position représentée sur la figure 2, les lignes de force magnétiques de l'aimant permanent 112 traversent les bagues 110, 119, 121, 118 et 109, comme l'indique la ligne en traits interrompus 122.
Il en ré- sulte une attraction de l'élément 107 contre l'élément 1030 Il est alors possible de débrayer l'accouplement en poussant la bague 116 dans le loge- ment 115. Ladite bague 116 court-circuite alors les lignes de force magné- tiques de l'aimant permanent 112 placé dans l'élément 107, si bien que, pra- tiquement, aucune ligne de force ne parvient plus dans les bagues dé fer doux 118 et 119. et que l'attraction entre les deux éléments 103 et 107 cesse.
On peut cependant obtenir le même résultat en poussant la bague 121 dans la direction de la flèche 123, de façon à la faire sortir de l'espace
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annulaire compris entre les bagues de fer doux 118 et 119, et à couper ain- si le flux magnétiqueo On parvient à supprimer d'une façon particulièrement efficace l'attraction entre les deux éléments de l'accouplement en déplà- çant simultanément les deux bagues 116 et 121 dans la direction de la flè- che 123.Comme on peut le voir sur la figure 2, le déplacement de ces deux pièces a lieu perpendiculairement aux lignes de force magnétiques, si bien qu'il ne nécessite qu'un force relativement faible.
La figure 3 représente un dispositif qui fonctionne aussi bien comme frein que comme accoplement. Les chiffres de référence des éléments de ce dispositif qui correspondent à des éléments représentés sur la figu- re 1 sont augmentés de 200, tandis que les chiffres de référence des élé- ments qui correspondent à certains éléments de la forme de réalisation de la figure 2, le sont de 100.
Un élément d'accouplement, dont l'ensemble est repéré par 207, est monté sur un arbre 202 de façon à en être solidaire en rotation, mais à pouvoir être déplacé axialement sur lui.D'un côté de cet élément 207 est monté, sur l'arbre 202, un élément d'accouplement, repéré dans son ensemble par 203, qui peut tourner sur cet arbre 202, mais est immobilisé axialement par rapport à lui, et qui est solidaire d'un pignon d'entraînement 2250 De l'autre côté de l'élément 207 est monté un élément d'accouplement, dont l'ensemble est repéré par 303, qui est fixé rigidement par exemple au bâti de la machine, et qui' sert d'organe de freinage.L'élé- ment 203 est constitué par un moyeu 217 et par deux bagues de fer doux 218 et 219,
qui sont assemblées par une bague non magnétique 2110
Sur la surface cylindrique externe de la bague de fer doux 219 est montée une couronne 220 pourvue d'une garniture de friction 205. Dans un logement formé par les bagues de fer doux 218 et 219 et par la bague non magnétique 211 est montée une bague de fer doux 221, qui peut être dé- placée axialement sur la surface cylindrique externe de la bague 218 et du moyeu 2170
L'élément 303 de l'accouplement qui 3ert de mâchoire de frein est également constitué, de façon analogue, par une pièce centrale 317, solidaire par exemple du bâti de la machine, par deux bagues de fer doux 318 et 319, qui sont assemblées par une bague non magnétique 311, et par une couronne 320, dont la face tournée vers l'élément 207 porte une garni- ture dé friction 2050 Dans ce cas également,
les bagues de fer doux 318, 319 forment avec la bague non magnétique 311 un logement pour une bague 321, mobile axialemento
L'élément 207 est constitué par un moyeu 208, par deux bagues de fer doux 209 et 210, qui sont assemblées par un aimant permanent annu- laire 212, et par une couronne de friction 213, comportant deux surfaces de friction 213' et 213"o Les bagues de fer doux concentriques 209 et 210, 218 et 21,9, 318 et 319 des trois éléments 207, 203 et 303, sont disposées de façonà êtredeans le prolongement direct les unes des autresLeurs faces en regard sont placées de façon à se toucher lorsque les surfaces de friction homologues des différents éléments de l'accouplement sont pressées les unes contre les autres.
Lorsque les bagues de fer doux mobiles 221 et 321 sont dans la position représentée sur la figure 3, les lignes de force de l'aimant per- manent 212 se ferment à travers les bagues 210, 319, 321, 318 et 209, donc à travers l'élément 303, si bien que l'élément 207 est attiré contre l'élé- ment 3030 L'élément 207, ainsi donc que l'arbre 202, sont par suite freinés. Si l'é- lément 203 est entraîné, dans ce cas, par un moteur, non représenté au des- sin, par l'intermédiaire du pignon d'entraînement 225, l'élément 203 de
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l'accouplement tourne librement autour de l'arbre 202, sans toutefois en- trainer celui-ci.
Lorsque les deux bagues de fer doux 221 et 321 sont poussées dans la direction de la flèche 223, le flux magnétique à travers l'élément 303 est coupé, et il se ferme par les bagues 219,221 et 218, à travers l'élément 203. Il en résulte une attraction de l'élément 207 vers l'élément 203, ainsi donc que l'accouplement de ces deux éléments. L'arbre 202 tour- ne alors avec l'élément 2030
La forme de réalisation représentée sur la figure 3 peut être également modifiée de façon telle que les aimants permanents servant soit de bague mobile soit de bague d'assemblage entre les bagues de fer doux, sont disposés dans les éléments 203 et 303, tandis que les bagues de fer doux 209 et 210 forment une seule pièce dans l'élément 207.
Le dispositif dont plusieurs formes de réalisation viennent d'être décrites peut être employé de la même façon pour les embrayages à disques.
Toutes les formes de réalisation de l'objet de l'invention peuvent être aussi munies d'aimants permanents à aimantation axiale, dont les parties perméables doivent alors avoir une constitution appropriée.
Comme matériau pour les aimants permanents on utilise de pré- férence un matériau céramique à base de polyoxydes de fer, de barium ou d' autres métaux , car le champ coercitif particulièrement élevé de ces ai- mants présente un intérêt particulier pour l'objet de la présente invention, afin d'éviter la désaimantation de l'aimant permanent lors des coupures du flux magnétique.
Les exemples de réalisation qui viennent d'être décrits ont été représentés d'une façon simplifiée et schématique sur le dessin annexé. Dans la réalisation pratique par exemple de l'accouplement représenté sur la fi- gure 1, on prévoit en outre dans l'élement 7 de l'accouplement, un blindage pour l'aimant permanent annulaire mobile 12, qui n'a pas été représenté sur ce dessin, et dans lequel l'anneau 12 est poussé lorsqu'on le sort du loge- ment 9, 10, 11. On évite ainsi la désaimantation de l'aimant annulaire 12 lorsque l'accouplement est débrayé, et l'on supprime les champs de disper- sion sortant de cet aimante
Dans les formes de réalisation représentées au dessin annexé, l'organe de commande est mobile axialement, mais ceci n'est qu'une forme de réalisation particulière.
On peut aussi concevoir que cet organe de commande présente un autre degré de liberté, par exemple qu'il peut tour- ner autour de l'arbre 20 Ceci peut être réalisé par exemple en divisant chacune des bagues de fer doux 9 et 10 représentées sur la figure 1, suivant un plan de l'élément 7 perpendiculaire à l'arbre 2, en deux éléments de bagues qui peuvent tour- ner l'un par rapport à l'autre, et qui ne peuvent se toucher que par des saillies réparties de façon régulièreo On peut y parvenir par exemple en donnant aux bords en regard de ces éléments de bagues la forme approxima- tive d'une denture, dont les dents ne seraient pas pointues mais se termi- neraient par des surfaces perpendiculaires à l'arbre 2.
Les éléments de bagues tournés vers l'élément 3 de l'accouplement sont assemblés mécani- quement, comme on l'a représenté sur la figure 1, par une bague non magné- tique 11, tandis que les autres éléments de bagues le sont par l'aimant permanent annulaire 12, et sont montés avec celui-ci dans l'élément 7 de l'accouplement de façon à pouvoir tourner autour de l'arbre 2.
Lorsque les éléments de bagues renfermant l'aimant permanent 12 sont tour-
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nés par rapport à ceux renfermant la bague 11 de façon que les extrémités des dents de ces éléments de bagues sont en contact, les lignes de force magnétiques peuvent se refermer à travers la bague de fer doux 6 de l'élé- ment 3 de l'accouplement. Lorsque l'on tourne les éléments de bagues renfer- mant l'aimant permanent 12 de façon à ce que les extrémités des dents de ces éléments de bagues viennent en regard des creux des dents des éléments de bagues réunis à la bague 11, le flux magnétique est coupé.
Pour réaliser une blindage de l'aimant permanent annulaire 12 lorsque l'accouplement est débrayé, on peut disposer un anneau de court- circuit approprié de l'autre côté des éléments de bagues renfermant ledit aimant permanent annulaire 120 Les bords en regard des éléments de bagues renfermant l'aimant permanent annulaire 12 et de la bague de court-cir- cuit peuvent présenter également des dents de la façon décrite ci-dessus, de telle sorte que les extrémités de ces dents soient en face les unes des autres lorsque l'accouplement est débrayé et inversemento
Suivant une variante de cette dernière forme de réalisation, l'aimant annulaire est constitué par différents segments séparés par des parties non magnétiques, et qui sont reliés à des pièces de fer doux appro- priées, également séparées les unes des autres, si bien que,
en faisant tour- ner cet anneau, on peut amener les pièces de fer doux soit au oontact des éléments de fer doux d'une bague présentant une structure alternée analogue, soit au contact des éléments non magnétiques de cette même bague, qui sont intercalés entre ses éléments de fer doux.
REVENDICATIONS.
Ayant ainsi décrit notre invention et nous réservant d'y appor- ter tous perfectionnements ou modifications qui nous paraîtraient néces- saires, nous revendiquons comme notre propriété exclusive et privative :
1 - Accouplement variable ou frein à friction comportant au moins deux éléments d'accouplement, dont l'un peut être déplacé par la for- ce d'un aimant permanent afin d'être accouplé à 1 autre élément, oaraoté- risé par au moins un organe de commande, qui peut être déplacé perpendicu- lairement aux lignes de force du champ magnétique de façon à faire varier le flux magnétique de l'aimant permanento
2 - Accouplement variable ou frein à friction suivant 1,
carac- térisé par le fait que les pièces perméables qui servent à guider les lig- nes de force magnétiques et qui forment les surfaces de guidage pour l'or- gane de commande mobile, font saillie au-delà dudit organe de commande, de façon à pouvoir *placer celui-ci sur ces surfaces de guidage d'une quan- tité déterminée correspondant au moins à peu près à l'usure possible des éléments de l'accouplement, sans modifier de façon importante le flux mag- nétique.
3 - Accouplement variable ou frein à friction suivant 1 et 2, caractérisé par le fait que l'aimant permanent est monté de façon à pouvoir se déplacer par rapport aux pièces aimantables où se ferment ses lignes de force.
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