EP0272164A2 - Bistable-polarised electromagnet - Google Patents

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EP0272164A2
EP0272164A2 EP87402356A EP87402356A EP0272164A2 EP 0272164 A2 EP0272164 A2 EP 0272164A2 EP 87402356 A EP87402356 A EP 87402356A EP 87402356 A EP87402356 A EP 87402356A EP 0272164 A2 EP0272164 A2 EP 0272164A2
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EP
European Patent Office
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armature
fixed
electromagnet
circuit
air gaps
Prior art date
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EP87402356A
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German (de)
French (fr)
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EP0272164A3 (en
EP0272164B1 (en
Inventor
Christian Bataille
Michel Lauraire
Elie Belbel
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Telemecanique SA
Original Assignee
La Telemecanique Electrique SA
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Publication of EP0272164A2 publication Critical patent/EP0272164A2/en
Publication of EP0272164A3 publication Critical patent/EP0272164A3/en
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    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1638Armatures not entering the winding
    • H01F7/1646Armatures or stationary parts of magnetic circuit having permanent magnet
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00Electromagnetic relays
    • H01H51/22Polarised relays
    • H01H51/2209Polarised relays with rectilinearly movable armature
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    • H01H51/2209Polarised relays with rectilinearly movable armature
    • H01H2051/2218Polarised relays with rectilinearly movable armature having at least one movable permanent magnet

Definitions

  • the invention relates to a bi-stable polarized electromagnet comprising a fixed magnetizable circuit which is excited by an associated coil in which an electric current flows according to one of two possible polarities, and a movable armature having a permanent magnet on both sides. opposite poles from which two respective pole pieces are connected, this armature being able to move longitudinally between two positions for each of which these pole pieces cooperate with distinct portions of the fixed circuit by means of two air gaps placed in series, one of which at least is variable.
  • Such electromagnets which are widely used in industrial installations and automation systems, for example to reduce energy consumption or to ensure that circuits maintain their state in the event of failure of the power sources, can be illustrated for example by French Patent No. 2,358,006 in which the two variable air gaps are placed in series and evolve simultaneously, while in each of the two stable states, the flux of the permanent magnet closes on a magnetic reluctance circuit negligible.
  • the replacement of a coil is not easy due to the presence of protruding pole pieces.
  • DE-A-3 768 describes a polarized electromagnet comprising a polarized moving part devoid of polar extensions, and having two sliding gaps of constant thickness. No magnetically stable position is conferred on this moving part, which moreover requires for its movements the presence of two symmetrical magnetizable systems, therefore of two coils.
  • the moving part which has no variable air gap, is only subjected to weak tangential components of forces of attraction or repulsion developing perpendicular to the direction of movement; a limit to movement is only given by the meeting of feet associated with the ends of openings.
  • the electromagnet according to EP-A-179 911 in the embodiment of Figure 5, has a single coil (11) to cause the excitation of a fixed magnetic circuit (17) having a gap of variable thickness (13) and a flow closing air gap (15) of constant thickness, to cause the displacement of a movable armature constituted by a permanent magnet (46) and by two opposite pole pieces (45) .
  • the longitudinal arrangement of the polarization of the magnet requires the use of transverse pole pieces of which only the edges cooperate with the fixed circuit, so that the corresponding reluctances are high.
  • the orientation of the permanent magnets is transverse, but no pole piece is associated with the permanent magnet in order to reduce the reluctance of the air gap of constant thickness.
  • the presence of a residual air gap prevents the development of a holding flow, while no information is given on the location of the guide means.
  • the invention therefore proposes to provide an electromagnet having the general constitution mentioned above and in which measures will be taken, on the one hand, to reduce the volume of the coil and, on the other hand, to avoid difficulties techniques which arise when it is necessary to obtain the simultaneous closure of two air gaps not being in the same plane; moreover, the invention also aims to conserve the benefit which results in a known manner from the use of the same magnets to stabilize the armature in its two extreme positions.
  • the subject of the invention is a polarized bistable electromagnet having a fixed magnetizable circuit excited by a winding so as to give opposite magnetic polarizations to two pieces of this circuit placed facing each other, and a movable armature which comprises a permanent magnet whose internal flow circulates parallel to these parts and which moves between these two parts so as to present a working air gap of variable thickness, and a sliding closing air gap of substantially constant thickness, placed in series with the first, characterized in than the closing air gap, which has a low reluctance imparted by a first pole piece integral with the magnet, is disposed in the vicinity of means for guiding the armature, this first pole piece, as well as a second pole piece integral with said magnet used to channel a holding flux in each of the two stable positions.
  • the invention relates to embodiments which make it possible either to reduce the reluctance of the air gaps, the value of which is by construction substantially constant, or to present forms of magnetizable circuits requiring only the application of a number of reduced ampere-turns, or else of producing the electromagnet in forms capable of reducing the parasitic attraction forces which develop between the two neighboring areas of thin air gaps.
  • a movable frame 2 is guided longitudinally along a slide 18 appearing to a housing 19 along longitudinal directions F and G.
  • This armature shown in this figure in an unstable intermediate position - III -, comprises a permanent magnet 3 having transversely opposite pole faces 4 respectively 5, which are respectively connected to magnetizable pole pieces 7 and 6; the pole piece 6 itself comprises two opposite extensions 6 a , 6 b , one of which 6 a cooperates through a constant air gap 10 whose reluctance with a first branch 28 of a fixed magnetizable circuit 13 having a second branch 26 is weak and substantially constant when the armature moves.
  • variable air gap 9 Between one end 12 of the branch 29 and the pole piece 7 is a variable air gap 9 whose reluctance varies according to the position of the frame.
  • the second extension 6b cooperates with an air gap 24 whose reluctance is low and substantially constant, with one end 26 of a second fixed magnetizable part 25; this second magnetizable part has, moreover, another end 27 which is placed opposite the pole piece 7, and is separated from the latter by a gap 23 whose reluctance varies according to the longitudinal position of the frame.
  • each pair comprises, on the one hand, an air gap of variable reluctance 9 respectively 23 and, on the other hand, an air gap 10 respectively 24 of low and substantially constant reluctance.
  • the air gaps 10 and 24 are established by surfaces close to and parallel to the direction - F, G -.
  • one or more elastic members acting in direction F or G can be associated with the reinforcement, these members will not be involved in the balance of forces exerted thereon. , when opposite excitations are communicated to the coil and to the circuits thanks to the flow in one direction or the other of a current in the latter.
  • FIGS. 1, 2 and 3 which include circuits in solid lines to represent the flux ⁇ B developed by the coil, and circuits in dashed lines to represent those ⁇ a , ⁇ a1 , ⁇ a2 which are developed by the permanent magnet.
  • the flux ⁇ a of the magnet closes through the pole piece 7, the branch 29, the core 30, the branch 28, the air gap 10 of low reluctance, the extension 6b and the pole piece 6, because the pieces 7 and 12 are practically in contact and a force of attraction applies the armature against the circuit fixed 13; a small leakage flow ⁇ f1 also closes through the fixed part 25.
  • the flux of the magnet is divided into two fluxes ⁇ a1 , ⁇ a2 , flowing respectively in the fixed circuit 13 and in the fixed circuit 25, so that the motor actions in direction F and in direction G developed by this magnet, are equal and of opposite direction.
  • the return of the armature from the - II - position to the - I - original position is also effected by means of a short-term excitation of the coil which is then traversed by a current in the opposite direction to the previous one.
  • the U shape given here to the cylinder head 13 makes it possible to replace the coil 14 by relative displacements of direction F and G thereof.
  • the sliding air gaps of low reluctance previously referenced 10 and 24 are no longer present and the pole piece or expansion 39 of the armature 31 is associated by a single air gap E of low reluctance with a magnetizable cross-member 33 which longitudinally connects the branch 34 of the fixed magnetizable circuit 35 associated with the coil 36, with the second fixed part 37.
  • the movable frame 32 can be guided longitudinally in direction F and G in the housing, by virtue of a slide of the housing 39 shown diagrammatically at 38 of the housing.
  • This embodiment is interesting insofar as it allows a reduction in the mass of the armature by requiring only one air gap of low reluctance E; however, the latter combines the functions of the two preceding air gaps, as shown by the dotted line dividing the flux of the magnet into two flows ⁇ a1 and ⁇ a2 flowing through two neighboring air gaps e 1 and e 2 .
  • the means used to operate the longitudinal guide of the armature must take into account the existence of transverse forces of attraction which develop between the magnetizable parts separated by the sliding air gaps. 10, 24 on the one hand and E on the other; these parasitic lateral forces generate additional friction. Furthermore, disassembly of the coil 36 is not directly possible, unless the cylinder head 35 has a pole piece 35 a which can be separated from the branch 34.
  • One of the means that can be used to very substantially reduce these parasitic lateral forces in an embodiment 1 a consists in passing through the extensions 6 a , 6 b two openings 41, 42 of sections analogs which will be arranged in a leg 28 a of the fixed circuit 13 a and respectively in the end 26 a of the fixed part 25 a .
  • the pole piece 32 a of the armature 31 a is provided with an opening 43 surrounding with a low reluctance air gap E 1 a crosspiece 33 a of similar section.
  • the electromagnets advantageously take the form of magnets tisables where the attraction forces are balanced simultaneously as well as an efficient and economical guidance.
  • the axis of symmetry XX ⁇ , respectively YY ⁇ passes substantially through the pole piece 6 or respectively crosspiece 33, described previously, and the coils 51 respectively 61 are housed in annular cavities 52 respectively 62 concentric with XX ⁇ , respectively YY ⁇ .
  • the reinforcements 53 respectively 63 use here permanent magnets 54 respectively 64, having, for example, annular shapes visible in FIG. 14.
  • a common advantage of embodiments 50, 60, 70, 80 is that they make it possible to easily change the coils 51, 62, 71, 81 thanks to the presence of removable bottoms 55, 65, 72, 82 and respectively covers 56, 66 placed in accessible regions of housings 57, 67, 73, 83 shaped to keep the other fixed and non-removable parts.
  • one of the attraction air gaps which has been moved away from the permanent magnet 100 has also been moved towards the bottom 99 of the fixed part 97.
  • the movable armatures, such as 101, respectively 103 take the form of discs as is the case in FIGS. 8 to 13, it is possible to use either a single permanent magnet 102 having an annular shape, see FIG. 14, or again a multiplicity of permanent magnets which are fitted in cells such as 104, respectively 105 and which can take circular shapes 106 or respectively rectangular 107; in all cases shown here, the magnetization axes are radial.
  • magnets mobile armatures having forms of revolution, other non-radial magnetization directions.
  • the reinforcements 110 respectively 111 use the same type of annular magnet 112 in which the proportion of the height relative to the average diameter has been increased and where the direction of the magnetization NS is parallel to the axis of revolution KK ⁇ .
  • Massive pole pieces 113, 114 which can be associated with each of the magnetic poles along the external and internal surfaces of the magnet, see FIG. 16, lead here to operate an axial offset - d - of the sliding air gaps.
  • turned or stamped pole pieces 115, respectively 116 are associated with the permanent magnet 112 by means of narrowing respectively widening of their average diameters so that the sliding gaps are here arranged by a transverse mean plane MM ⁇ which is substantially the same as that of the magnet.
  • Comparable arrangements can naturally be chosen when the movable armatures do not assume a form of revolution, as is done in FIGS. 1 to 7.

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Abstract

Electro-aimant polarisé bi-stable comprenant une armature mobile (2) comportant un aimant permanent (3) et des pièces polaires (7) respectivement (6), qui coopèrent avec une culasse fixe (13, 25) grâce à deux paires d'entrefers (8) respectivement (22), pour chacune desquelles l'une est variable, tandis que l'autre est sensiblement constant. Cet electro-aimant qui peut prendre des formes asymétriques ou symétriques de révolution permet notamment d'effectuer des remplacements aisés de la bobine d'excitation (14).Bi-stable polarized electromagnet comprising a movable armature (2) comprising a permanent magnet (3) and pole pieces (7) respectively (6), which cooperate with a fixed yoke (13, 25) thanks to two pairs of air gaps (8) respectively (22), for each of which one is variable, while the other is substantially constant. This electromagnet which can take asymmetrical or symmetrical forms of revolution makes it possible in particular to carry out easy replacements of the excitation coil (14).

Description

L'invention concerne un électro-aimant polarisé bi-stable comprenant un circuit magnétisable fixe qui est excité par un bobinage associé dans lequel circule un courant électri­que selon l'une de deux polarités possibles, et une armature mobile présentant un aimant permanent aux deux faces polai­res opposées duquel sont reliées deux pièces polaires respectives, cette armature étant apte à se déplacer longi­tudinalement entre deux positions pour chacune desquelles ces pièces polaires coopèrent avec des portions distinctes du circuit fixe par l'intermédiare de deux entrefers placés en série, dont l'un au moins est variable.The invention relates to a bi-stable polarized electromagnet comprising a fixed magnetizable circuit which is excited by an associated coil in which an electric current flows according to one of two possible polarities, and a movable armature having a permanent magnet on both sides. opposite poles from which two respective pole pieces are connected, this armature being able to move longitudinally between two positions for each of which these pole pieces cooperate with distinct portions of the fixed circuit by means of two air gaps placed in series, one of which at least is variable.

De tels électro-aimants qui sont largement utilisés dans les installations industrielles et systèmes d'automatisme, par exemple pour réduire la consommation d'énergie ou pour assu­rer aux circuits la conservation de leur état en cas de défaillance des sources d'alimentation, peuvent être illus­trés par exemple par le brevet français N° 2 358 006 dans lequel les deux entrefers variables sont placés en série et évoluent simultanément, tandis que dans chacun des deux états stables, le flux de l'aimant permanent se referme sur un circuit magnétique de réluctance négligeable. Dans un tel électro-aimant le remplacement d'une bobine n'est pas aisé en raison de la présence de pièces polaires débordantes.Such electromagnets which are widely used in industrial installations and automation systems, for example to reduce energy consumption or to ensure that circuits maintain their state in the event of failure of the power sources, can be illustrated for example by French Patent No. 2,358,006 in which the two variable air gaps are placed in series and evolve simultaneously, while in each of the two stable states, the flux of the permanent magnet closes on a magnetic reluctance circuit negligible. In such an electromagnet the replacement of a coil is not easy due to the presence of protruding pole pieces.

Par ailleurs, la présence de deux entrefers placés en série nécessite que la bobine développe un nombre d'ampère-tours suffisamment élevé pour s'opposer au flux développé par l'aimant, tout en permettant sa circulation à travers deux réluctances placées en série ; dans cet appareil connu, on rencontre en outre une certaine difficulté technique pour qu'une application simultanée des pièces polaires sur le circuit magnétique, soit bien opérée, en raison de la distance qui les sépare.Furthermore, the presence of two air gaps placed in series requires that the coil develops a sufficiently high number of ampere-turns to oppose the flux developed by the magnet, while allowing its circulation through two reluctances placed in series; in this known device, there is also a certain technical difficulty for a simultaneous application of the pole pieces to the magnetic circuit, to be properly performed, due to the distance which separates them.

DE-A-3 768 décrit un électro-aimant polarisé comportant une pièce mobile polarisée dépourvue de prolongements polai­res, et présentant deux entrefers coulissants d'épaisseur constante. Aucune position magnétiquement stable n'est conférée à cette pièce mobile, qui nécessite par ailleurs pour ses déplacements la présence de deux systèmes magnéti­sables symétriques, donc de deux bobinages. La pièce mobile, qui ne possède aucun entrefer variable, n'est soumise qu'à de faibles composantes tangentielles de forces d'attraction ou de répulsion se développant perpendiculairement au sens du déplacement ; une limite au mouvement n'est donnée que par la rencontre de pieds associés avec les extrémités d'ouvertures.DE-A-3 768 describes a polarized electromagnet comprising a polarized moving part devoid of polar extensions, and having two sliding gaps of constant thickness. No magnetically stable position is conferred on this moving part, which moreover requires for its movements the presence of two symmetrical magnetizable systems, therefore of two coils. The moving part, which has no variable air gap, is only subjected to weak tangential components of forces of attraction or repulsion developing perpendicular to the direction of movement; a limit to movement is only given by the meeting of feet associated with the ends of openings.

L'électro-aimant selon la demande EP-A-179 911, dans le mode d'exécution de la figure 5, possède une seule bobine (11) pour provoquer l'excitation d'un circuit magnétique fixe (17) ayant un entrefer de travail d'épaisseur variable (13) et un entrefer de fermeture de flux (15) d'épaisseur cons­tante, pour provoquer les déplacements d'une armature mobile constituée par un aimant permanent (46) et par deux pièces polaires opposées (45).The electromagnet according to EP-A-179 911, in the embodiment of Figure 5, has a single coil (11) to cause the excitation of a fixed magnetic circuit (17) having a gap of variable thickness (13) and a flow closing air gap (15) of constant thickness, to cause the displacement of a movable armature constituted by a permanent magnet (46) and by two opposite pole pieces (45) .

Dans la structure décrite, la disposition longitudinale de la polarisation de l'aimant oblige à mettre en oeuvre des pièces polaires transversales dont seules les tranches coopèrent avec le circuit fixe, de sorte que les réluctances correspondantes sont importantes.In the structure described, the longitudinal arrangement of the polarization of the magnet requires the use of transverse pole pieces of which only the edges cooperate with the fixed circuit, so that the corresponding reluctances are high.

D'autre part, les flux développés par l'aimant permanent dans chacune des deux positions extrêmes de l'armature (figures 5a et 5b) sont en grande partie magnétiquement court-circuités par la présence de paires d'entrefers qui, dans ces positions, ne concourent pas au maintien des posi­tions stables. Aucum guidage de l'armature mobile n'est décrit.On the other hand, the fluxes developed by the permanent magnet in each of the two extreme positions of the armature (Figures 5a and 5b) are largely magnetically short-circuited by the presence of pairs of air gaps which, in these positions , do not contribute to maintaining stable positions. No guidance of the movable frame is described.

Dans le mode d'exécution de la figure 3, l'orientation des aimants permanents est transversale, mais aucune pièce polaire n'est associée à l'aimant permanent en vue de rédui­re la réluctance de l'entrefer d'épaisseur constante. Dans chacune des deux positions stables, la présence d'une entre­fer résiduel empêche le développement d'un flux de maintien, tandis qu'aucune information n'est donnée sur la localisa­tion des moyens de guidage.In the embodiment of Figure 3, the orientation of the permanent magnets is transverse, but no pole piece is associated with the permanent magnet in order to reduce the reluctance of the air gap of constant thickness. In each of the two stable positions, the presence of a residual air gap prevents the development of a holding flow, while no information is given on the location of the guide means.

L'invention se propose, par suite, de fournir un électro­aimant présentant la constitution générale mentionnée ci­dessus et dans lequel des mesures seront prises, d'une part, pour réduire le volume de la bobine et, d'autre part, pour écarter les difficultés techniques qui se présentent lorsque l'on doit obtenir la fermeture simultanée de deux entrefers ne se trouvant pas dans un même plan ; par ailleurs, l'invention vise également la conservation du bénéfice qui résulte de façon connue de l'utilisation de mêmes aimants pour stabiliser l'armature dans ses deux positions extrêmes.The invention therefore proposes to provide an electromagnet having the general constitution mentioned above and in which measures will be taken, on the one hand, to reduce the volume of the coil and, on the other hand, to avoid difficulties techniques which arise when it is necessary to obtain the simultaneous closure of two air gaps not being in the same plane; moreover, the invention also aims to conserve the benefit which results in a known manner from the use of the same magnets to stabilize the armature in its two extreme positions.

L'invention a pour objet un électro-aimant polarisé bi­stable ayant un circuit magnétisable fixe excité par un bobinage de façon à donner des polarisations magnétiques opposées à deux pièces de ce circuit placées en regard, et une armature mobile qui comprend un aimant permanent dont le flux interne circule parallèlement à ces pièces et qui se déplace entre ces deux pièces de façon à présenter un entre­fer de travail d'épaisseur variable, et un entrefer de fermeture coulissant d'épaisseur sensiblement constante, placé en série avec le premier, caractérisé en ce que l'entrefer de fermeture, qui possède une faible réluctance conférée par une première pièce polaire solidaire de l'aimant, est disposé au voisinage de moyens de guidage de l'armature, cette première pièce polaire, ainsi qu'une seconde pièce polaire solidaire dudit aimant servant à canaliser un flux de maintien dans chacune des deux posi­tions stables.The subject of the invention is a polarized bistable electromagnet having a fixed magnetizable circuit excited by a winding so as to give opposite magnetic polarizations to two pieces of this circuit placed facing each other, and a movable armature which comprises a permanent magnet whose internal flow circulates parallel to these parts and which moves between these two parts so as to present a working air gap of variable thickness, and a sliding closing air gap of substantially constant thickness, placed in series with the first, characterized in than the closing air gap, which has a low reluctance imparted by a first pole piece integral with the magnet, is disposed in the vicinity of means for guiding the armature, this first pole piece, as well as a second pole piece integral with said magnet used to channel a holding flux in each of the two stable positions.

De façon annexe, l'invention porte sur des modes de réalisa­tion qui permettent soit de réduire la réluctance des entre­fers, dont la valeur est par construction sensiblement constante, soit de présenter des formes de circuits magnéti­sables ne nécessitant que l'application d'un nombre d'ampè­re-tours réduits, soit encore de réaliser l'électro-aimant sous des formes susceptibles de réduire les forces d'attrac­tion parasites qui se développent entre les deux surfaces voisines d'entrefers de faible épaisseur.In an annex, the invention relates to embodiments which make it possible either to reduce the reluctance of the air gaps, the value of which is by construction substantially constant, or to present forms of magnetizable circuits requiring only the application of a number of reduced ampere-turns, or else of producing the electromagnet in forms capable of reducing the parasitic attraction forces which develop between the two neighboring areas of thin air gaps.

On connaît déjà, par exemple par le brevet FR N° 2 568 402 des électro-aimants dans lesquels des mesures sont prises pour diminuer les ampère-tous développés par la bobine grâce à l'aménagement de deux entrefers dont l'un, ayant une réluctance variable pour engendrer des forces d'attraction, se trouve placé en série avec un second entrefer coulissant, dont la réluctance est faible et sensiblement constante ; dans un tel électro-aimant où les circuits magnétisables ne présentent qu'une seule voie de circulation pour le flux de la bobine, on ne peut pas incorporer directement dans ce circuit un aimant permanent sans établier dans l'un ou l'autre de ses états une opposition des deux flux développés par la bobine et respectivement par l'aimant.We already know, for example from patent FR No. 2,568,402, electromagnets in which measures are taken to reduce the amperes-all developed by the coil thanks to the arrangement of two air gaps, one of which has a variable reluctance to generate attractive forces, is placed in series with a second sliding air gap, the reluctance of which is low and substantially constant; in such an electromagnet where the magnetizable circuits have only one circulation path for the flux of the coil, a permanent magnet cannot be incorporated directly into this circuit without establishing in one or other of its states an opposition of the two fluxes developed by the coil and respectively by the magnet.

L'invention, ainsi que divers modes de réalisation auxquels elle se prête, seront mieux compris à la lecture de la description ci-dessous et à l'examen des figures annexées qui illustrent :

  • Aux figures 1, 2 et 3, un premier mode de réalisation asymétrique d'un électro-aimant selon l'invention représenté dans ses deux états stables et pour une position intermédiaire de l'armature ;
  • A la figure 4, une vue de l'électro-aimant qui corres­pond à la position de l'armature définie à la figure 3, et où est indiqué le partage de flux d'origines différentes ;
  • A la figure 5, un second mode de réalisation asymétri­que de l'électro-aimant, dans lequel le circuit magné­tisable associé à la bobine est modifié ;
  • A la figure 6, un électro-aimant dont la constitution répond à celle des figures 1 à 4 dans lequel des mesu­res sont prises pour réduire des forces d'attraction parasites ;
  • A la figure 7, un électro-aimant dont la constitution répond à celle de la figure 5 et dans lequel des mesu­res sont prises pour réduire des forces d'attraction parasites ;
  • Aux figures 8 et 9, deux troisièmes modes de réalisa­tion qui dérivent de ceux représentés aux figures 1 et 5 lorsque l'on donne à leurs éléments des formes de révolution autour d'axes voisins des entrefers coulissants ;
  • Aux figures 10 et 11, deux quatrièmes modes de réali­sation qui dérivent de ceux représentés aux figures 1 et 5 lorsque l'on donne à leurs éléments des formes de révolution autour d'axes passant par les entrefers de travail ;
  • Aux figures 12 et 13, deux cinquièmes modes de réali­sation qui, dans le cadre d'organes d'électro-aimants ayant des formes de révolution, font appel à deux entrefers coulissants situés l'un au voisinage de l'axe de symétrie, et l'autre à une distance voisine de la périphérie ;
  • Aux figures 14 et 15, deux vues de côté d'armatures ayant des formes de révolution et mettant en oeuvre des aimants permanents de différentes formes ; et
  • Aus figures 16 et 17, deux vues en coupes d'armatures ayant des formes de révolution et une orientation axiale de leurs pôles magnétiques.
The invention, as well as various embodiments to which it lends itself, will be better understood on reading the description below and on examining the appended figures which illustrate:
  • In Figures 1, 2 and 3, a first asymmetrical embodiment of an electromagnet according to the invention shown in its two stable states and for an intermediate position of the armature;
  • In FIG. 4, a view of the electromagnet which corresponds to the position of the armature defined in FIG. 3, and where the sharing of fluxes of different origins is indicated;
  • In FIG. 5, a second asymmetrical embodiment of the electromagnet, in which the magnetizable circuit associated with the coil is modified;
  • In FIG. 6, an electromagnet whose constitution corresponds to that of FIGS. 1 to 4 in which measures are taken to reduce parasitic attraction forces;
  • In FIG. 7, an electromagnet whose constitution corresponds to that of FIG. 5 and in which measures are taken to reduce parasitic attraction forces;
  • In FIGS. 8 and 9, two third embodiments which derive from those shown in FIGS. 1 and 5 when their elements are given forms of revolution around adjacent axes of the sliding gaps;
  • In FIGS. 10 and 11, two fourth embodiments which derive from those shown in FIGS. 1 and 5 when their elements are given forms of revolution around axes passing through the working air gaps;
  • In Figures 12 and 13, two fifth embodiments which, in the context of electromagnets having forms of revolution, use two sliding air gaps located one in the vicinity of the axis of symmetry, and the other at a distance close to the periphery;
  • In FIGS. 14 and 15, two side views of armatures having forms of revolution and using permanent magnets of different shapes; and
  • Aus Figures 16 and 17, two sectional views of armatures having forms of revolution and an axial orientation of their magnetic poles.

Selon un premier mode de réalisation 1 d'un électro-aimant selon l'invention, visible notamment à la figure 3, une armature mobile 2 est guidée longitudinalement le long d'une coulisse 18 apparenant à un boîtier 19 le long de direc­tions longitudinales F et G.According to a first embodiment 1 of an electromagnet according to the invention, visible in particular in FIG. 3, a movable frame 2 is guided longitudinally along a slide 18 appearing to a housing 19 along longitudinal directions F and G.

Cette armature, représentée sur cette figure dans une posi­tion intermédiaire instable - III -, comprend un aimant permanent 3 ayant des faces polaires transversalement oppo­sées 4 respectivement 5, qui sont respectivement reliées à des pièces polaires magnétisables 7 et 6 ; la pièce polaire 6 comporte elle-même deux prolongements opposés 6a, 6b dont l'une 6a coopère grâce à un entrefer constant 10 dont la réluctance avec une première branche 28 d'un circuit magn­tisable fixe 13 présentant une seconde branche 26 est faible et sensiblement constante lorsque l'armature se déplace.This armature, shown in this figure in an unstable intermediate position - III -, comprises a permanent magnet 3 having transversely opposite pole faces 4 respectively 5, which are respectively connected to magnetizable pole pieces 7 and 6; the pole piece 6 itself comprises two opposite extensions 6 a , 6 b , one of which 6 a cooperates through a constant air gap 10 whose reluctance with a first branch 28 of a fixed magnetizable circuit 13 having a second branch 26 is weak and substantially constant when the armature moves.

A ce circuit magnétisable 13 est associé une bobine d'exci­tation 14 qui est enroulée de façon connue sur une carcasse 15 placée autour d'une branche 29, et présente deux bornes d'alimentation 16, 17.With this magnetizable circuit 13 is associated an excitation coil 14 which is wound in a known manner on a carcass 15 placed around a branch 29, and has two supply terminals 16, 17.

Entre une extrémité 12 de la branche 29 et la pièce polaire 7 se trouve un entrefer variable 9 dont la réluctance varie selon la position de l'armature.Between one end 12 of the branch 29 and the pole piece 7 is a variable air gap 9 whose reluctance varies according to the position of the frame.

Le second prolongement 6b coopère grâce à un entrefer 24 dont la réluctance est faible et sensiblement constante, avec une extrémité 26 d'une seconde pièce magnétisable fixe 25 ; cette seconde pièce magnétisable possède, par ailleurs, une autre extrémité 27 qui est placée en regard de la pièce polaire 7, et se trouve séparée de celle-ci par un entrefer 23 dont la réluctance varie selon la position longitudinale de l'armature.The second extension 6b cooperates with an air gap 24 whose reluctance is low and substantially constant, with one end 26 of a second fixed magnetizable part 25; this second magnetizable part has, moreover, another end 27 which is placed opposite the pole piece 7, and is separated from the latter by a gap 23 whose reluctance varies according to the longitudinal position of the frame.

Cette figure permet donc de saisir l'existence de deux paires 8 et 22 d'entrefers, où chaque paire comprend, d'une part, un entrefer de réluctance variable 9 respectivement 23 et, d'autre part, un entrefer 10 respectivement 24 de réluc­tance faible et sensiblement constante. Les entrefers 10 et 24 sont établis par des surfaces proches et parallèles à la direction - F, G -.This figure therefore makes it possible to grasp the existence of two pairs 8 and 22 of air gaps, where each pair comprises, on the one hand, an air gap of variable reluctance 9 respectively 23 and, on the other hand, an air gap 10 respectively 24 of low and substantially constant reluctance. The air gaps 10 and 24 are established by surfaces close to and parallel to the direction - F, G -.

Bien que, notamment pour des raisons d'équilibrage, on puisse associer à l'armature un ou plusieurs organes élasti­ques agissant en sens F ou G, on ne fera pas intervenir ces organes dans le bilan des forces qui s'exercent sur celle-­ci, lorsque des excitations opposées sont communiquées à la bobine et aux circuits grâce à la circulation dans un sens ou dans l'autre d'un courant dans cette dernière.Although, in particular for balancing reasons, one or more elastic members acting in direction F or G can be associated with the reinforcement, these members will not be involved in the balance of forces exerted thereon. , when opposite excitations are communicated to the coil and to the circuits thanks to the flow in one direction or the other of a current in the latter.

Le fonctionnement de l'électro-aimant 1 sera expliqué à l'aide des figures 1, 2 et 3 qui comportent des circuits en traits continus pour représenter le flux φB développé par la bobine, et des circuits en traits interrompus pour représen­ter ceux φa, φa1, φa2 qui sont développés par l'aimant permanent.The operation of the electromagnet 1 will be explained with the aid of FIGS. 1, 2 and 3 which include circuits in solid lines to represent the flux φ B developed by the coil, and circuits in dashed lines to represent those φ a , φ a1 , φ a2 which are developed by the permanent magnet.

Dans l'un des états stables - I - représenté à la figure 1, le flux φa de l'aimant se referme à travers la pièce polaire 7, la branche 29, le noyau 30, la branche 28, l'entrefer 10 de faible réluctance, le prolongement 6b et la pièce polaire 6, car les pièces 7 et 12 sont pratiquement en contact et une force d'attraction applique l'armature contre le circuit fixe 13 ; un faible flux de fuite φf1 se referme par ailleurs à travers la pièce fixe 25.In one of the stable states - I - represented in FIG. 1, the flux φ a of the magnet closes through the pole piece 7, the branch 29, the core 30, the branch 28, the air gap 10 of low reluctance, the extension 6b and the pole piece 6, because the pieces 7 and 12 are practically in contact and a force of attraction applies the armature against the circuit fixed 13; a small leakage flow φ f1 also closes through the fixed part 25.

Lorsqu'un courant de sens approprié circule dans la bobine 14, le flux φB circule à travers le noyau 30, la branche 29, l'entrefer 23, la pièce 25, l'entrefer 24, les prolongements 6b, 6a et l'entrefer 10 ; une telle circulation implique que, d'une part, les entrefers 24 et 10 aient une très faible réluctance et que, d'autre part, le flux φB, qui ne peut traverser l'aimant, soit développé par des ampère-tours de bobine suffisants pour vaincre la réluctance de l'entre­fer 23, qui est relativement plus importante.When a current of appropriate direction flows in the coil 14, the flow φ B flows through the core 30, the branch 29, the air gap 23, the part 25, the air gap 24, the extensions 6 b , 6 a and the air gap 10; such circulation implies that, on the one hand, the air gaps 24 and 10 have a very low reluctance and that, on the other hand, the flux φ B , which cannot pass through the magnet, is developed by ampere-turns of sufficient coil to overcome the reluctance of the air gap 23, which is relatively greater.

Lorsque ces ampère-tours sont suffisamment élevés, une pola­rité magnétique apparaissant à l'extrémité 27 attire la pièce polaire 7 ; ce phénomène se produit dès que φB devient supérieur à φa, et l'armature se déplace alors en sens G.When these ampere-turns are sufficiently high, a magnetic polarity appearing at the end 27 attracts the pole piece 7; this phenomenon occurs as soon as φ B becomes greater than φ a , and the reinforcement then moves in direction G.

On remarquera que lorsque ce déplacement s'effectue, la réluctance de l'entrefer 32 diminue, alors qu'apparaît une réluctance dans l'entrefer 9.It will be noted that when this displacement takes place, the reluctance of the air gap 32 decreases, while a reluctance appears in the air gap 9.

Pour que le mouvement puisse se prolonger, il est nécessaire que la réluctance globale Rg, autorisant la circulation du flux φB et faisant alors intervenir en série deux réluctan­ces partielles, n'augmente sensiblement pas.So that the movement can be prolonged, it is necessary that the overall reluctance R g , authorizing the circulation of the flow φ B and then making two partial reluctances intervene in series, does not increase appreciably.

Au fur et à mesure que l'armature s'éloigne du circuit fixe 13, le flux φa diminue en raison de l'apparition de l'entre­fer 9 et l'attraction subie en sens F par cette armature diminue également.As the armature moves away from the fixed circuit 13, the flow φ a decreases due to the appearance of the air gap 9 and the attraction undergone in direction F by this armature also decreases.

Pour une position particulière - III - de l'armature, visi­ble aux figures 3 et 4, le flux de l'aimant se partage en deux flux φa1, φa2, circulant respectivement dans le circuit fixe 13 et dans le circuit fixe 25, de sorte que les actions motrices en sens F et en sens G développées par cet aimant, sont égales et de sens opposé.For a particular position - III - of the armature, visible in FIGS. 3 and 4, the flux of the magnet is divided into two fluxes φ a1 , φ a2 , flowing respectively in the fixed circuit 13 and in the fixed circuit 25, so that the motor actions in direction F and in direction G developed by this magnet, are equal and of opposite direction.

Il suffit, par suite, que l'excitation de la bobine soit maintenue jusqu'au moment où le déplacement en sens G de l'armature amène celle-ci légèrement au-delà de cette posi­tion particulière - III - pour que le flux φa2 devienne prépondérant et attire ensuite l'armature jusqu'à une posi­tion proche de la pièce fixe 25 ; dans l'état stable - II - correspondant et visible à la figure 2, l'armature est donc encore maintenue par l'aimant permanent. Des entrefers résiduels, 23r respectivement 9r, ayant une faible épais­seur, peuvent être établis avantageusement entre les pièces polaires 7 et les extrémités 12, respectivement 27 pour atténuer les effets d'adhérence et faciliter le décollage de l'armature dans l'un ou l'autre sens.It suffices, therefore, that the excitation of the coil is maintained until the movement in direction G of the armature brings it slightly beyond this particular position - III - for the flux φ a2 becomes preponderant and then attracts the armature to a position close to the fixed part 25; in the stable state - II - corresponding and visible in Figure 2, the armature is therefore still maintained by the permanent magnet. Residual air gaps, 23 r respectively 9 r , having a small thickness, can advantageously be established between the pole pieces 7 and the ends 12, respectively 27 to attenuate the effects of adhesion and facilitate the take-off of the reinforcement in one either way.

Le retour de l'armature de la position - II - vers la posi­tion - I - d'origine est également opéré grâce à une excita­tion de courte durée de la bobine qui est alors parcourue par un courant de sens inverse au précédent.The return of the armature from the - II - position to the - I - original position is also effected by means of a short-term excitation of the coil which is then traversed by a current in the opposite direction to the previous one.

Au cours de cette opération, la circulation du flux φB qui change de sens, voir figure 2, et se referme notamment à travers la pièce fixe 25 en sens inverse du flux φa de l'aimant permanent, de sorte que celui-ci est obligé de se refermer à travers la pièce polaire 4, l'entrefer 9, la pièce fixe magnétisable 13, l'entrefer 10 et le prolongement 6a de la pièce polaire 6.During this operation, the circulation of the flux φ B which changes direction, see FIG. 2, and closes in particular through the fixed part 25 in the opposite direction to the flux φ a of the permanent magnet, so that the latter is forced to close through the pole piece 4, the air gap 9, the magnetizable fixed piece 13, the air gap 10 and the extension 6 a of the pole piece 6.

Les deux flux qui sont alors additifs dans les portions 4, 13, 10 et 6a provoquent l'apparition de forces d'attraction qui sont appliquées en sens F sur l'armature 2 et établis­sent son déplacement initial dans ce sens.The two flows which are then additive in the portions 4, 13, 10 and 6 a cause the appearance of attractive forces which are applied in direction F on the armature 2 and establish its initial displacement in this direction.

D'une façon comparable à celle décrite précédemment, mais dans des sens opposés, le flux φa2 diminue, et le flux φal augmente, tandis que le flux φB reste sensiblement cons­tant ; ici encore, il n'est donc pas nécessaire de maintenir une circulation du courant dans la bobine au-delà d'une position particulière de l'armature, qui est sensiblement voisine de la précédente, voir figure 4, pour que le dépla­cement de celle-ci en sens F se poursuive de lui-même et uniquement grâce à la présence de l'aimant permanent.In a manner comparable to that described above, but in opposite directions, the flow φ a2 decreases, and the flow φ al increases, while the flow φ B remains substantially constant; here again, it is therefore not necessary to maintain a flow of current in the coil beyond a particular position of the armature, which is substantially close to the previous one, see FIG. 4, so that the displacement of the latter in direction F continues on its own and only thanks to the presence of the permanent magnet.

La forme en U donnée ici à la culasse 13 permet d'effectuer une rechange de la bobine 14 par des déplacements relatifs de sens F et G de celle-ci.The U shape given here to the cylinder head 13 makes it possible to replace the coil 14 by relative displacements of direction F and G thereof.

Selon une variante de réalisation 30 de l'invention, qui est visible à la figure 5, où l'armature 31 de l'électro-aimant se trouve dans sa position d'équilibre, les entrefers coulissants de faibles réluctances référencés précédemment 10 et 24 ne sont plus présents et la pièce ou épanouissement polaire 39 de l'armature 31 est associée par un unique entrefer E de faible réluctance avec une traverse magnétisa­ble 33 qui relie longitudinalement la branche 34 du circuit magnétisable fixe 35 associé à la bobine 36, avec la seconde pièce fixe 37. Dans ce mode de réalisation, l'armature mobile 32 peut être guidée longitudinalement en sens F et G dans le boîtier, grâce à une coulisse du boîtier 39 repré­sentée schématiquement en 38 du boîtier.According to an alternative embodiment 30 of the invention, which is visible in FIG. 5, where the armature 31 of the electromagnet is in its equilibrium position, the sliding air gaps of low reluctance previously referenced 10 and 24 are no longer present and the pole piece or expansion 39 of the armature 31 is associated by a single air gap E of low reluctance with a magnetizable cross-member 33 which longitudinally connects the branch 34 of the fixed magnetizable circuit 35 associated with the coil 36, with the second fixed part 37. In this embodiment, the movable frame 32 can be guided longitudinally in direction F and G in the housing, by virtue of a slide of the housing 39 shown diagrammatically at 38 of the housing.

Ce mode de réalisation est intéressant dans la mesure où il permet une diminution de la masse de l'armature en ne néces­sitant qu'un seul entrefer de faible réluctance E ; ce dernier regroupe cependant les fonctions des deux entrefers précédents, ainsi que le montre en pointillé le partage du flux de l'aimant en deux flux φa1 et φa2 circulant à travers deux entrefers voisins e1 et e2.This embodiment is interesting insofar as it allows a reduction in the mass of the armature by requiring only one air gap of low reluctance E; however, the latter combines the functions of the two preceding air gaps, as shown by the dotted line dividing the flux of the magnet into two flows φ a1 and φ a2 flowing through two neighboring air gaps e 1 and e 2 .

Le mode de fonctionnement de cette variante de réalisation est tout à fait comparable à celui du précédent : toutefois, on appréciera que, pour un même flux φB développé dans les circuits 34, 37, il ne sera pas nécessaire d'appliquer un nombre de la disparition des entrefers placés antérieurement en 9 et 24.The mode of operation of this variant embodiment is entirely comparable to that of the previous one: however, it will be appreciated that, for the same flux φ B developed in circuits 34, 37, it will not be necessary to apply a number of the disappearance of the air gaps previously placed in 9 and 24.

Dans les modes de réalisation 1 et 30 de l'invention, les moyens utilisés pour opérer le guidage longitudinal de l'armature doivent prendre en compte l'existence de forces d'attraction transversales qui se développent entre les pièces magnétisables séparées par les entrefers coulissants 10, 24 d'une part et E d'autre part ; ces forces latérales parasites engendrent des frottements supplémentaires. Par ailleurs, un démontage de la bobine 36 n'est pas directement possible, sauf si la culasse 35 présente une pièce polaire 35a pouvant être dissociée de la branche 34.In embodiments 1 and 30 of the invention, the means used to operate the longitudinal guide of the armature must take into account the existence of transverse forces of attraction which develop between the magnetizable parts separated by the sliding air gaps. 10, 24 on the one hand and E on the other; these parasitic lateral forces generate additional friction. Furthermore, disassembly of the coil 36 is not directly possible, unless the cylinder head 35 has a pole piece 35 a which can be separated from the branch 34.

L'un des moyens que l'on peut utiliser pour réduire très sensiblement ces forces latérales parasites dans un mode de réalisation 1a, voir figure 6, consiste à faire traverser par les prolongements 6a, 6b deux ouvertures 41, 42 de sections analogues qui seront aménagées dans une jambe 28a du circuit fixe 13a et respectivement dans l'extrémité 26a de la pièce fixe 25a.One of the means that can be used to very substantially reduce these parasitic lateral forces in an embodiment 1 a , see FIG. 6, consists in passing through the extensions 6 a , 6 b two openings 41, 42 of sections analogs which will be arranged in a leg 28 a of the fixed circuit 13 a and respectively in the end 26 a of the fixed part 25 a .

Dans un autre mode de réalisation 30a dérivé de celui de la figure 5 et visible à la figure 7, la pièce polaire 32a de l'armature 31a est pourvue d'une ouverture 43 entourant avec entrefer de faible réluctance E1 une traverse 33a de section analogue.In another embodiment 30 a derived from that of FIG. 5 and visible in FIG. 7, the pole piece 32 a of the armature 31 a is provided with an opening 43 surrounding with a low reluctance air gap E 1 a crosspiece 33 a of similar section.

Si l'on se propose en outre de faire jouer à ces nouveaux entrefers coulissants une fonction de guidage mécanique longitudinal et transversal, on pourra y disposer par exem­ple des bagues en matériau antifriction, les ouvertures et pièces traversantes ayant alors avantageusement des sec­tions circulaires ajustées.If it is further proposed to make these new sliding gaps play a function of longitudinal and transverse mechanical guidance, it will be possible for example to have there rings of anti-friction material, the openings and through parts then advantageously having adjusted circular sections.

Selon deux autres modes de réalisation 50 et 60, qui déri­vent de ceux illustrés aux figures 5 et 1 en donnant aux pièces fixes et mobiles des formes de révolution, les élec­tro-aimants prennent avantageusement la forme de pots magné­ tisables où sont opérés simultanément l'équilibrage des forces d'attraction ainsi qu'un guidage efficace et économi­que.According to two other embodiments 50 and 60, which derive from those illustrated in FIGS. 5 and 1 by giving the fixed and mobile parts shapes of revolution, the electromagnets advantageously take the form of magnets tisables where the attraction forces are balanced simultaneously as well as an efficient and economical guidance.

Dans ces modes de réalisation, représentés aux figures 8 et 9, l'axe de symétrie XXʹ, respectivement YYʹ passe sensible­ment par la pièce polaire 6 ou respectivement traverse 33, décrites précédemment, et les bobines 51 respectivement 61 sont logées dans des cavités annulaires 52 respectivement 62 concentriques à XXʹ, respectivement YYʹ.In these embodiments, shown in FIGS. 8 and 9, the axis of symmetry XXʹ, respectively YYʹ passes substantially through the pole piece 6 or respectively crosspiece 33, described previously, and the coils 51 respectively 61 are housed in annular cavities 52 respectively 62 concentric with XXʹ, respectively YYʹ.

Les armatures 53 respectivement 63 font ici appel à des aimants permanents 54 respectivement 64, ayant par exemple, des formes annulaires visibles à la figure 14.The reinforcements 53 respectively 63 use here permanent magnets 54 respectively 64, having, for example, annular shapes visible in FIG. 14.

Selon deux autres modes de réalisation 70 et 80 qui sont visibles aux figures 10 et 11, qui dérivent également de ceux illustrés aux figures 1 et 5 en donnant aux pièces fixes et mobiles des formes de révolution autour d'axes WWʹ respectivement ZZʹ passant longitudinalement par les jambes 29 respectivement 43, on obtient des avantages comparables à ceux procurés par les modes de réalisation 50 et 60.According to two other embodiments 70 and 80 which are visible in FIGS. 10 and 11, which also derive from those illustrated in FIGS. 1 and 5 by giving the fixed and mobile parts forms of revolution around axes WWʹ respectively ZZʹ passing longitudinally through legs 29 respectively 43, advantages comparable to those obtained by embodiments 50 and 60 are obtained.

Un avantage commun aux modes de réalisation 50, 60, 70, 80 est qu'ils permettent d'opérer aisément un changement des bobines 51, 62, 71, 81 grâce à la présence de fonds démonta­bles 55, 65, 72, 82 et respectivement de couvercles 56, 66 placés dans des régions accessibles de boîtiers 57, 67, 73, 83 conformés pour maintenir par ailleurs les autres pièces fixes et indémontables.A common advantage of embodiments 50, 60, 70, 80 is that they make it possible to easily change the coils 51, 62, 71, 81 thanks to the presence of removable bottoms 55, 65, 72, 82 and respectively covers 56, 66 placed in accessible regions of housings 57, 67, 73, 83 shaped to keep the other fixed and non-removable parts.

On peut présenter des variantes 105, 106 en opérant des combinations de structures, voir figures 12 et 13, dans lesquelles les deux entrefers coulissants de faible réluc­tance sont disposés, l'un 91 respectivement 92 à la périphé­rie d'une première pièce fixe et magnétisable 93 respective­ ment 94, l'autre 95 respectivement 96 dans une région centrale d'une seconde pièce fixe magnétisable 97 respecti­vement 98.We can present variants 105, 106 by operating combinations of structures, see Figures 12 and 13, in which the two sliding air gaps of low reluctance are arranged, one 91 respectively 92 at the periphery of a first fixed and magnetizable part. Respective 93 ment 94, the other 95 respectively 96 in a central region of a second magnetizable fixed part 97 respectively 98.

Selon le mode de réalisation de la figure 12, on a en outre déplacé vers le fond 99 de la pièce fixe 97 l'un des entre­fers d'attraction qui se trouve ici éloigné de l'aimant permanent 100.According to the embodiment of FIG. 12, one of the attraction air gaps which has been moved away from the permanent magnet 100 has also been moved towards the bottom 99 of the fixed part 97.

Lorsque les armatures mobiles, telles que 101, respective­ment 103 prennent la forme de disques comme le cas se présente dans les figures 8 à 13, on peut faire appel soit à un unique aimant permanent 102 ayant une forme annulaire, voir figure 14, soit encore à une multiplicité d'aimants permanents qui sont ajustés dans des alvéoles telles que 104, respectivement 105 et qui peuvent prendre des formes circulaires 106 ou respectivement rectangulaires 107 ; dans tous les cas représentés ici, les axes de magnétisation sont radiaux.When the movable armatures, such as 101, respectively 103 take the form of discs as is the case in FIGS. 8 to 13, it is possible to use either a single permanent magnet 102 having an annular shape, see FIG. 14, or again a multiplicity of permanent magnets which are fitted in cells such as 104, respectively 105 and which can take circular shapes 106 or respectively rectangular 107; in all cases shown here, the magnetization axes are radial.

Il est par ailleurs possible de donner aux aimants des arma­tures mobiles ayant des formes de révolution, d'autres directions d'aimantation non radiales.It is also possible to give the magnets mobile armatures having forms of revolution, other non-radial magnetization directions.

Aux figures 16 et 17, les armatures 110 respectivement 111 font appel à un même type d'aimant annulaire 112 dans lequel la proportion de la hauteur par rapport au diamètre moyen a été augmentée et où la direction de l'aimantation NS est parallèle à l'axe de révolution KKʹ.In FIGS. 16 and 17, the reinforcements 110 respectively 111 use the same type of annular magnet 112 in which the proportion of the height relative to the average diameter has been increased and where the direction of the magnetization NS is parallel to the axis of revolution KKʹ.

Des pièces polaires massives 113, 114 qui peuvent être asso­ciées à chacun des pôles magnétiques le long de surfaces externes et internes de l'aimant, voir figure 16, amènent ici à opérer un décalage axial - d - des entrefers coulis­sants.Massive pole pieces 113, 114 which can be associated with each of the magnetic poles along the external and internal surfaces of the magnet, see FIG. 16, lead here to operate an axial offset - d - of the sliding air gaps.

A la figure 17, des pièces polaires décolletées ou embouties 115, respectivement 116 sont associées à l'aimant permanent 112 grâce à des rétrécissements respectivement à des élar­gissements de leurs diamètres moyens de sorte que les entre­fers coulissants sont ici disposés par un plan moyen trans­versal MMʹ qui est sensiblement le même que celui de l'aimant.In FIG. 17, turned or stamped pole pieces 115, respectively 116 are associated with the permanent magnet 112 by means of narrowing respectively widening of their average diameters so that the sliding gaps are here arranged by a transverse mean plane MMʹ which is substantially the same as that of the magnet.

Des dispositions comparables peuvent naturellement être choisies lorsque les armatures mobiles ne prennent pas une forme de révolution ainsi que cela est mis en oeuvre aux figures 1 à 7.Comparable arrangements can naturally be chosen when the movable armatures do not assume a form of revolution, as is done in FIGS. 1 to 7.

Claims (7)

1. Electro-aimant polarisé bi-stable ayant un circuit magnétisable fixe excité par un bobinage de façon à donner des polarisations magnétiques opposées à deux pièces de ce circuit placées en regard, et une armature mobile qui comprend un aimant permanent dont le flux interne circule parallèlement à ces pièces et qui se déplace entre ces deux pièces de façon à présenter un entrefer de travail d'épais­seur variable, et un entrefer de fermeture coulissant d'épaisseur sensiblement constante, placé en série avec le premier,
caractérisé en ce que l'entrefer de fermeture (10), qui possède une faible réluctance conférée par une première pièce polaire (6) solidaire de l'aimant (3), est disposé au voisinage de moyens de guidage (18) de l'armature (2), cette première pièce polaire, ainsi qu'une seconde pièce polaire (7) solidaire dudit aimant servant à canaliser un flux de maintien (φa) dans chacune des deux positions stables (I, II)>
1. Bi-stable polarized electromagnet having a fixed magnetizable circuit excited by a winding so as to give opposite magnetic polarizations to two pieces of this circuit placed facing each other, and a movable armature which comprises a permanent magnet whose internal flux circulates parallel to these parts and which moves between these two parts so as to present a working air gap of variable thickness, and a sliding closing air gap of substantially constant thickness, placed in series with the first,
characterized in that the closing air gap (10), which has a low reluctance imparted by a first pole piece (6) integral with the magnet (3), is arranged in the vicinity of guide means (18) of the armature (2), this first pole piece, as well as a second pole piece (7) integral with said magnet serving to channel a holding flux (φ a ) in each of the two stable positions (I, II)>
2. Electro-aimant selon la revendication 1,
caractérisé en ce que l'une des pièces polaires (6) de l'armature (2) présente deux prolongements (6a, 6b) coopé­rant respectivement l'un avec une branche (28) d'un premier circuit magnétisable fixe (13) associé à la bobine (14), et l'autre avec une extrémité (26) d'un second circuit magnéti­sable fixe (25) séparé du premier, ces prolongements consti­tuant chacun l'une des faces de deux entrefers sensiblement constants (10) respectivement (24) placés en série avec deux entrefers variables (9, 23) parcourus par le flux (φb) développé par la bobine.
2. Electromagnet according to claim 1,
characterized in that one of the pole pieces (6) of the armature (2) has two extensions (6 a , 6 b ) cooperating respectively with one branch (28) of a first fixed magnetizable circuit (13 ) associated with the coil (14), and the other with one end (26) of a second fixed magnetizable circuit (25) separate from the first, these extensions each constituting one of the faces of two substantially constant air gaps (10) respectively (24) placed in series with two variable air gaps (9, 23) traversed by the flux (φ b ) developed by the coil.
3. Electro-aimant selon la revendication 2,
caractérisé en ce que l'une des pièces polaires (32) présen­te un épanouissement (32c) coopérant avec une traverse (33) qui relie magnétiquement une branche (34) d'un premier circuit magnétisable fixe (35) et une extrémité d'un second circuit magnétisable (37), cet épanouissement portant l'une des faces de deux entrefers contigus (e1, e2) sensiblement constants, et placés en série avec le flux (φa) développé par l'aimant permanent (3).
3. electromagnet according to claim 2,
characterized in that one of the pole pieces (32) has an opening (32 c ) cooperating with a crosspiece (33) which magnetically connects a branch (34) of a first fixed magnetizable circuit (35) and one end of a second magnetizable circuit (37), this blooming carrying one of the faces of two contiguous air gaps (e 1 , e 2 ) substantially constant, and placed in series with the flux (φ a ) developed by the permanent magnet (3).
4. Electro-aimant selon la revendication 2 ou 3,
caractérisé en ce que les prolongements (6a, 6b), respecti­vement épanouissement (32c), coopèrent avec les portion de circuits fixes concernés (13a, 25a) respectivement (33a) à l'aide d'entrefers annulaires (- E1 E2 E3 -) de façon à annuler des attractions magnétiques perpendiculaires à la direction de déplacement (-F, G -) de l'armature (2a) respectivement (31a).
4. electromagnet according to claim 2 or 3,
characterized in that the extensions (6 a , 6 b ), respectively expansion (32 c ), cooperate with the portions of the fixed circuits concerned (13 a , 25 a ) respectively (33 a ) using annular air gaps ( - E 1 E 2 E 3 -) so as to cancel magnetic attractions perpendicular to the direction of movement (-F, G -) of the armature (2 a ) respectively (31 a ).
5. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que les circuits magnétisables fixes (58, 59) respectivement (68, 69), les bobines (51, 61) et l'arma­ture mobile (53, 63) prennent la forme de solides de révolu­tion autour d'axes (XXʹ), (YYʹ) passant par les prolonge­ments (69a, 69B), respectivement par la traverse (33d).
5. electromagnet according to one of claims 1 to 4,
characterized in that the fixed magnetizable circuits (58, 59) respectively (68, 69), the coils (51, 61) and the movable armature (53, 63) take the form of solids of revolution around axes (XXʹ ), (YYʹ) passing through the extensions (69 a , 69 B ), respectively through the crosspiece (33 d ).
6. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que les circuits magnétisables fixes (75, 76), (85, 86), les bobines (74, 84) et l'armature mobile (77, 87) prennent la forme de solides de révolution autour d'axes (WWʹ), (ZZʹ) passant parallèlement à la direction de déplacement (- F, G -) de l'armature par une pièce polaire (78) respectivement (88) opposée à celle qui porte les prolongements (87a, 87b), respectivement à l'épanouissement (79).
6. electromagnet according to one of claims 1 to 4,
characterized in that the fixed magnetizable circuits (75, 76), (85, 86), the coils (74, 84) and the movable armature (77, 87) take the form of solids of revolution around axes (WWʹ ), (ZZʹ) passing parallel to the direction of movement (- F, G -) of the armature by a pole piece (78) respectively (88) opposite to that which carries the extensions (87 a , 87 b ), respectively to fulfillment (79).
7. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce que les aimants permanents (3, 100) respectivement (112) présentent des directions de magnéti­sation qui sont indifféremment radiales ou respectivement axiales par rapport au mouvement de l'armature (2, 77, 87) respectivement (110,111).
7. electromagnet according to one of claims 1 to 6,
characterized in that the permanent magnets (3, 100) respectively (112) have magnetization directions which are indifferently radial or respectively axial with respect to the movement of the armature (2, 77, 87) respectively (110,111).
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