FR2847379A1 - Actionneur electromagnetique a surface actives additionnelles - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un actionneur électromagnétique comprenant un noyau (16) associé à au moins une bobine et un moyen d'actionnement (11) associé à une palette (14) montée mobile entre deux positions extrêmes dans chacune desquelles une face de la palette (14) s'étend contre une face active (17) du noyau (16), le noyau (16) et un bord (19) de la palette (14) comportant chacun des parois actives additionnelles qui sont en regard avec un entrefer faible pour au moins une position de la palette (14) dans laquelle une face de la palette présente un grand entrefer avec la face active (17) correspondante du noyau, de sorte que la palette (14) comporte au moins un évidement (20,22) et le noyau comporte au moins une protubérance (30,32) correspondante à l'évidement, la protubérance étant délimitée par des parois latérales (31,33) qui forment des parties de parois actives additionnelles du noyau (16) coopérant avec des parois latérales (21,23) de l'évidement.
Description
L'invention concerne un actionneur électromagnétique à surfaces actives
additionnelles, utilisable notamment pour actionner une soupape de moteur thermique.
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
Ce type d'actionneur comprend au moins un noyau associé à une bobine, et un poussoir agissant sur la soupape et associé à une palette montée mobile axialement entre deux positions extrêmes dans chacune desquelles une face de la palette s'étend contre une face active du
noyau.
Chaque face active du noyau est composée de portions séparées de face active, chaque portion étant réalisée dans une branche distincte du noyau. Les branches du noyau sont agencés pour permettre le cheminement d'un flux magnétique généré par la bobine d'une portion de
face active à l'autre.
Lorsque la palette se trouve à proximité immédiate d'une des positions extrêmes, la face correspondante de la palette présente un entrefer faible avec les portions de face active du noyau en regard, de sorte que le flux magnétique se referme facilement en passant par
la palette. La palette est alors attirée vers la face active du noyau.
Dès que la palette se trouve quelque peu éloignée d'une position extrême, l'entrefer entre la face active du noyau et la face de palette est important et contrarie la fermeture du flux magnétique par la palette. Pour provoquer la fermeture du flux en vue d'exercer une force sur la palette, il faut compenser les pertes dues au grand entrefer en prévoyant une intensité élevée du courant d'alimentation de la bobine, ce qui provoque une
grande consommation électrique et un échauffement important de l'actionneur.
Pour diminuer cet inconvénient, il a été proposé de prévoir sur le noyau des parties qui s'étendent en saillie de la face active et qui sont en regard d'un côté rectiligne du bord de la palette avec un entrefer faible pour des positions de la palette dans laquelle une face
de la palette présente un grand entrefer avec la face ac5 tive du noyau.
Ainsi, les parties en saillie du noyau ont des
parois latérales formant des parois actives additionnelles qui, dans la position de la palette précitée, coopèrent avec le bord de la palette pour faciliter la ferme10 ture du flux magnétique dans la palette qui franchit aisément l'entrefer réduit existant entre le bord de la palette et les parties en saillie du noyau.
La fermeture ainsi facilitée du flux magnétique
permet de mettre en mouvement la palette sous des cou15 rants bien plus faibles que ceux normalement utilisés.
La réalisation d'un entrefer faible en regard d'un seul côté rectiligne du bord de la palette ne permet toutefois d'obtenir qu'une faible force d'initialisation
du mouvement de la palette.
OBJET DE L'INVENTION
Un but de l'invention est de proposer un perfectionnement de ce type d'actionneur permettant d'optimiser encore plus la circulation du flux dans la palette, afin de minimiser encore le courant nécessaire à l'attraction de la palette lorsque celle-ci est éloignée d'une face
active du noyau.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
Selon l'invention on propose un actionneur électromagnétique du type précité, dans lequel la palette comporte au moins un évidement et le noyau comporte au moins une protubérance correspondante à l'évidement, la protubérance étant délimitée par des parois latérales qui
forment au moins une partie de la paroi active additionnelle coopérant avec des parois latérales de l'évidement.
Ainsi, sans augmenter les dimensions de la pa-
lette ou du noyau, la surface des parois actives additionnelles est augmentée de sorte que l'établissement du
flux est facilité même pour un courant initial réduit.
Pour une palette de dimension donnée les évide5 ments réalisent en outre une diminution de poids de la
palette et donc un allégement de la masse mobile de l'actionneur.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, l'évidement s'étend de façon à former une échancrure du bord de la palette rendant celui-ci non rectiligne. Selon un deuxième mode particulier de réalisation de l'invention, l'évidemment s'étend selon un contour fermé inscrit dans un contour de la palette délimité par
le bord de celle-ci.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention sera mieux comprise à la lumière de
la description qui suit en référence aux figures des dessins annexés parmi lesquelles:
- la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un actionneur de soupape connu installé sur la culasse d'un moteur; - la figure 2 est une vue de dessus de la palette de l'actionneur selon une première variante de l'invention; - la figure 3 est une vue en perspective d'une partie du noyau de l'actionneur selon la première variante; - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3; - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 3; - la figure 6 est une vue de dessus de la palette de l'actionneur selon une deuxième variante de l'invention; - la figure 7 est une vue analogue à celle de la
figure 5, mais selon la deuxième variante.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
En référence à la figure 1, et de façon connue en soi, un actionneur électromagnétique 10 est monté sur une culasse 4 d'un moteur pour actionner une soupape 1. La queue 3 de la soupape 1 est montée pour coulisser dans un
palier 5 de la culasse 4.
L'actionneur 10 comporte un poussoir 11 qui cou10 lisse coaxialement à celle-ci. L'extrémité de la queue 3 de la soupape 1 et l'extrémité du poussoir 11 sont rappelées l'une vers l'autre par deux ressorts 12 et 13 antagonistes agissant respectivement sur le poussoir 11 et
sur la queue 3 de la soupape. Les ressorts 12 et 13 défi15 nissent un point d'équilibre du poussoir 11, correspondant à la position du poussoir 11 illustrée.
Le poussoir 11 est solidaire d'une palette 14 délimitée par un bord 19 comportant des côtés rectilignes.
La palette 14 est montée pour se déplacer entre deux électroaimants 15 qui comportent chacun un noyau 16 comportant deux branches extérieures, et une branche centrale autour de laquelle est disposée une bobine. La course du poussoir 11 est ainsi limitée entre une position extrême supérieure définie par la butée de la pa25 lette 14 contre le noyau 16 de l'électroaimant 15 supérieur et une position extrême inférieure définie par la butée de la palette 14 contre le noyau 16 de l'électroaimant 15 inférieur, les deux positions extrêmes
correspondant à la position ouverte et à la position fer30 mée de la soupape 1.
En fonctionnement, le poussoir 11 est déplacé d'une position extrême à l'autre par l'action combinée des ressorts 12 et 13 et des électroaimants 15 attirant
alternativement la palette 14.
Le noyau 16 présente une face active 17 qui s'étend en regard d'une face de la palette 14. La face active 17 est composée de portions de face active constituées chacune de l'extrémité d'une des branches du noyau 16. Selon une disposition connue en soi, des parties en saillie 18 s'étendent depuis la face active 17 pour présenter avec les côtés rectilignes du bord 19 de la palette 14 un entrefer faible pour toutes les positions de la palette 14 entre la position médiane illustrée à la figure 1 et une position extrême dans laquelle la palette
14 est en butée contre le noyau 16 correspondant.
Cette disposition permet de faciliter le passage du flux par la palette 14, en particulier lorsque celleci est encore éloignée du noyau 16 de l'électroaimant 15
actif.
Pour encore plus faciliter le passage du flux de la palette 14 dans une telle position, et comme cela est illustré à la figure 2, la palette 14 comporte selon l'invention des évidements périphériques 20 ainsi que des
évidements intérieurs 22.
Les évidements périphériques 20 sont délimitées par des parois latérales 21, tandis que les évidements
intérieurs 22 sont délimités par des parois latérales 23.
Dans le mode de réalisation illustré ici, les évidements périphériques 20 sont formés par des échancrures de l'un des côtés du bord 19 de la palette 14, de sorte que celui-ci présente un côté non rectiligne, tandis que les évidements intérieurs 22 s'étendent selon un contour fermé inscrit dans le contour de la palette 14
délimité par son bord 19.
On notera qu'ici, les évidements 20, 22 sont réalisés de sorte que la palette 14 comporte dans le sens de
la longueur des tronçons extrêmes A,E et un tronçon central C identiques, séparés par des tronçons intermédiai35 res B,D identiques comportant les évidements 20, 22.
Par ailleurs, et comme cela est visible à la figure 3, le noyau 16 comporte selon l'invention des protubérances périphériques 30 s'étendant depuis les branches extérieures du noyau 16, ainsi que des protubérances in5 térieures 32 s'étendant depuis la branche centrale du noyau 16, les protubérances périphériques 30 et les protubérances intérieures 32 correspondant respectivement aux évidements périphériques 20 et aux évidements intérieurs 22. Les protubérances périphériques 30 sont cha10 cune délimitées par des parois latérales 31, tandis que les protubérances intérieures 32 sont chacune délimitées
par des parois latérales 33.
En correspondance avec la palette 14, le noyau
est décomposable en des tronçons extrêmes A,E et un tron15 çon central C identiques, séparés par des tronçons intermédiaires B,D identiques comportant les protubérances périphériques 30 et les protubérances intérieures 32.
Les parois latérales 31 des protubérances périphériques 30 présentent avec les parois latérales 21 des évidements périphériques 20 un entrefer faible pour toutes les positions comprises entre la position médiane et
la position extrême correspondante de la palette 14.
Il en est de même pour les parois latérales 33 des protubérances intérieures 32 et les parois latérales
23 des évidements intérieurs 22.
L'effet de cette disposition est illustré à la
figure 4, sur laquelle le flux magnétique est symboliquement représenté en traits mixtes.
Lorsque, comme cela est illustré, la face de pa30 lette 14 en regard de la face active 17 du noyau est encore éloignée de celle-ci, le flux parvient néanmoins à se refermer facilement dans la palette 14 en passant d'une part entre les parois latérales 31 des protubérances périphériques 30 et les parois latérales 21 des évi35 dements périphériques 20 de hla palette 14, et d'autre part entre les parois latérales 23 des évidements intérieurs 22 et les parois latérales 33 des protubérances intérieures 32. Le flux circule ainsi en deux boucles s'étendant chacune dans l'une des branches extérieures du noyau 16 et dans la branche centrale de celui-ci, ce qui permet d'augmenter la force d'attraction exercée par l'électroaimant sur la palette 14, pour une intensité de
courant donnée.
Cette circulation de flux en deux boucles s'établit sur toute la longueur des tronçons intermédiaires B,D de la palette 14. Les tronçons B,D de la palette 14 permettent ainsi la circulation optimisée du flux lorsque la palette est éloignée de la face active 17 du noyau 16. L'ensemble des lignes de flux dans la palette
14 est représenté sur la figure 2 en traits mixtes.
Les tronçons A,C,E de la palette 14, dans lesquels le flux ne circule majoritairement que lorsque la face de la palette présente un entrefer faible avec la face active 17 du noyau 16, contribuent eux à rigidifier
la palette 14.
Les tronçons A,B,C,D,E de la palette 14 définissent ensemble la face de la palette qui coopère avec la face active 17 du noyau 16 et par laquelle transite la majeure partie du flux lorsque la face de la palette 14 présente un entrefer faible avec la face active du noyau 16. Selon un aspect particulier de l'invention, il est possible de réaliser des noyaux conformes à l'invention par empilement de tôles découpées selon un
nombre limité de formes distinctes.
Selon une première variante de réalisation correspondant au noyau illustré à la figure 3, le noyau est réalisé au moyen de tôles découpées selon uniquement deux
formes distinctes.
La première forme de tôle est conforme à la coupe du noyau 16 illustrée à la figure 4, ce type de tôle comportant des découpes pour réaliser les protubérances périphériques 30 ainsi que les protubérances intérieures 32. La deuxième forme de tôle est conforme à la coupe du noyau 16 illustrée à la figure 5, ce type de tôle
n'ayant aucune découpe particulière.
Les tronçons B,D du noyau 16 sont réalisés par empilement d'un paquet de tôles selon la première forme,
tandis que les tronçons A,C,E sont réalisés par empilement d'un paquet de tôles selon la deuxième forme.
Selon une deuxième variante de réalisation, le paquet central C' du noyau 16 est réalisé à l'aide de tôles selon une troisième forme illustrée à la figure 7 qui comporte des découpes uniquement pour la réalisation des protubérances périphériques 30. Ces dernières s'étendent alors de façon continue le long des paquets B,C',D, et
sont donc interrompus seulement au voisinage des extrémités du noyau.
La palette correspondante, illustrée à la figure 6, diffère de la palette illustrée à la figure 2 uniquement par son tronçon central C' qui n'est plus identique aux tronçons extérieurs A et E. Cette variante permet le passage d'un flux (il25 lustré en traits mixtes à la figure 7) d'une branche extérieure du noyau 16 à l'autre par le tronçon central C' de la palette 14 en passant par les parois latérales des évidements périphériques de celle-ci alors que la palette 14 est encore éloignée de la face active du noyau 17, ce qui permet d'augmenter encore l'attraction exercée sur la
palette 14.
L'invention n'est pas limitée aux modes particuliers de réalisation de l'invention qui viennent d'être décrits, mais bien au contraire englobe toute variante entrant dans le cadre de l'invention tel que défini par
les revendications.
Bien que l'invention ait été décrite en relation avec un actionneur bibobine, l'invention est également
applicable à un actionneur monobobifie.
Bien que l'invention ait été décrite en relation avec un actionneur à palette mobile axialement, l'invention est également applicable à un actionneur à
palette pivotante.
Bien que les évidements intérieurs aient été dé10 crits selon des découpes qui traversent la palette et débouchent sur chacune des faces de la palette, ce qui permet de réaliser des protubérances identiques sur les noyaux, on peut également réaliser des évidements intérieurs qui sont non traversants. Dans ce cas, il est né15 cessaire de prévoir des évidements intérieurs décalés sur
chacune des faces de la palette et de réaliser des protubérances correspondantes sur les noyaux.
Bien que la palette ait été illustrée avec des encoches périphériques sur les grands côtés seulement, on peut également réaliser des encoches sur les petits côtés. Les encoches peuvent également être de profondeurs différentes les unes des autres, la palette ayant par
exemple une configuration générale en H. On peut également réaliser les évidements intérieurs selon des décou25 pes ayant des bords en créneaux.
Claims (4)
1. Actionneur électromagnétique comprenant un noyau (16) associé à au moins une bobine et un moyen d'actionnement (11) associé à une palette (14) montée mobile entre deux positions extrêmes dans chacune desquelles une face de la palette (14) s'étend contre une face active (17) du noyau (16), le noyau (16) comportant des parois actives additionnelles qui sont en regard d'un bord de la palette (14) avec un entrefer faible pour au moins une position de la palette (14) dans laquelle une face de la palette présente un grand entrefer avec la face active (17) correspondante du noyau, caractérisé en ce que la palette (14) comporte au moins un évidement (20,22) et en ce que le noyau comporte au moins une protubérance (30,32) correspondante à l'évidement, la protubérance étant délimitée par des parois latérales (31,33) qui forment des parties de parois actives additionnelles du noyau (16) coopérant avec des parois latérales (21,23)
de l'évidement.
2. Actionneur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un évidement (20) s'étend de façon à former une échancrure du bord (19) de
la palette (14).
3. Actionneur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un évidement (22) s'étend selon un contour fermé inscrit dans un contour de
la palette (14) délimité par le bord de celle-ci.
4. Actionneur électromagnétique selon la revendi30 cation 1, caractérisé en ce que le noyau (16) est formé d'un empilage de tôles regroupées en paquets (A,B,C,D,E)
de tôles de forme identique, et en ce que la palette comporte des découpes correspondantes formant chaque évidement.
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