FR2918787A1 - Procede d'alimentation d'un actionneur electromagnetique selon deux configurations d'alimentation et dispositif d'actionnement correspondant - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé d'alimentation d'un actionneur électromagnétique (1) comprenant un organe fixe (2) et un organe mobile (6) qui ont des parties en regard pourvues respectivement d'aimants permanents (7) et de bobines (4), le procédé comprenant l'étape, dans une configuration nominale d'alimentation, d'alimenter simultanément toutes les bobines avec une même intensité de courant pour déplacer l'organe mobile sur une course couvrant une position d'équilibre stable résultant de la configuration nominale d'alimentation, le procédé comprenant l'étape d'alimenter une partie des bobines simultanément avec une même intensité de courant dans une configuration palliative d'alimentation à laquelle correspond une position d'équilibre stable différente de celle de la configuration nominale de fonctionnement.L'invention concerne également un dispositif correspondant.
Description
1 La présente invention concerne un procédé d'alimentation d'un actionneur
électromagnétique et un dispositif d'actionnement correspondant. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Un tel actionneur électromagnétique est par exemple utilisable pour l'actionnement de soupapes de moteurs thermiques de véhicules automobiles. Il est connu des actionneurs électromagnétiques comprenant, d'une part, un organe fixe constitué d'une armature pourvue d'une pluralité de bobines et, d'autre part, un organe mobile ou noyau pourvu d'aimants permanents disposés en regard des bobines. Les bobines sont généralement associées à une unité de commande agencée pour alimenter les bobines en fonction du déplacement souhaité de l'organe mobile. Il existe différents types d'actionneurs et notamment les actionneurs linéaires dans lesquels l'organe mobile coulisse par rapport à l'organe fixe, les actionneurs circulaires alternatifs dans lesquels l'organe mo-bile oscille selon un débattement angulaire par rapport à l'organe fixe et les actionneurs rotatifs, tels que les moteurs, dans lesquels l'organe mobile pivote par rapport à l'organe fixe. Il existe également différents modes d'alimenta- tion des bobines. Le mode le plus évolué repose sur une alimentation individualisée des bobines permettant d'alimenter successivement tout ou partie des bobines en fonction du déplacement: à réaliser, des efforts à mettre en oeuvre, de la vitesse à atteindre... Ces modes d'alimentation nécessitent toutefois de recourir à des unités de commande perfectionnées et coûteuses. Dans certaines applications ne nécessitant pas les performances de ce mode évolué d'alimentation, on a recours à un mode d'alimentation plus simple consistant à alimenter simultanément toutes les bobines avec une même intensité de courant pour engendrer dans les bobines des champs électromagnétiques produisant sur l'organe mobile des forces qui vont s'ajouter en une force résultante susceptible de déplacer l'organe mobile sur une course prédéterminée. Un inconvénient de ce mode d'alimentation est que, lorsque les bobines sont toutes alimentées si- multanément, va exister dans la course de l'organe mobile une position d'équilibre stable dans laquelle les bobines exercent sur l'organe mobile une force résultante nulle ou faible insuffisante pour déplacer l'organe mobile. Si =L'organe mobile arrive dans cette position d'équilibre stable avec une vitesse insuffisante, il s'arrête et il n'est plus possible de le déplacer par l'alimentation des bobines. Ceci ne pose pas de problème tant que la vitesse de passage de l'organe mobile en position d'équilibre stable est suffisante et, lorsque l'organe mobile doit posséder des positions intermédiaires d'arrêt dans sa course, si l'on veille à ce que ces positions intermédiaires d'arrêt soient suffisamment éloignées de la position d'équilibre stable. Toutefois, dans certaines applications qui ont été envisagées pour ces actionneurs, et notamment l'actionnement des soupapes de moteurs thermiques de véhicu- les automobiles, et dans certaines circonstances, il se produit une augmentation de la résistance au déplacement de l'organe mobile. Tel est le cas lorsque le lubrifiant utilisé pour diminuer la résistance au frottement de la soupape lors de son déplacement a une viscosité accrue du fait par exemple d'une faible température ambiante. La viscosité du lubrifiant introduit une résistance supplémentaire au mouvement de la soupape, et donc de l'organe mobile, qui rend plus difficile l'obtention d'une accélération de l'organe mobile qui lui permettrait d'atteindre 3 une vitesse suffisante de passage dans la position d'équilibre stable. La seule solution envisagée est d'augmenter l'intensité du courant utilisé pour alimenter les bobines. Il en résulte cependant une augmentation de la consommation électrique du véhicule et un nécessaire redimensionnement des bobines risquant d'en augmenter le poids et l'encombrement. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de fournir un moyen de remédier à cet inconvénient. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un procédé d'alimentation d'un actionneur électromagnétique comprenant un organe fixe et un organe mobile qui ont des parties en regard pourvues respectivement d'aimants permanents et de bobines, le procédé comprenant l'étape, dans une configuration nominale d'alimentation, d'alimenter simultanément toutes les bobines avec une même inten- sité de courant pour déplacer l'organe mobile sur une course couvrant une position d'équilibre stable résultant de la configuration nominale d'alimentation, le procédé comprenant l'étape d'alimenter une partie des bobines simultanément avec une même intensité de courant dans une configuration palliative d'alimentation à laquelle correspond une position d'équilibre stable différente de celle de la configuration nominale de fonctionnement. Ainsi, à chaque configuration d'alimentation correspond une position d'équilibre stable différente de sorte qu'il est possible d'utiliser l'une ou l'autre de ces configurations en fonction de la position et de la vitesse de l'organe mobile dans sa course. Selon un mode de mise en oeuvre particulier, pour déplacer l'organe mobile sur sa course, les bobines sont d'abord alimentées dans la configuration nominale d'ali- mentation jusqu'à la position d'équilibre stable correspondante, puis dans la configuration palliative d'alimentation pour passer ladite position d'équilibre stable, puis dans la configuration nominale d'alimentation pour finir le déplacement. L'alimentation simultanée de toutes les bobines permet d'obtenir l'accélération la plus importante de l'organe mobile, la configuration palliative d'alimentation n'étant utilisée que pour faciliter le passage de l'organe mobile dans la position d'équilibre stable correspondant à la configuration nominale d'alimentation. L'invention a également pour objet un dispositif d'actionnement pour la mise en ouvre de ce procédé. Le dispositif d'actionnement comprend un actionneur électro- magnétique comportant un organe fixe et un organe mobile qui ont des parties en regard pourvues respectivement d'aimants permanents et de bobines, les bobines étant associées à une unité de commande ayant : - une configuration nominale d'alimentation dans laquelle l'unité de commande alimente simultanément toutes les bobines avec une même intensité de courant pour déplacer l'organe mobile sur une course s'étendant de part et d'autre d'une position d'équilibre stable de l'organe mobile résultant de la configuration nominale d'alimentation, - une configuration palliative d'alimentation dans laquelle l'unité de commande alimente simultanément une partie des bobines avec une même intensité de courant pour déplacer l'organe mobile sur au moins une partie de la course, et à laquelle correspond une position d'équilibre stable de l'organe mobile différente de celle résultant de la configuration nominale d'alimentation. De préférence, le dispositif comprend un élément de désactivation d'au moins une des bobines, relié à l'unité de commande pour désactiver ladite au moins une des bobines lorsque l'unité de commande est dans la configuration palliative d'alimentation. Ainsi, l'unité de commande commande l'élément de désactivation pour obtenir la désactivation de la ou des 5 bobines qui ne seront pas alimentées dans la configuration palliative d'alimentation. Ce mode de réalisation est particulièrement simple et requiert un élément de désactivation peu coûteux comme un relais ou un transistor. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention. EREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : -la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un dispositif d'actionnement linéaire conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est un diagramme montrant l'évolution de la force résultante exercée par les bobi- nes sur l'organe mobile lors de son déplacement, - la figure 3 est une vue schématique en coupe d'un dispositif d'actionnement circulaire alternatif conforme à un deuxième mode de réalisation de l'inven- tion. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, le dispositif d'actionnement conforme au premier mode de réalisation de l'invention comprend un actionneur électromagnétique gé- néralement désigné en 1. L'actionneur électromagnétique 1 comprend une armature comportant un cadre 2 ayant deux côtés opposes à partir desquels s'étendent, en saillie vers l'intérieur du cadre 2, des branches 3 à savoir une branche centrale et deux branches externes disposées de part et d'autre de la branche centrale. Des bobines 4 s'étendent autour des branches 3 externes. Les branches 3 des deux côtés opposés ont des extrémités libres, en regard deux à deux et élargies, délimitant entre elles un passage pour un organe mobile à sa- voir un noyau 6. Le noyau 6 est formé d'une plaque incorporant des aimants permanents 7 qui s'étendent parallèle-ment aux extrémités libres des branches 3 et qui sont espacés par des parties amagnétiques 8. Le noyau 6 est relié à une queue de soupape 9 par des moyens connus en eux-mêmes de telle manière qu'un déplacement du noyau 6 dans sa direction de coulissement provoque un déplacement correspondant de la soupape. Les bobines 4 sont reliées à une source d'alimentation en énergie électrique 10 pilotée par une unité de commande 11 agencée pour commander l'alimentation des bobines 4 en courant et régler l'intensité délivrée. Deux des bobines 4 en vis-à-vis, ici les bobines 4 portant l'indice a sur la figure 1, sont reliées à la source d'alimentation 10 par l'intermédiaire d'un élément d'ac- tivation 12 constitué ici d'un relais ou d'un transistor et relié à l'unité de commande 11. L'unité de commande 11 est également reliée à un capteur de position 13 de la soupape qui fournit indirectement la position du noyau 6. L'unité de corrsnande 11 est ainsi agencée pour commander l'alimentation des bobines 4 selon deux configurations d'alimentation : - une configuration nominale d'alimentation dans laquelle les quatre bobines 4 sont activées et sont alimentées par une même intensité de courant, - une configuration palliative d'alimentation dans laquelle les bobines 4.a sont désactivées et seules les bobines 4.b sont activées et alimentées par une même intensité de courant. A la figure 2, on a représenté la course du noyau 6 et les positions d'équilibre stable P1, P2 correspon- dant respectivement à la configuration nominale et à la configuration palliative. En fonctionnement normal, l'unité de commande 11 est en configuration nominale d'alimentation.
En cas de démarrage à froid, détecté par exemple par une mesure de la température extérieure, une mesure de la viscosité ou de la température du lubrifiant de la soupape, l'unité de commande 11 est dans la configuration nominale d'alimentation jusqu'à ce que la palette arrive au voisinage de la position P1 puis dans la configuration palliative d'alimentation pour que le noyau 6 passe la position P1. Une fois que le noyau 6 est suffisamment éloigné de la position P1, l'unité de commande 11 revient à la configuration nominale d'alimentation.
S'il est nécessaire d'arrêter le noyau 6 dans une position intermédiaire voisine de la position d'équilibre stable P1, la configuration nominale d'alimentation est utilisée pour amener le noyau 6 dans la position intermédiaire et l'y arrêter et la configuration palliative pour amorcer un nouveau mouvement du noyau 6. Une fois que le noyau est suffisamment éloigné de la position d'équilibre stable P1, La configuration nominale d'alimentation est à nouveau utilisée. En variante, il est possible de prévoir de faire passer l'unité de commande 11 en configuration palliative d'alimentation si la vitesse du noyau 6 (obtenue par dérivation du signal de position) est insuffisante pour passer sans risque la position d'équilibre stable P1 ou d'alterner les configurations de façon systématique tant que subsistent les conditions de démarrage à froid. Selon un deuxième mode de réalisation, représenté à la figure 3, le dispositif d'actionnement conforme à l'invention comprend un actionneur circulaire oscillant généralement désigné en 21 comportant une armature 22 en arc de cercle à l'intérieur de laquelle sont montées des bobines 23. Un organe mobile, à savoir un noyau 24 rota-tif ayant une surface externe pourvue d'aimants permanents 25, est monté pour pivoter dans l'armature en regard des bobines 23. Les bobines 23 sont reliées à une source d'alimentation 26 en énergie électrique elle-même reliée à une unité de commande 27. Certaines bobines 23, repérées avec l'indice a sont reliées à la source d'alimentation 26 par l'intermédiaire d'un élément de désactivation 28 lui-même relié à l'unité de commande 27 pour être commandé par celle-ci. L'unité de commande 27 comprend deux configurations d'alimentation, à savoir : - une configuration nominale d'alimentation dans laquelle toutes les bobines 27 sont alimentées par une même intensité de courant, - une configuration palliative d'alimentation dans laquelle les bobines 23.a reliées à l'élément de désactivation 28 ont été désactivées et seules les autres bobines, repérées par l'indice b sont alimentées par une même intensité de courant. A la configuration nominale et à la configuration palliative d'alimentation, correspondent deux positions d'équilibre stable décalées angulairement l'une par rapport à l'autre.
Le fonctionnement de l'unité de commande est identique à celui du premier mode de réalisation. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des va-riantes de réalisation sans sortir du cadre de l'inven- tion tel que défini par les revendications. En particulier, l'invention est applicable à des actionneurs ayant une structure différente de celle décrite et par exemple à des moteurs rotatifs. L'unité de commande peut être l'unité de contrôle des soupapes (VCU, de l'anglais Valve Control Unit ) 9 ou l'unité de contrôle moteur (ECU, de l'anglais Engine Control Unit ). En variante, l'unité de commande peut avoir une ou plusieurs configurations palliatives d'alimentation et une ou plusieurs configurations nominales d'alimentation. Le mode de passage entre la configuration nominale d'alimentation et la configuration palliative d'alimentation peut être différent de celui décrit. D'autres applications de l'invention sont envisa- geables.
Claims (10)
1. Procédé d'alimentation d'un actionneur électromagnétique (1 ; 21) comprenant un organe fixe (2 ;22) et un organe mobile (6 ; 24) qui ont des parties en regard pourvues respectivement d'aimants permanents (7 ; 25) et de bobines (4 ; 23), le procédé comprenant l'étape, dans une configuration nominale d'alimentation, d'alimenter simultanément toutes les bobines avec une même intensité de courant pour déplacer l'organe mobile sur une course couvrant une position d'équilibre stable résultant de la configuration nominale d'alimentation, caractérisé en ce que le procédé comprend l'étape d'alimenter une partie des bobines simultanément avec une même intensité de courant dans une configuration palliative d'alimentation à laquelle correspond une position d'équilibre stable différente de celle de la configuration nominale de fonctionnement.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, pour déplacer l'organe mobile (6 ; 24) sur sa course, les bobines (4 ; 23) sont d'abord alimentées dans la configuration nominale d'alimentation jusqu'à la position d'équilibre stable correspondante, puis dans la configuration palliative d'alimentation pour passer ladite posi- tion d'équilibre stable, puis dans la configuration nominale d'alimentation pour finir le déplacement.
3. Dispositif d'actionnement comprenant un actionneur électromagnétique (1 ; 21) comportant un organe fixe (2 ; 22) et un organe mobile (6 ; 24) qui ont des parties en regard pourvues respectivement d'aimants permanents (7 ; 25) et de bobines (4 ; 23), les bobines étant reliées à une unité de commande (11 ; 27) ayant une configuration nominale d'alimentation dans laquelle l'unité de commande alimente simultanément toutes les bo- bines avec une même intensité de courant pour déplacer 11 l'organe mobile sur une course s'étendant de part et d'autre d'une position d'équilibre stable de l'organe mobile résultant de la configuration nominale d'alimentation, caractérisé en ce que l'unité de commande a une configuration palliative d'alimentation : - dans laquelle l'unité de commande alimente simultanément une partie des bobines avec une même intensité de courant pour déplacer l'organe mobile sur au moins une partie de la course, et - à laquelle correspond une position d'équilibre stable de l'organe mobile différente de celle résultant de la configuration nominale d'alimentation.
4. Dispositif selon la revendication 3, comprenant un élément de désactivation (12 ; 28) d'au moins une des bobines (4.a ; 23.a), relié à l'unité de commande (11 ; 27) pour désactiver ladite au moins une des bobines lorsque l'unité de commande est dans la configuration palliative d'alimentation.
5. Dispositif selon la revendication 4, dans le- quel l'élément de désactivation (12 ; 28) est un relais.
6. Dispositif selon la revendication 4, dans le-quel l'élément de désactivation (12 ; 28) est un transistor.
7. Dispositif selon la revendication 3, dans le- quel les aimants permanents (7 ; 25) sont portés par l'organe mobile (2 ; 22).
8. Dispositif selon la revendication 3, dans le-quel l'organe mobile (6 ; 24) est monté pour coulisser par rapport à l'organe fixe (2 ; 22).
9. Dispositif selon la revendication 3, dans le-quel l'organe mobile (6 ; 24) est monté pour pivoter par rapport à l'organe fixe (2 ; 22)
10. Dispositif selon la revendication 3, comprenant un capteur de position (13) de l'organe mobile (6) relié à l'unité de commande (11)
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