FR2864330A1 - Procede de fabrication d'un codeur magnetique multipolaire - Google Patents

Procede de fabrication d'un codeur magnetique multipolaire Download PDF

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Abstract

L'invention décrit un procédé de fabrication d'un codeur magnétique multipolaire comprenant un élément porteur et au moins une piste en un matériau aimantable, selon lequel la piste de matériau aimantable est, par l'action d'un champ magnétique appliqué de l'extérieur, pourvue d'une aimantation en forme de bandes de polarité alternante. D'après le procédé selon l'invention, il est prévu qu'au cours d'une première étape, la piste magnétique est préaimantée avec une polarité uniforme, et au cours d'une deuxième étape, l'aimantation de la piste préaimantée est inversée en la polarité opposée dans des régions en forme de bandes. Le procédé selon l'invention, non seulement permet l'emploi d'outils d'aimantation simplifiés, mais aussi peut être exécuté plus rapidement et fournit des pas polaires de précision extrême sans étapes supplémentaires d'optimisation et d'adaptation.

Description

1 DESCRIPTION
L'invention concerne un procédé de fabrication d'un codeur magnétique multipolaire comprenant un élément porteur et au moins une piste en un matériau aimantable, selon lequel la piste de matériau aimantable est, par l'action d'un champ magnétique appliqué de l'extérieur, pourvue d'une aimantation en forme de bandes de polarité alternante.
On sait qu'on peut utiliser ce qu'on appelle des codeurs multipolaires pour détecter la vitesse de rotation ou la position angulaire d'éléments rotatifs de machines, par exemple pour déterminer la position angulaire actuelle respective du vilebrequin d'un moteur à combustion interne ou pour détecter la vitesse de rotation en présence de systèmes de freins de roues antiblocage.
De tels codeurs multipolaires comprennent généralement un corps porteur essentiellement en forme de couronne, par exemple en un matériau métallique, qui est pourvu au moins sur son bord périphérique extérieur d'au moins d'une piste magnétique. La piste magnétique peut être par exemple constituée d'un matériau thermoplastique traversé de ferrite aimantée.
Une aimantation en forme de bandes, selon laquelle les pôles nord et sud alternent avec de petits pas d'écartement, est imprimée dans la piste magnétique. Pour mesurer la position angulaire, le codeur présente généralement dans son aimantation en bandes un point dit singulier, par exemple sous la forme d'un pôle élargi ou d'un autre agencement de pôles différant de l'aimantation en bandes, qui sert de point de référence pour la détermination des positions angulaires.
Pour mesurer la position angulaire ou la vitesse de rotation d'un arbre ou d'un axe, le codeur magnétique est habituellement fixé sur cet arbre ou axe. Mais on connaît également des applications dans lesquelles le codeur est fixé sur un boîtier qui tourne autour d'un arbre ou axe immobile. Lors de la rotation de l'arbre ou axe, ou du boîtier, on obtient ainsi un champ magnétique qui se modifie périodiquement en fonction des pas d'écartement des pôles magnétiques, champ qui peut être détecté au moyen d'un capteur magnétique. Le capteur, par exemple un capteur à effet Hall ou un capteur magnétorésistif, également appelé capteur MR ou GMR (= Giant-MR), transforme le champ magnétique qui se modifie dans le temps en un signal électrique périodique qui, comme on l'a déjà décrit plus haut, peut être utilisé pour la commande du moteur.
L'aimantation de la piste magnétique s'effectue par l'action d'un champ magnétique externe sur le matériau aimantable. L'aimantation peut s'effectuer aussi bien statiquement que dynamiquement. Dans le cas de la procédure statique, un outil d'aimantation, qui est peut être par exemple constitué d'un élément porteur avec des conducteurs de courant ménagés dans la surface qui produisent des champs magnétiques lorsqu'ils sont sollicités par des impulsions électriques, est disposé en vis-à-vis de la piste à aimanter. L'outil d'aimantation présente ici un nombre et un agencement de pôles qui correspond à ceux à imprimer. L'aimantation de la piste magnétique s'effectue par l'action des champs magnétiques de l'outil d'aimantation sur le matériau magnétique dans la piste. Les pôles nord et sud sont simultanément imprimés. Dans la variante de procédure dynamique, on fait passer la piste magnétique devant une tête magnétique d'aimantation, qui produit un champ magnétique variable conformément au nombre et à l'agencement de pôles souhaités. Selon ce procédé, les pôles magnétiques sont successivement imprégnés un à un dans la piste magnétique. L'inconvénient des procédés connus est que les pôles voisins de polarités opposés s'influencent mutuellement tandis que l'aimantation est imprimée, et peuvent ainsi modifier la géométrie de l'agencement de pôles. En particulier lors de la fermeture d'une aimantation en bandes imprimée sur une piste en forme de couronne, un problème qui se produit généralement est que le dernier pôle aimanté influence le pôle initialement aimanté en premier de telle sorte que la précision du signal en cet endroit est dégradée. On a donc besoin d'étapes complexes de simulation et d'optimisation pour obtenir la précision nécessaire du pas polaire.
L'invention a pour but de fournir un procédé de fabrication d'un codeur magnétique multipolaire qui puisse être exécuté d'une manière simple et économique et qui fournissent des dessins de bandes magnétiques d'une précision extrême.
Selon l'invention, dans un procédé de fabrication d'un codeur magnétique multipolaire comprenant un élément porteur et au moins une piste en un matériau aimantable, selon lequel la piste de matériau aimantable est, par l'action d'un champ magnétique appliqué de l'extérieur, pourvue d'une aimantation en forme de bandes de polarité alternante, la piste magnétique est, au cours d'une première étape, préaimantée avec une polarité uniforme, et au cours d'une deuxième étape, l'aimantation de la piste préaimantée est inversée en ou vers la polarité opposée dans des régions en forme de bandes. On a constaté d'une manière étonnante qu'avec le procédé selon l'invention, le problème apparaissant avec les procédés connus de l'influence mutuelle entre pôles voisins ne se produit pas. L'inversion de l'aimantation des bandes peut s'effectuer avec une précision extrême. Visiblement, l'ensemble du système est, du fait des relations symétriques produites par la polarité uniforme, suffisamment stable pour que soit supprimée dans une très large mesure toute influence mutuelle de polarité. Un avantage particulier qui en résulte est la suppression du problème de fermeture mentionné plus haut.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'aimantation s'effectue statiquement au moyen d'un outil d'aimantation disposé en vis-à-vis de la piste à aimanter. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'aimantation s'effectue dynamiquement au moyen d'une tête d'aimantation, la piste magnétique et la tête d'aimantation étant déplacées l'une par rapport à l'autre. Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, la préaimantation est effectuée au moyen d'un aimant permanent.
On va maintenant expliquer l'invention plus en détail et à titre d'exemple à l'aide des dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une représentation schématique des étapes du procédé selon l'invention dans le cas de son exécution statique pour la réalisation d'un dessin symétrique de bandes; la figure 2 est une représentation schématique des étapes du procédé selon l'invention dans le cas de son exécution dynamique pour la réalisation d'un dessin symétrique de bandes; la figure 3 est une représentation schématique des étapes du procédé selon l'invention dans le cas de son exécution dynamique pour la réalisation d'un dessin asymétrique de bandes.
On distingue sur la figure 1 une piste magnétique, orientée linéairement sans que cela limite le caractère général de l'exposé, d'un codeur multipolaire qui, selon l'invention, au cours d'une première étape a) de procédé, a été préaimanté sur sa surface sur toute la longueur avec une polarité uniforme, ici le pôle nord. Pour une meilleure vue d'ensemble, le corps porteur n'est pas représenté. De même, on n'entrera pas, ni ici ni dans la suite, dans les détails de la fabrication du corps porteur et de la mise en place de la piste magnétique sur le corps porteur, de même que des matériaux possibles pour le corps porteur et la piste magnétique. Ces procédures et matériaux ont été décrits de nombreuses fois dans l'état de la technique et dans les brevets référencés. Pour le procédé décrit ici ainsi que pour celui décrit ci-après, la préaimantation peut s'effectuer dans le cas le plus simple au moyen d'un aimant permanent, qui est disposé en vis-à-vis de la piste à aimanter ou qui est dirigé le long de la piste. Au cours d'une étape suivante b) du procédé, dans ce grand pôle couvrant la totalité des bandes, les pôles opposés sont, au moyen d'un outil d'aimantation disposé en vis-à-vis de la piste magnétique, aimantés en surimpression de telle sorte qu'on obtient une aimantation en bandes de polarité opposée. Étant donné que du fait de la préaimantation, un pôle sur deux est déjà présents, un outil d'aimantation statique n'a besoin que de la moitié du nombre de pôles pour aimanter le champ antagoniste sur la piste préaimantée du codeur. Cela engendre un outil nettement plus simple, étant donné que, du fait du nombre de pôles diminué de moitié, les distances entre pôles sont deux fois plus grandes. La figure 1c représente la piste magnétique achevée du codeur, avec une aimantation symétrique en bandes de polarité alternante.
Dans le cas du procédé d'aimantation représenté sur la figure 2, la préaimantation a), déjà décrite ci-dessus, est suivie de l'aimantation en surimpression b) des pôles opposés au moyen d'un procédé dynamique. Ici, après l'aimantation de chaque pôle, la piste à aimanter est chaque fois déplacée plus loin de la largeur du pôle déjà existant, de sorte que dans ce cas également, l'installation ne doit imprimer que la moitié du nombre de pôles. Cela engendre également des temps de traitement plus courts pour l'aimantation dynamique, par exemple également par le fait que les têtes magnétiques ne s'échauffent pas autant. Ici aussi, le résultat du processus d'aimantation est une piste magnétique de codeur pourvue d'une aimantation en bandes de polarité alternante, comme représenté en c).
Afin que l'exposé soit complet, la figure 3 représente l'application d'un procédé dynamique d'une manière analogue au procédé décrit à la figure 2, procédé avec lequel, comme on peut le voir en c), on produit une asymétrie sous la forme d'un point singulier dans l'aimantation en bandes. Dans l'exemple représenté de réalisation, le point singulier est formé, sans que cela limite le caractère général de l'exposé, par un pôle nord élargi de deux bandes. D'autres agencements géométriques sont tout à fait possibles pour produire un point singulier. Il est également possible de produire une aimantation en bandes avec un point singulier au moyen du procédé statique décrit plus haut; pour cela, il faut seulement concevoir l'outil d'aimantation en conséquence. Le point singulier peut être par exemple utilisé comme point de référence pour la mesure de positions angulaires.
Même si le procédé selon l'invention a été décrit ci-dessus pour l'essentiel en considération d'applications dans le domaine automobile, il est bien évident qu'il peut êtr e utilisé pour la fabric ation de codeu rs ma gnétiques dans des domaines d'application quelconques, par exemple également dans l'électronique de loisirs. La présente invention n'est limitée en aucun cas aux applications automobiles d'un codeur.

Claims (4)

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un codeur magnétique multipolaire comprenant un élément porteur et au moins une piste en un matériau aimantable, selon lequel la piste de matériau aimantable est, par l'action d'un champ magnétique appliqué de l'extérieur, pourvue d'une aimantation en forme de bandes de polarité alternante, caractérisé en ce qu'au cours d'une première étape, la piste magnétique est préaimantée avec une polarité uniforme, et au cours d'une deuxième étape, l'aimantation de la piste préaimantée est inversée en la polarité opposée dans des régions en forme de bandes.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aimantation s'effectue statiquement au moyen d'un outil d'aimantation disposé en visà-vis de la piste à aimanter.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aimantation s'effectue dynamiquement au moyen d'une tête d'aimantation, la piste magnétique et la tête d'aimantation étant déplacées l'une par rapport à l'autre.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la préaimantation est effectuée au moyen d'un aimant permanent.
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