FR2490867A1 - Electro-aimants au samarium-cobalt et dispositifs de servocommande comprenant ces electro-aimants - Google Patents

Abstract

L'ELECTRO-AIMANT SELON L'INVENTION COMPREND UNE BOBINE 23 QUI COOPERE AVEC UN AIMANT PERMANENT FORME D'UN ALLIAGE DE COBALT ET D'UN METAL DE TERRE RARE, PAR EXEMPLE DE SAMARIUM. CET AIMANT PERMANENT COMPREND AU MOINS UNE PLAQUETTE PRISMATIQUE DUDIT ALLIAGE DISPOSEE DANS LE CHAMP MAGNETIQUE DE L'ELECTRO-AIMANT 22, 23. IL PEUT ETRE FIXE ET ETRE CONSTITUE PAR PLUSIEURS PLAQUETTES 19 DUDIT ALLIAGE, DISPOSEES CIRCONFERENTIELLEMENT AUTOUR DE LA BOBINE MOBILE 23. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX DISPOSITIFS DE SERVOCOMMANDE.

Description

L'invention concerne les électro-aimants, en parti-

culier pour dispositifs de servocommande. Dans ces dispositifs, il est nécessaire de réduire les masses en mouvement, d'une part pour réduire la force que la bobine doit engendrer et donc la chaleur qu'elle engendre, d'autre part, pour augmenter la rapidité de réponse de la servocommande et

donc la vitesse du dispositif. D'autre part, il est néces-

saire que l'action magnétique de labobine agisse sur un aimant permanent qui ait une g'ande force coercitive pour réduire le risque de désaimantation de l'aimant mais une densité de flux suffisamment grande pour réduire les

dimensions de l'aimant.

Dans les électro-aimants connus pour dispositifs de servocommande, l'aimant est généralement constitué par un alliage contenant de l'aluminium, du nickel et du cobalt et communément appelé alnico. Cet alliage présente une force coercitive satisfaisante et une bonne induction mais sa

densité de flux et donc son produit d'énergie sont relati-

vement faibles, ce qui fait que l'aimant doit avoir une section plyt8t grosse. Pour éviter le mouvement de la masse correspondante, on préfère en général maintenir l'aimant immobile et faire mouvoir la bobine ce qui pose des problèmes

d'encombrement et de fiabilité à cause du conducteur d'ali-

mentation de la bobine mobile. On connait aussi des alliages à base de cobalt et d'un métal de terre rare, qui présentent une induction satisfaisante mais une force coercitive très supérieure à celle des aimants alnico, de sorte que l'on a une forte densité de flux et un produit d'énergie très élevé.

Ainsi, pour éviter les inconvénients des électro-

aimants avec aimant en aluminum-nickel, l'invention propose un klectroaimant caractérisé par le fait qu'il est constitué par un alliage de cobalt et d'un métal de terre rare, par

exemple le samarium.

Cette caractéristique ainsi que d'autres caractéris-

tiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans

la description suivante, portant sur quelques modes d'exé-

- 2- cution préférés, faite à titre d'exemple non limitatif et se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une perspective schématique d'un électro-aimant selon l'invention; La figure 2 est une vue frontale d'une variante de l'électro-aimant de la figure 1; La figure 3 est le échéma d'une imprimante comportant

des servocommandes à électro-aimants selon l'invention.

Selon l'invention, sur un support fixe 10 (figure 1) est fixée une broche 11 sur laquelle est enroulée une bobine électrique 12 alimentée par un cirait de servocommande non représenté. Sur le support 10 est en outre encastrée l'extrémité d'un ressort à lame 13 sur lequel est fixé

un manchon en matière plastique 14 coaxial à la broche 11.

Par exemple, le ressort à lame 13 peut être constitué par un fil d'acier qui forme une spire 15 pour la fixation du manchon 14 de manière à permettre à celui-ei un certain

déplacement pour rester coaxial à la broche 11. A l'inté-

rieur, le manchon 14 présente un trou prismatique 16 dans lequel sont fixées quatre plaquettes17 de samarium-cobalt, disposées dans la direction circonférentielle de la bobine et aimantées avec le pôle N vers l'intérieur et le pile S vers l'extérieur. A cause de l'énorme produit d'énergie du samarium-cobalt, les plaquettes 17 peuvent avoir des dimensions très réduites et une épaisseur de quelques millimètres. Par contre, la bobine 12 peut être très longue de manière à pouvoir commander des déplacements très longs du manchon 14. Bn excitant la bobine 12, on crée sur les plaquettes 17 une force qui tend à les déplacer vers le support 10, en même temps que le manchon 14. Quand par contre on réduit ou on supprime l'excitation, l'élasticité du ressort à lame tend à ramener le manchon 14 vers la gauche Jusqu'à ce qu'il s'appuie contre une rondelle de

fin de course 18.

Evidemment, une disposition similaire à celle de la

figure 1, en ce qui concerne les plaquettes de samarium-

cobalt, peut être utilisée pour un électro-aimant à bobine mobile. En pareil cas, une série de plaquettes 19 (figure 2) sont encastrées dans un trou carré 20 d'un support fixe 21 -3- en matière magnétique, par exemple en acier doux. Les plaquettes 19 sont aimantées par exemple avec le pôle N à l'intérieur et le pôle S à l'extérieur. La bobine 23 est convenablement guidée pour se déplacer axialement dans l'entrefer existant entre le noyau fixe 22 et les aimants 11.

La bobine 23 est alimentée par le circuit de servocommande.

Le noyau 22 est aussi en acier doux et il est solidaire mécaniquement du support 21. le noyau 22 conduit le flux magnétique vers le support 21. Ce type d'électro-aimant peut être particulièrement avantageux dans des appareils oh l'encombrement de la structure fixe doit être très réduit. Sur la figure 3, on a indiqué un schéma d'imprimante à élément traçeur unique déplacé selon deux directions orthogonales X, Y pour tracer le signe voulu, par exemple du type décrit dans la demande de brevet français nO 77 22061, du

19 Juillet 1977, au nom de la Demanderesse. Dans cette impri-

mante, l'élément traçeur est porté par un sommet 24 d'un paral-

lélogramme articulé à quatre côté 25, 26, 27 et 28. Le sommet 29 opposé au sommet 24 de l'élément traçeur est fixé sur la structure de support de l'imprimante. Les deux côtés 25 et 26 peuvent être déplacés axialement suivant les coordonnées X et Y par deux électro-aimants correspondants, indiqués par les références générales 30 et 31, comportant un aimant permanent

mobile au samarium-cobalt.

On décrira maintenant seulement l'électro-aimant 30, étant donné que l'électro-aimant 31 lui est identique. Le

sommet entre les côtés 25 et 28 est relié, par l'intermé-

diaire d'un élément oblong ou entretoise A, à un ressort à lame 33 dont l'extrémité inférieure est encastrée sur le support de l'imprimante. Sur l'entretoise 32 est fixée une plaquette 34 au samarium-cobalt aimanté avec le pôle N vers le haut et le pôle S vers le bas. La plaquette 34 est disposée dans l'entrefer entre les épanouissements polaires d'un noyau magnétique en C 36 de l'électro-aimant 30 et les épanouissements polaires d'une armature fixe 370 Il est donc évident que la plaquette ou l'aimant 34 peut seulement se mouvoir le long de l'axe X, donc dans la direction du c8té 25 mais qu'elle est aimantée le long de l'axe Y. La - 4 - longueur L de l'aimant 34 est légèrement supérieure à la course qui est égale à la longueur D des deux épanouissements

polaires du noyau 36 et de l'armature 37.

Quand on envoie un courant +I dans la bobine 38 de l'électro-aimant, les épanouissements polaires s'aimantent comme indiqué sur la figure 3 eteréent sur l'aimant 34 une force dirigée vers la gauche. Un courant -I inverse ces polarités d'aimantation et engendre une force égale et

opposée, donc dirigée vers la droite.

Un avantage de l'électro-aimant à bobine fixe est qu'il peut avoir n'importe quelle longueur et peut avoir les dimensions voulues pour qu'il n'y ait pas de problèmes d'échauffement. Evidemment, le nombre d'ampèrestours ne doit pas dépasser une certaine limite qui évite le risque

de désaimanter de façon permanente l'aimant de samarium-

cobalt.

Il est évident que l'on peut apporter diverses modi-

fications et divers perfectionnements à la structure et aux applications de l'électro-aimant au samarium-cobalt telles qu'elle sont décrites cidessus sans sortir du cadre

de l'invention.

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REVEWDICATI 0NS

1 - Electro-aimant pour dispositifs de servocammande comprenant une bobine (12) qui coopère avec un aimant permanent formé d'un alliage de cobalt et d'un métal de terre rare, par exemple de samarium, caractérisé par le fait que l'aimant permanent comprend au moins une plaquette prismatique (17) dudit alliage, disposée dans le champ

magnétique de l'électro-aimant.

2.- Electro-aimant selon la revendication 1, carac-

térisé par le fait que l'aimant permanent est fixe et est

constitué par plusieurs plaquettes (19) de l'alliage men-

tionné, disposées circonférentiellement autour de la bobine

mobile (23).

3.- Electro-aimant selon la revendication 1, carac-

térisé par le fait que la plaquette prismatique (34) est mobile et est disposée à l'endroit de l'entrefer d'un circuit

magnétique fixe (36) de l'électro-aimant (30).

4.- Dispositif de servocommande comprenant au moins

un électro-aimant (30) à bobine fixe (38) selon la revendi-

cation 3, maractérisé par le fait que l'aimant permanent (34)

est porté par l'organe mobile de la servocommande.

5.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe mobile est constitué par un fil d'acier (13) encastré à une extrémité et portant dans une spire (15) un support cylindrique (14) d'une série de plaquettes (17) de l'alliage mentionné, disposées dans la

direction circonférentielle de la bobine fixe (12).

6.- Imprimante à élément traçeur unique porté par un premier sommet (24) d'un parallélogramme articulé (25, 26, 27, 28) opposé à un deuxième sommet fixe (29), l'&ément traçeur étant mobile suivant deux coordonnées (X, Y) sous la commande de deux dispositifs de servocommande selon l'une

des revendications 3 et 4, caractérisée par le fait que les

aimants permanents (34) des deux électro-aimants (30) sont fixés sur deux côtés (27, 28) du parallélogramme, adjacents

au sommet fixe (29).

7.- Imprimante selon la revendication 6, caractérisée par le fait que chacun des deux côtés (28, 29) mentionnés - 6 -

est relié à une plaquette (34) correspondante par l'inter-

médiaire d'un élément oblong 32 relié à l'un des deux autres sommets du parallélogramme et aligné sur un côté (25, 26)

relié au premier sommet (24).