FR2929753A1

FR2929753A1 - Magnetic actuator e.g. linear controllable electromagnetic actuator, for assisting e.g. machining operation, has magnets whose magnetization is perpendicular to sides of stator poles for forming static magnetic circuits in air gaps

Info

Publication number: FR2929753A1
Application number: FR0801845A
Authority: FR
Inventors: Franck Claeyssen; Gregory Magnac
Original assignee: Cedrat Technologies SA
Current assignee: Cedrat Technologies SA
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2009-10-09
Anticipated expiration: 2028-04-03
Also published as: FR2929753B1

Abstract

The actuator (30) has a stator (31) formed of an exciting coil (8), permanent polarization magnets (6a, 6b), and a magnetic cylinder head (2) with stator poles (5a, 5b). A mobile part (32) has mobile poles (34a, 34b) cooperating with the stator poles. The magnets of opposite polarities are located on sides (13a, 13b) of the stator poles. Axial magnetization of the magnets is perpendicular to the sides of the stator poles to form static magnetic circuits (39a, 39b) in air gaps (29a, 29b) between the stator and mobile poles common to a dynamic magnetic circuit (39c) associated with the coil. An independent claim is also included for a mechatronic system comprising a magnetic actuator sub-assembly.

Description

Actionneur magnétique contrôlable à fer mobile Domaine technique de l'invention L'invention concerne un actionneur magnétique contrôlable de type électroaimant linéaire ou rotatif à petits débattements, à grande densité d'énergie et à grande bande passante, comprenant : - un stator comportant une bobine de commande, deux aimants permanents de 10 polarisation, et une culasse magnétique présentant deux pôles statoriques, - un noyau magnétique, - et une partie mobile possédant au moins deux pôles mobiles saillants coopérant avec lesdits pôles statoriques . TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a controllable magnetic actuator of linear or rotary low-speed, high-energy-density and high-bandwidth electromagnet type, comprising: a stator comprising a coil two polarization permanent magnets, and a magnetic yoke having two stator poles, - a magnetic core, - and a movable portion having at least two projecting movable poles cooperating with said stator poles.

15 L'invention concerne aussi des systèmes mécatroniques comprenant un tel actionneur et une électronique ainsi que des applications de génération de vibrations contrôlées ou d'anti-vibration. The invention also relates to mechatronic systems comprising such an actuator and electronics as well as controlled vibration generation or anti-vibration applications.

20 État de la technique 20 State of the art

Les actionneurs magnétiques utilisent les forces d'origine magnétiques pour entraîner une partie mobile en translation ou en rotation sur un débattement limité par rapport à une partie fixe appelé stator. Ils peuvent être classés dans 3 25 catégories : Les actionneurs à bobines mobiles, les actionneurs à aimants mobiles et les actionneurs à fer mobile. Les actionneurs à bobine mobile, appelés couramment voice coil , présentent l'avantage d'être intrinsèquement contrôlables. La force magnétique produite sur la bobine mobile, appelée force de Laplace ou de Lorentz, est réglable en sens The magnetic actuators use the magnetic original forces to drive a moving part in translation or rotation on a limited movement relative to a fixed part called stator. They can be classified into 3 categories: Mobile coil actuators, moving magnet actuators and moving iron actuators. The voice coil actuators, commonly called voice coil, have the advantage of being intrinsically controllable. The magnetic force produced on the voice coil, called the Laplace or Lorentz force, is adjustable in direction

et en intensité tout le long de la course. Cela leur permet d'adresser différentes fonctions en mécatronique, de génération de petits mouvements, de vibrations ou d'anti-vibration. Par contre, les forces massiques produites sont assez réduites. La puissance électrique requise est élevée. La bobine mobile s'échauffe rapidement sans pouvoir être drainée facilement. Ces inconvénients sont très pénalisants pour des applications de mécatroniques embarquées. De plus, à cause de la bobine sur la partie mobile, cette technologie ne peut pas être directement utilisée pour générer des forces axiales sur un arbre tournant, fonction utile par exemple en perçage par vibrations. io Les actionneurs à fer mobile, aussi appelés électroaimants sont les plus répandus car ils offrent des efforts magnétiques élevés associés à une grande robustesse et une grand simplicité. Dans leur configuration la plus simple, leur partie mobile se limite à un noyau cylindrique monolithique à base de conducteur magnétique tel que du fer ou 15 d'un alliage ferromagnétique doux. Leur stator comporte essentiellement un bobinage électrique et un circuit magnétique réalisé à base de conducteur magnétique et possédant au moins un pôle, destiné à localiser le champ magnétique dans la zone d'entrefer actif et ainsi à réduire le courant dans la bobine. L'entrefer actif est Va zone d'air particulière située entre le pole et le 20 noyau mobile. Lorsque le champ magnétique est produit par la bobine dans l'entrefer actif, des forces d'attraction se développent entre le pôle du stator et le noyau, ce qui entraîne le noyau en mouvement. A l'inverse des actionneurs à bobine mobile, ces actionneurs à fer mobile ont l'inconvénient de ne pas être contrôlables en général : Les forces magnétiques 25 produites ne peuvent être que des forces d'attraction permettant d'accélérer le noyau dans le sens d'une réduction de l'entrefer. Avec cette seule force il est ainsi impossible de ralentir activement un électroaimant en mouvement par inversion du sens du force. and in intensity all along the race. This allows them to address different functions in mechatronics, generating small movements, vibrations or anti-vibration. On the other hand, the mass forces produced are quite small. The required electrical power is high. The voice coil warms quickly without being easily drained. These disadvantages are very disadvantageous for embedded mechatronics applications. In addition, because of the coil on the moving part, this technology can not be directly used to generate axial forces on a rotating shaft, a useful function for example in vibration drilling. The movable iron actuators, also called electromagnets are the most widespread because they offer high magnetic forces associated with great strength and simplicity. In their simplest configuration, their moving part is limited to a monolithic cylindrical core based on a magnetic conductor such as iron or a soft ferromagnetic alloy. Their stator essentially comprises an electric winding and a magnetic circuit made of magnetic conductor and having at least one pole, for locating the magnetic field in the active air gap zone and thus reducing the current in the coil. The active air gap is the particular air zone between the pole and the moving core. When the magnetic field is produced by the coil in the active air gap, attraction forces develop between the stator pole and the core, which causes the core to move. Unlike movable voice actuators, these movable iron actuators have the disadvantage of not being controllable in general: The magnetic forces produced can only be attractive forces for accelerating the core in the direction a reduction of the gap. With this single force it is thus impossible to actively slow an electromagnet moving by reversing the direction of the force.

L'utilisation d'une polarisation magnétique dans l'entrefer peut permettre dans certaines conditions de surmonter cette limitation. Le brevet US 6 028 499 décrit un actionneur à fer mobile polarisé, dont le stator comporte deux pôles et un aimant permanent cylindrique à aimantation radiale placé à l'intérieur de la bobine au stator. L'aimant permanent produit un champ statique dans chacun des deux entrefers. Hors alimentation le noyau symétrique est à l'équilibre lorsqu'il est placé au centre. Lorsque la bobine est alimentée, le champ magnétique est augrnenté dans un des entrefers et diminué dans l'autre. La force magnétique totale résultante entraîne le noyau en translation vers io l'entrefer où le champ est le plus élevé. La force magnétique change de sens en changeant le sens du courant dans la bobine. Cette configuration présente plusieurs inconvénients. Le premier inconvénient de cette structure est son coût et ses contraintes de réalisation. Un aimant à aimantation radiale est beaucoup plus difficile à réaliser 15 qu'un aimant à aimantation axiale. De plus, un aimant à aimantation radiale n'est réalisable avec des fortes aimantations que si le diamètre intérieur est supérieur à la longueur de l'aimant. Un second inconvénient est la mauvaise efficacité de l'aimant permanent en tant que générateur de champ magnétique dans l'entrefer. Seul le champ dans l'entrefer à polariser est utile. Or une grande 20 part du champ produit par l'aimant se situe en dehors de l'entrefer, par exemple dans la bobine. Cela conduit à sur-dimensionner l'aimant vis à vis de la fonction. En conséquence l'actionneur présente des efforts massiques très réduits par rapport à un électro-aimant sans polarisation. De plus la masse du noyau mobile de cette structure est élevée, ce qui pénalise la dynamique de l'actionneur : 25 L'accélération due aux forces magnétiques sur le noyau mobile est le rapport de la force sur le noyau mobile et détermine la bande passante de l'actionneur. A cause des efforts massiques réduits et de la masse élevée du noyau mobile, ses capacités de contrôles sont limitées en dynamique : Cette limitation est préjudiciable pour les applications de mécatronique telles que la génération de The use of a magnetic polarization in the gap can allow under certain conditions to overcome this limitation. No. 6,028,499 discloses a polarized movable iron actuator whose stator comprises two poles and a cylindrical permanent magnet with radial magnetization placed inside the coil to the stator. The permanent magnet produces a static field in each of the two gaps. Off power the symmetrical core is at equilibrium when placed in the center. When the coil is energized, the magnetic field is enlarged in one of the gaps and decreased in the other. The resulting total magnetic force drives the core in translation to the gap where the field is highest. The magnetic force changes direction by changing the direction of the current in the coil. This configuration has several disadvantages. The first disadvantage of this structure is its cost and its constraints of realization. A magnet with radial magnetization is much more difficult to make than a magnet with axial magnetization. In addition, a magnet with radial magnetization is only feasible with strong magnetizations if the inside diameter is greater than the length of the magnet. A second disadvantage is the poor efficiency of the permanent magnet as a magnetic field generator in the gap. Only the field in the air gap to polarize is useful. However, a large part of the field produced by the magnet is outside the gap, for example in the coil. This leads to oversize the magnet with respect to the function. As a result, the actuator has very low mass forces compared to a non-polarized electromagnet. In addition, the mass of the mobile core of this structure is high, which penalizes the dynamics of the actuator: The acceleration due to the magnetic forces on the mobile core is the ratio of the force on the mobile core and determines the bandwidth of the actuator. Due to the reduced mass efforts and the high mass of the mobile core, its control capabilities are limited in dynamics: This limitation is detrimental to mechatronics applications such as the generation of

déplacements rapides contrôlés, de vibrations contrôlées, ou d'anti-vibration, notamment dans les systèmes embarqués, pour les quels des forces massiques élevées et des bandes passantes élevées sont recherchées. controlled rapid movements, controlled vibration, or anti-vibration, especially in embedded systems, for which high mass forces and high bandwidths are sought.

Objet de l'invention Object of the invention

L'invention a pour but de rernédier à ces inconvénients et, plus particulièrement, d'améliorer les efforts massiques et la dynamique des actionneurs magnétiques de type électro-aimant polarisé et de réduire leurs difficultés de réalisation, pour des besoins en mécatronique. The object of the invention is to overcome these drawbacks and, more particularly, to improve the mass forces and the dynamics of magnetic actuators of the polarized electro-magnet type and to reduce their difficulties of implementation, for mechatronic purposes.

Selon l'invention, ce but est atteint en ce que les deux aimants permanents à aimantation axiale de polarités opposées, sont localisés sur les flancs des pôles statoriques, leur aimantation étant perpendiculaire aux flancs des pôles, pour constituer deux circuits magnétiques statiques empruntant en commun avec le circuit magnétique dynamique associé à la bobine de commande, un entrefer compris entre les pôles statoriques et les pôles mobiles. According to the invention, this object is achieved in that the two permanent magnets with axial magnetization of opposite polarities, are localized on the sides of the stator poles, their magnetization being perpendicular to the sides of the poles, to constitute two static magnetic circuits borrowing in common with the dynamic magnetic circuit associated with the control coil, a gap between the stator poles and the mobile poles.

Selon un mode de réalisation particulier, des pièces polaires ferromagnétiques 20 sont adjointes aux aimants permanents pour augmenter le champ magnétique produit par les aimants permanents dans l'entrefer. According to a particular embodiment, ferromagnetic pole pieces 20 are added to the permanent magnets to increase the magnetic field produced by the permanent magnets in the gap.

Selon un mode de réalisation particulier, le noyau magnétique est intégré à l'élément mobile pour obtenir un actionneur très robuste. Selon un mode de réalisation particulier, la partie mobile est guidée en translation suivant un axe z. 25 Selon un autre mode de réalisation particulier, la partie mobile est guidée en rotation à débattement limité suivant un axe curviligne z'. According to a particular embodiment, the magnetic core is integrated with the movable element to obtain a very robust actuator. According to a particular embodiment, the mobile part is guided in translation along an axis z. According to another particular embodiment, the moving part is guided in rotation with limited movement along a curvilinear axis z '.

Selon un mode de réalisation particulier, le noyau magnétique est intégré au 5 stator pour réduire considérablement la masse de l'élément mobile et augmenter la dynamique de l'actionneur. According to a particular embodiment, the magnetic core is integrated with the stator to considerably reduce the mass of the movable element and increase the dynamics of the actuator.

Selon un mode de réalisation particulier, le noyau magnétique participe au guidage de l'élément mobile. Selon un mode de réalisation particulier, les pièces polaires présentent des dimensions particulières par rapport aux dimensions des pôles du stator. According to a particular embodiment, the magnetic core participates in guiding the movable element. According to a particular embodiment, the pole pieces have particular dimensions with respect to the dimensions of the stator poles.

Selon un mode de réalisation particulier, l'élément mobile et la stator sont 15 cylindriques pour permettre de l'élément mobile à l'intérieur du stator suivant l'axe de translation. According to a particular embodiment, the movable element and the stator are cylindrical to allow the movable element inside the stator along the axis of translation.

Selon un développement de l'invention, l'actionneur est utilisé pour transmettre sans contact des forces axiales, des déplacements axiaux ou des vibrations 20 axiales à un arbre tournant de machine. According to a development of the invention, the actuator is used to transmit, without contact, axial forces, axial displacements or axial vibrations to a rotating machine shaft.

Selon un développement particulier de l'invention, l'actionneur est utilisé pour transmettre sans contact des vibrations axiales à un arbre tournant pour réaliser une fonction d'assistance par vibrations au perçage ou à l'usinage. Selon un autre mode de réalisation particulier, la partie mobile est guidée en translation par guidage élastique fixé au stator. 10 25 According to a particular development of the invention, the actuator is used to transmit without contact axial vibrations to a rotating shaft to perform a function of assistance by vibration drilling or machining. According to another particular embodiment, the mobile part is guided in translation by elastic guide fixed to the stator. 10 25

Selon un autre développement de l'invention, l'actionneur est utilisé avec son guidage élastique, en batteur actif (proof mass) pour produire des déplacements et des forces dynamiques, afin de réaliser des fonctions de génération de vibrations ou d'anti-vibration. Description sommaire des dessins According to another development of the invention, the actuator is used with its elastic guide, active beater (proof mass) to produce displacements and dynamic forces, to perform functions of vibration generation or anti-vibration . Brief description of the drawings

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention 10 donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 présente un actionneur magnétique à fer mobile, polarisé par aimants permanents, en position centrée. La figure 2 présente les circuits magnétiques et les champs magnétiques utilisés 15 pour le fonctionnement de l'actionneur magnétique de la figure 1. La figure 3 présente une variante d'actionneur magnétique à fer mobile, polarisé par aimants permanents, en position centrée, se distinguant de la première par la position relative des pôles fixes et mobiles. La figure 4 présente une autre variante d'actionneur magnétique à fer mobile, 20 polarisé par aimants permanents, dont la partie mobile est réduite grâce à un circuit magnétique placé à l'intérieur de la partie mobile. La figure 5 présente un actionneur magnétique à petits débattements angulaires contrôlables. La figure 6 présente un actionneur magnétique à petits débattements angulaires 25 contrôlables dont les performances dynamiques sont augmentées. La figure 7 présente un système à base d'actionneur magnétique à fer mobile, polarisé par aimants permanents mis en configuration batteur actif (proof-mass), avec son électronique.5 Other advantages and features will emerge more clearly from the following description of particular embodiments of the invention given by way of nonlimiting example and represented in the accompanying drawings, in which: FIG. 1 shows a magnetic actuator with movable iron, polarized by permanent magnets, in centered position. FIG. 2 shows the magnetic circuits and the magnetic fields used for the operation of the magnetic actuator of FIG. 1. FIG. 3 shows a variant of a moving magnet magnetic actuator, polarized by permanent magnets, in a centered position, distinguishing from the first by the relative position of the fixed and moving poles. FIG. 4 shows another variant of a magnetic iron actuator, polarized by permanent magnets, whose moving part is reduced thanks to a magnetic circuit placed inside the mobile part. Figure 5 shows a magnetic actuator with small controllable angular deflections. FIG. 6 shows a controllable angular small angular displacement actuator whose dynamic performance is increased. Figure 7 shows a system based on a magnetic iron actuator, polarized by permanent magnets set in active batter configuration (proof-mass), with its electronics.

Description de modes particuliers de réalisation Description of particular embodiments

En référence à la figure 1, l'actionneur magnétique 10 à fer mobile, polarisé par aimants permanents, représenté en position centrée, comporte un stator 11 et une partie mobile 12. Le stator 11 est formé d'un générateur magnétique 1. La partie mobile 12 est formée d'un groupe de pôles mobiles 4 et d'un noyau magnétique 3. La partie mobile 12, dont le centre est le point C, peut se déplacer en translation suivant l'axe z par rapport au stator 11. Dans une forme particulière de réalisation, le stator 11 et la partie mobile 12 sont cylindriques à symétrie de révolution autour de l'axe z, et à symétrie plane par rapport au plan perpendiculaire à z passant par le point C. Le générateur magnétique 1 est de forrne cylindrique creuse. Il comporte une culasse magnétique 2 à base de matériau magnétique doux, dont la coupe a la forme d'un C comportant deux extrémités 5a et 5b formant des pôles statoriques. With reference to FIG. 1, the magnetic iron actuator 10, polarized by permanent magnets, represented in a centered position, comprises a stator 11 and a mobile part 12. The stator 11 is formed of a magnetic generator 1. The part mobile 12 is formed of a group of movable poles 4 and a magnetic core 3. The movable portion 12, whose center is the point C, can move in translation along the axis z with respect to the stator 11. a particular embodiment, the stator 11 and the movable part 12 are cylindrical with symmetry of revolution about the z axis, and plane symmetry with respect to the plane perpendicular to z passing through the point C. The magnetic generator 1 is of cylindrical hollow form. It comprises a magnetic yoke 2 based on soft magnetic material, whose cut has the shape of a C having two ends 5a and 5b forming stator poles.

Cette culasse 2 est placée autour d'une bobine d'excitation 8. Afin de pouvoir intégrer la bobine 8, la culasse 2 est en pratique réalisée à partir d'un tube, complété par des pièces annulaires sur les flancs constituant les pôles statoriques 5a et 5b. La bobine 8 est formée d'au moins un enroulement de fil conducteur électrique, typiquement un fil de cuivre émaillé. Des aimants permanents de polarisation 6a et 6b sont placés sur les flancs 13a et 13b des pôles 5a et 5b du circuit magnétique 2. Les aimants permanents 6a et 6b, sont à aimantation axiale de direction sensiblement perpendiculaire aux flancs 13a et 13b des pôles statoriques 5a et 5b, et sont de direction opposée. Ils sont constitués par exemple de matériaux de type SmCo ou NdFeB. This yoke 2 is placed around an excitation coil 8. In order to be able to integrate the coil 8, the cylinder head 2 is in practice made from a tube, completed by annular parts on the flanks constituting the stator poles 5a. and 5b. The coil 8 is formed of at least one winding of electrical conductor wire, typically an enamelled copper wire. Permanent polarization magnets 6a and 6b are placed on the flanks 13a and 13b of the poles 5a and 5b of the magnetic circuit 2. The permanent magnets 6a and 6b are axially magnetized in direction substantially perpendicular to the sidewalls 13a and 13b of the stator poles 5a. and 5b, and are of opposite direction. They consist for example of SmCo or NdFeB type materials.

Dans une forme particulière de réalisation, des pièces polaires auxiliaires à base de matériau magnétique doux 7a et 7b sont placées sur les faces 14a et 14b des aimants permanents 6a et 6b, opposées aux faces 13a et 13b. In a particular embodiment, auxiliary polar parts based on soft magnetic material 7a and 7b are placed on the faces 14a and 14b of the permanent magnets 6a and 6b, opposite the faces 13a and 13b.

Les faces internes du stator 15a, 16a, 17a de largeurs L5, L6, L7 forment une première face polaire statorique et les faces 15b, 16b, 17b forment la seconde face polaire statorique. Les faces 15a et 15b sont écartées d'une distance L2. Le groupe de pôles mobiles 4 de la partie mobile 12 comporte deux pôles magnétiques mobiles 4a et 4b, solidarisés par le noyau magnétique 3. Les pôles mobiles sont des pièces en matériau magnétique doux. Leur section peut être de forme assez quelconque. Elle peut par exemple être rectangulaire de hauteur H4a et de largeur L4a. Dans une forme particulière de réalisation, la partie mobile 12 est un ensemble monolithique en matériau magnétique doux, qui comporte 2 zones de diamètres augmentés faisant saillie pour former les pôles mobiles 4a et 4b. Dans une autre forme particulière de réalisation, les pôles mobiles 4a et 4b peuvent être des plots placés sur le noyau 3. Les pôles mobiles 4a et 4b présentent des faces polaires 18a et 18b de largeur L4a et Lob. Les faces polaires 18a et 18b des pôles mobiles 4b et 4b sont distants d'une distance L3. Dans la forme particulière de réalisation où la structure est à symétrie de révolution, le rayon interne R1 du générateur 1 est supérieur au rayon externe R2 de l'élément mobile 12, permettant la translation et éventuellement la rotation de l'élément mobile 12 dans le stator 11. Dans une forme particulière de réalisation, la structure en position centrée est symétrique suivant un plan perpendiculaire à l'axe z passant par le point C. Les faces polaires 15a, 16a, 17a 18a, sont sensiblement parallèles à l'axe z. Lorsque le centre C de l'élément mobile 12 est au centre du stator 11, les faces polaires statoriques 15a, 16a, 17a sont placées approximativement en vis-à-vis de la face polaire mobile 18a, et de même pour les faces 15b, 16b, 17b vis-à-vis de la face 18b. The internal faces of the stator 15a, 16a, 17a of widths L5, L6, L7 form a first stator polar face and the faces 15b, 16b, 17b form the second polar pole face. The faces 15a and 15b are separated by a distance L2. The mobile pole group 4 of the mobile part 12 comprises two mobile magnetic poles 4a and 4b, secured by the magnetic core 3. The movable poles are parts of soft magnetic material. Their section can be of any shape. It may for example be rectangular height H4a and width L4a. In a particular embodiment, the movable portion 12 is a monolithic assembly of soft magnetic material, which has 2 zones of increased diameters protruding to form the movable poles 4a and 4b. In another particular embodiment, the mobile poles 4a and 4b may be studs placed on the core 3. The mobile poles 4a and 4b have polar faces 18a and 18b of width L4a and Lob. The pole faces 18a and 18b of the mobile poles 4b and 4b are spaced apart by a distance L3. In the particular embodiment in which the structure is symmetrical with revolution, the internal radius R1 of the generator 1 is greater than the external radius R2 of the mobile element 12, allowing the translation and possibly the rotation of the mobile element 12 in the stator 11. In a particular embodiment, the structure in centered position is symmetrical in a plane perpendicular to the axis z passing through the point C. The polar faces 15a, 16a, 17a 18a, are substantially parallel to the z axis . When the center C of the movable element 12 is in the center of the stator 11, the stator polar faces 15a, 16a, 17a are placed approximately vis-à-vis the movable polar face 18a, and likewise for the faces 15b, 16b, 17b vis-à-vis the face 18b.

La zone située entre les faces 15a et 18a forme un entrefer 9a d'épaisseur au rayon DR9, et de même pour l'entrefer 9b. L'épaisseur d'entrefer DR9 est choisie petite devant les hauteurs Hoa et H4b des pôles mobiles. Le fonctionnement de l'actionneur 10 exploite un système 19 de circuits 5 magnétiques, comportant 3 circuits magnétiques 19a, 19b, 19c, suivant la figure 2. L'aimant permanent 6a crée un flux magnétique statique circulant suivant un circuit magnétique statique 19a, traversant le pôle statorique 5a de la culasse 2, la zone d'entrefer 9a, le pôle mobile 4a, la pièce auxiliaire 7a et une zone d'air 10 comprise entre les pièces 4a et 7a. Ce flux produit un champ magnétique statique Hsa dans la zone d'entrefer 9a, réalisant sa polarisation magnétique. L'aimant 6b crée un second flux magnétique statique circulant suivant un circuit magnétique statique 19b, similaire au circuit 19a. Ce flux crée un champ magnétique statique Hsb dans la zone d'entrefer 9b, réalisant sa polarisation 15 magnétique. Les pièces auxiliaires 7a et 7b ne sont pas absolument nécessaires à la réalisation de ces flux magnétiques statiques mais sont préférentiellement utilisées : Elles permettent d'augmenter les champs statiques des aimants permanents dans les entrefers 9a et 9b. Compte tenu des aimantations de sens opposés des aimants 6a et 6b, les champs statiques Hsa 20 et Hsb dans les zones d'entrefer 9a et 9b sont de même sens. Lorsque la bobine 8 est alirnentée par un courant électrique I, le générateur 1 crée un flux magnétique dynamique circulant suivant un circuit magnétique dynamique 19c, traversant la culasse 2 notamment par les pôles statoriques 5a et 5b, les entrefers 9a et 9b, les pôles mobiles 4a et 4b et le noyau 3. Les pôles 25 4a et 5a et l'entrefer 9a sont communes au circuit 19a et 19c. Par ce moyen, des champs magnétiques dynamiques Hda et Hdb sont produits principalement dans les zones d'entrefer 9a et 9b. Le champ Hda dans l'entrefer 9a est de sens opposé au champ Hdb dans l'entrefer 9b. Ces champs sont dits dynamiques car The zone located between the faces 15a and 18a forms an air gap 9a of thickness to the radius DR9, and the same for the gap 9b. The gap thickness DR9 is chosen small in front of the heights Hoa and H4b of the mobile poles. The operation of the actuator 10 uses a system 19 of 5 magnetic circuits, comprising 3 magnetic circuits 19a, 19b, 19c, according to Figure 2. The permanent magnet 6a creates a static magnetic flux flowing in a static magnetic circuit 19a, through the stator pole 5a of the yoke 2, the gap zone 9a, the mobile pole 4a, the auxiliary part 7a and an air zone 10 between the parts 4a and 7a. This flux produces a static magnetic field Hsa in the gap zone 9a, realizing its magnetic polarization. The magnet 6b creates a second static magnetic flux flowing in a static magnetic circuit 19b, similar to the circuit 19a. This flux creates a static magnetic field Hsb in the gap zone 9b, realizing its magnetic polarization. The auxiliary parts 7a and 7b are not absolutely necessary for the realization of these static magnetic flux but are preferably used: They make it possible to increase the static fields of the permanent magnets in the air gaps 9a and 9b. Given the magnetizations in opposite directions of the magnets 6a and 6b, the static fields Hsa 20 and Hsb in the gap zones 9a and 9b are of the same direction. When the coil 8 is powered by an electric current I, the generator 1 creates a dynamic magnetic flux flowing in a dynamic magnetic circuit 19c, passing through the yoke 2 in particular by the stator poles 5a and 5b, the gaps 9a and 9b, the mobile poles 4a and 4b and the core 3. The poles 4a and 5a and the gap 9a are common to the circuit 19a and 19c. By this means, dynamic magnetic fields Hda and Hdb are produced mainly in the gap zones 9a and 9b. The field Hda in the gap 9a is opposite to the Hdb field in the gap 9b. These fields are said to be dynamic because

contrôlés par le courant I, contrôlable et variable si nécessaire, à l'opposé des champs Hsa et Hsb des aimants qui sont statiques. Les circuits magnétiques 19a et 19c empruntent en commun les pôles 4a et 5a et l'entrefer 9a. Les circuits magnétiques 19a et 19c permettent ainsi la génération de champ statique Hsa et de champ dynamique Hda se superposant dans la zone commune d'entrefer 9a. Les circuits 19b et 19c empruntent en commun les pôles 4b et 5b et l'entrefer 9b et permettent la génération de champ statique Hsb et de champ dynamique Hdb se superposant dans la zone commune d'entrefer 9b. controlled by the current I, controllable and variable if necessary, opposite the Hsa and Hsb fields of the magnets which are static. The magnetic circuits 19a and 19c jointly borrow the poles 4a and 5a and the gap 9a. The magnetic circuits 19a and 19c thus allow the generation of static field Hsa and dynamic field Hda superimposed in the common gap area 9a. The circuits 19b and 19c jointly borrow the poles 4b and 5b and the gap 9b and allow the generation of static field Hsb and dynamic field Hdb superimposed in the common gap area 9b.

Lorsque la bobine 8 est alimentée par un courant, les champs Hda et Hdb étant de sens opposés alors que les champs Hsa et Hsb sont de même sens, l'un des entrefers 9a et 9b est traversé d'un champ magnétique total augmenté alors que l'autre entrefer est traversé par un champ magnétique total diminué. Par exemple dans la figure 2, le champ total dans l'entrefer 9a est Hsa - Hda et le champ total dans l'entrefer 9b est Hsb + Hdb. Le pôle statorique dont le champ d'entrefer est augmenté crée une force d'attraction magnétique du pôle mobile qui est supérieure à celle du pôle statorique dont le champ d'entrefer est diminué. Le groupe de pôles mobiles 4 se déplace de manière à aligner les pôles dont le champ d'entrefer est augmenté, ce qui entraîne en translation la partie mobile 12. Dans le cas de la figure 2, la force produite sur le groupe de pôles mobiles 4 est orientée vers le haut. Grâce à la polarisation, la force magnétique totale s'appliquant sur le groupe de pôles mobiles 4 entrainant l'élément mobile 12 est inversible avec le sens du courant I. Au premier ordre la force magnétique totale est proportionnelle au courant I. Cela permet d'obtenir un actionneur magnétique contrôlable en translation dans les deux sens suivant z. La structure de l'actionneur 10 est particulièrement robuste et fiable : La partie mobile 12 peut être fait en une seule pièce en acier ferromagnétique. Le stator When the coil 8 is supplied with a current, the fields Hda and Hdb being in opposite directions while the fields Hsa and Hsb are in the same direction, one of the gaps 9a and 9b is crossed by a total magnetic field increased while the other air gap is crossed by a total magnetic field decreased. For example in FIG. 2, the total field in the gap 9a is Hsa-Hda and the total field in the gap 9b is Hsb + Hdb. The stator pole whose gap field is increased creates a magnetic attraction force of the mobile pole which is greater than that of the stator pole whose gap field is decreased. The mobile pole group 4 moves in such a way as to align the poles whose gap field is increased, which translates into the mobile part 12. In the case of FIG. 2, the force produced on the mobile pole group 4 is facing up. Thanks to the polarization, the total magnetic force applying to the group of mobile poles 4 driving the mobile element 12 is invertible with the direction of the current I. At first order the total magnetic force is proportional to the current I. This makes it possible to obtain a controllable magnetic actuator in translation in both directions along z. The structure of the actuator 10 is particularly robust and reliable: The movable portion 12 can be made in one piece of ferromagnetic steel. The stator

11 peut assurer un bon drainage thermique de la bobine 8 par la culasse 2. Les bobinages sont statiques et les fils ne risquent pas d'être endommagés. Cette structure peut être complétée par un guidage de la partie mobile 12 par rapport au stator 11. Différents types de guidage sont possibles suivant que soit souhaité une liaison linéaire rectiligne ou pivot glissant : guidage élastique, guidage par palier lisse, guidage par palier magnétique... Le guidage choisi autorise suivant les cas un mouvement linéaire suivant z ou un mouvement linéaire et rotatif suivant z. L'entraînement d'une charge se fait en la fixant sur l'un des points de la partie mobile 12. It can ensure a good thermal drainage of the coil 8 by the cylinder head 2. The coils are static and the wires are not likely to be damaged. This structure can be completed by guiding the movable portion 12 relative to the stator 11. Different types of guidance are possible depending on whether a straight linear connection or sliding pivot is desired: elastic guide, smooth bearing guide, magnetic bearing guide. .. Depending on the case, the selected guide allows a linear movement following z or a linear and rotary movement according to z. The driving of a load is done by fixing it on one of the points of the moving part 12.

L'actionneur 10 peut aussi être avantageusement utilisé pour transmettre sans contact des déplacements axiaux, des forces axiales ou des vibrations axiales à un arbre tournant. De nombreuses applications industrielles d'usinage en effet sont basées sur un outil tournant suivant un axe z, guidé par palier magnétique. Il serait par ailleurs parfois souhaitable de pouvoir positionner cet outil suivant l'axe z ou le mettre en vibration suivant l'axe z. La mise en vibration axiale de l'outil permet en effet de faciliter l'évacuation des copeaux. L'actionneur 10 peut dans sa configuration en symétrie de révolution et sa capacité à produire des efforts axiaux, de réaliser cette fonction. Pour présenter l'actionneur 10, sa structure était supposée à symétrie de révolution autour de l'axe z. Cependant, dans une autre forme de réalisation, la structure de l'actionneur 10 peut être à symétrie plane, le plan de symétrie étant perpendiculaire à l'axe x. Les parties droites et gauches du stator 1 devant être reliées mécaniquement entre elles, ce qui peut être fait aisément de très nombreuses façons. The actuator 10 can also be advantageously used to transmit without contact axial displacements, axial forces or axial vibrations to a rotating shaft. Many industrial machining applications in fact are based on a tool rotating along a z axis, guided by magnetic bearing. It would also sometimes be desirable to be able to position this tool along the z axis or to put it in vibration along the z axis. The axial vibration of the tool makes it possible to facilitate the evacuation of the chips. The actuator 10 can in its revolution symmetry configuration and its ability to produce axial forces, to achieve this function. To present the actuator 10, its structure was assumed to be symmetrical about the z axis. However, in another embodiment, the structure of the actuator 10 may be plane symmetrical, the plane of symmetry being perpendicular to the x axis. The right and left portions of the stator 1 to be mechanically connected together, which can be done easily in many ways.

Pour présenter le fonctionnement de l'actionneur 10, la partie mobile 12 était supposée mobile et soumise à des forces d'entraînement axiales produites par le stator 11 supposé fixe, mais en fonction du besoin leur rôle peut être échangé : La partie mobile 12 est fixe et le stator 11 est alors mobile. Cette mise en oeuvre peut être intéressante par exemple en configuration proof mass . To present the operation of the actuator 10, the movable portion 12 was assumed to be mobile and subjected to axial drive forces produced by the stator 11 assumed fixed, but depending on the need their role can be exchanged: The mobile part 12 is fixed and the stator 11 is then mobile. This implementation can be interesting for example in proof mass configuration.

La partie mobile 12 est fixée à la structure à exciter. La masse du générateur 1 joue alors de rôle de masse de réaction, profitant de sa valeur supérieur à celle de la partie mobile. Dans une forme particulière, de réalisation, il est intéressant d'avoir les pôles a et b de dimensions identiques pour que les forces du coté a et du coté b soient strictement symétriques. Dans ce cas les distances L5a = L5b = L5 , L6a = L6b =L6;L4a=Lob=L4; Dans une forme particulière de réalisation, telle que représentée à la figure 1, les distances de position des pôles mobiles et statoriques respectent 1 o approximativement les critères préférentiels: L2 +2.L5+2.L6=L3+2.L4 L4 < L5 + L6 Par approximativement, il faut comprendre que ces relations sont respectées à plus ou moins deux épaisseurs d'entrefer DR9. 15 Dans ce cas, ce sont les variations de positions relatives suivant z de la face polaire 18a par rapport à la face polaire 15a et de la face 18b par rapport la face 15b, dues à la translation des pôles 4a et 4b par rapport aux pôles 5a et 5b, et les variations de réluctance induites, qui prédominent dans la génération des efforts magnétiques dynamiques. 20 La figure 3 présente un actionneur 20, une variante de l'actionneur 10. Le système de circuits magnétiques, formé de deux circuits statiques et d'un circuit dynamique est topologiquernent identique à celui de l'actionneur 10. Le stator 21 est identique au stator 11. La partie mobile 22 se distingue de la partie 25 mobile 12, par des pôles mobiles 24a et 24b du groupe de pôles mobiles 24, plus écartés des pôles statoriques suivant z que dans l'actionneur 10. Dans une forme particulière de réalisation, il est intéressant d'avoir les pôles du côté a et du côté b de dimensions identiques pour que les forces du côté a et du côté b soient strictement symétriques. Dans ce cas les distances L5a = L5b = L5 , L6a = L6b = L6 ; L24a = L24b = L24 ; Dans une forme particulière de réalisation, telle que représentée à la figure 3, les distances de position des pôles mobiles et statoriques respectent 5 approximativement les critères préférentiels: L2 + 2.L5 = L23 L6 < L24 Par approximativement, il faut comprendre que ces relations sont respectées à plus ou moins deux épaisseurs DR29 d'entrefer 29. 10 Dans ce cas, ce sont les variations de distance entre les pointes les plus rapprochées des pôles 5a et 24a, et symétriquement entre 5b et 24b, dues à la translation des pôles 5a et 5b par rapport aux pôles 24a et 24b, et les variations de réluctance induites, qui prédominent dans la génération des efforts dynamiques. 15 La figure 4 présente un actionneur magnétique linéaire contrôlable 30 destiné à offrir une très grande dynamique. Le système de circuits magnétiques 39, formé de deux circuits statiques 39a et 39b et d'un circuit dynamique 39c est topologiquement identique à celui de l'actionneur 10. La partie mobile 32 est 20 formée d'un groupe de pôles 34 constitué des pôles magnétiques mobiles 34a et 34b. Ces pôles sont reliés entre eux par une pièce de liaison 35. Le stator 31 comporte un générateur 1, identique à celui de l'actionneur 10. Le stator 31 comporte de plus un noyau magnétique 33 placé à l'intérieur de la partie mobile 32 et un culot 36 assurant la liaison du noyau 33 au reste du 25 stator. Le noyau 33 est à base de matériaux magnétiques doux et assure la fermeture du circuit magnétique dynamique. Pour cette raison, l'entrefer 37 entre le noyau 33 et les pôles mobiles 34a et 34b est préférentiellement réduit. Dans une forme particulière de l'invention, l'actionneur 30 est à symétrie de révolution autour de l'axe z. The movable portion 12 is fixed to the structure to be excited. The mass of the generator 1 then acts as a reaction mass, taking advantage of its value greater than that of the mobile part. In a particular embodiment, it is interesting to have the poles a and b of identical dimensions so that the forces of side a and side b are strictly symmetrical. In this case the distances L5a = L5b = L5, L6a = L6b = L6, L4a = Lob = L4; In a particular embodiment, as shown in FIG. 1, the positional distances of the mobile and stator poles approximately respect the preferential criteria: L2 + 2.L5 + 2.L6 = L3 + 2.L4 L4 <L5 + L6 By approximately, one must understand that these relations are respected with more or less two thicknesses of gap DR9. In this case, it is the variations of relative positions along z of the polar face 18a with respect to the polar face 15a and of the face 18b with respect to the face 15b, due to the translation of the poles 4a and 4b with respect to the poles. 5a and 5b, and induced reluctance variations, which predominate in the generation of dynamic magnetic stresses. FIG. 3 shows an actuator 20, a variant of the actuator 10. The magnetic circuit system, formed of two static circuits and a dynamic circuit, is topologically identical to that of the actuator 10. The stator 21 is identical to the stator 11. The movable portion 22 differs from the movable portion 12, by movable poles 24a and 24b of the group of movable poles 24, further apart from the stator poles along z than in the actuator 10. In a particular form of realization, it is interesting to have the poles on the side a and side b of identical dimensions so that the forces on the side a and the side b are strictly symmetrical. In this case the distances L5a = L5b = L5, L6a = L6b = L6; L24a = L24b = L24; In a particular embodiment, as shown in FIG. 3, the positional distances of the mobile and stator poles approximately respect the preferential criteria: L2 + 2.L5 = L23 L6 <L24 By approximately, it should be understood that these relationships are respected more or less two thicknesses DR29 gap 29. 10 In this case, it is the distance variations between the closest points of the poles 5a and 24a, and symmetrically between 5b and 24b, due to the translation of the poles. 5a and 5b with respect to the poles 24a and 24b, and the induced reluctance variations, which predominate in the generation of the dynamic forces. Figure 4 shows a controllable linear magnetic actuator 30 for providing very high dynamics. The magnetic circuit system 39, formed of two static circuits 39a and 39b and a dynamic circuit 39c is topologically identical to that of the actuator 10. The movable part 32 is formed of a pole group 34 consisting of the poles. magnetic magnets 34a and 34b. These poles are interconnected by a connecting piece 35. The stator 31 comprises a generator 1, identical to that of the actuator 10. The stator 31 further comprises a magnetic core 33 placed inside the movable part 32 and a base 36 providing the connection of the core 33 to the remainder of the stator. The core 33 is based on soft magnetic materials and closes the dynamic magnetic circuit. For this reason, the gap 37 between the core 33 and the movable poles 34a and 34b is preferably reduced. In a particular embodiment of the invention, the actuator 30 is symmetrical about the z axis.

Dans une forme particulière de l'invention, le noyau 33 participe de plus au guidage de la partie mobile 32. Par exemple avec un revêtement approprié ou une lubrification, le noyau 33 et la partie mobile 32 peuvent assurer le rôle d'une liaison pivot glissant. In a particular form of the invention, the core 33 further participates in guiding the movable portion 32. For example with a suitable coating or lubrication, the core 33 and the movable portion 32 can act as a pivotal connection sliding.

La pièce de liaison 35 est par exemple une pièce tubulaire. Elle peut être ajourée pour être allégée. Elle aussi peut être formée d'une pluralité de tiges reliant des pôles mobiles 34a et 34b. Sur le plan magnétique, la pièce 35 peut être réalisée de 2 façons : Soit elle est non ferromagnétique et son diamètre extérieur peut être égal à celui des pôles mobiles 35a et 35b. Le circuit magnétique dynamique 39c est ainsi réalisé par les pièces 2, 5a, 5b et 33 du stator, les entrefers 29a, 2913, 37 et les pôles mobiles 34a et 34b, sensiblement comme à la figure 2. Soit la pièce 35 est ferromagnétique et son diamètre extérieur doit être inférieur à celui des pôles mobiles 34a et 34b, pour conserver des pôles 34a et 34b saillants et leur permettre de jouer en partie le même rôle que celui décrit à la figure 2. Le circuit magnétique dynamique 39c est ainsi réalisé par les pièces 2, 5a, 5b et 33 du stator, les entrefers 29a, 29b, 37 et les pôles mobiles 34a et 34b, avec une contribution de la pièce 35, agissant en complément du noyau 33. Dans une forme de réalisation avantageuse sur le plan économique, la partie mobile 32 formée de la pièce 35 et les pôles mobiles 34a, 34b est réalisée en une seule pièce ferromagnétique. Cet actionneur présente l'avantage d'entraîner une partie mobile à la fois robuste et de masse considérablement réduite, conduisant à de très bonnes performances dynamiques et une très grande bande passante. The connecting piece 35 is for example a tubular piece. It can be openwork to be lightened. It too can be formed of a plurality of rods connecting movable poles 34a and 34b. On the magnetic plane, the piece 35 can be made in two ways: Either it is non-ferromagnetic and its outside diameter can be equal to that of the movable poles 35a and 35b. The dynamic magnetic circuit 39c is thus formed by parts 2, 5a, 5b and 33 of the stator, air gaps 29a, 2913, 37 and movable poles 34a and 34b, substantially as in FIG. 2. Either piece 35 is ferromagnetic and its outside diameter must be smaller than that of the movable poles 34a and 34b, to keep protruding poles 34a and 34b and allow them to play part of the same role as that described in FIG. 2. The dynamic magnetic circuit 39c is thus produced by the parts 2, 5a, 5b and 33 of the stator, the air gaps 29a, 29b, 37 and the movable poles 34a and 34b, with a contribution from the part 35, acting in addition to the core 33. In an advantageous embodiment on the economic plan, the movable portion 32 formed of the workpiece 35 and the movable poles 34a, 34b is made in one piece ferromagnetic. This actuator has the advantage of driving a moving part both robust and mass significantly reduced, leading to very good dynamic performance and a very large bandwidth.

La figure 5 présente un actionneur magnétique à petits débattements angulaires contrôlables 40. Le stator 41 est composé d'un générateur 51 et d'un moyen de guidage en rotation tel qu'un arbre fixe 57. Le générateur 51 est agencé en forme d'arc de FIG. 5 shows a magnetic actuator with small controllable angular deflections 40. The stator 41 is composed of a generator 51 and a rotating guide means such as a fixed shaft 57. The generator 51 is arranged in the form of bow of

cercle suivant l'axe curviligne z' de centre O. Il est composé d'une bobine 48, d'une culasse magnétique 52 possédant deux pôles statoriques 45a, 45b sensiblement conformés suivant l'axe z', de deux aimants permanents 46a, 46b placés sur les flancs 53a et 53b de la culasse 52 et deux pièces polaires auxiliaires 47a, 47b placés sur les côtés 54a et 54b des aimants 46a et 46b. La partie mobile 42 comporte un ensemble de pôles mobiles 44 formés des pôles magnétiques saillants 44a et 44b et un noyau magnétique 43. Ce noyau 43 est fixé à un bras 58 guidé en rotation par un guidage 56 autour d'un arbre 57, par exemple avec un roulement à bille. En position centrée, le centre virtuel C' de la partie mobile 42, défini comme le milieu des pôles mobiles 44a et 44b est situé sur l'axe x situé sur le plan de symétrie du stator 41. Le fonctionnement magnétique de l'actionneur 40 est identique à celui des actionneurs 10 et 20. Le système de circuits magnétiques 59, formé de deux circuits statiques 59a et 59b et d'un circuit dynamique 59c est topologiquement identique à celui de l'actionneur 10. Par contre le mouvement de la partie mobile 42 produit par les forces magnétiques dues au stator 41 est une rotation à débattement limitée. L'actionneur produit des déplacements suivant z' contrôlables en changeant le sens du courant I dans la bobine 48. L'entraînement d'une charge se fait en la fixant sur l'un des points de la partie mobile 42. Les largeurs des pôles mobiles et statoriques de l'actionneur 40 sont calculées en prenant les coordonnées curvilignes suivant l'axe z'. Dans ces conditions, suivant une forme de réalisation préférentielle, les largeurs des pôles de l'actionneur 40 respectent approximativement les critères préférentiels définis pour l'actionneur 20. Dans une autre forme de réalisation préférentielle non représentée, les largeurs des pôles en coordonnées curvilignes respectent approximativement les critères préférentiels définis pour l'actionneur 10. La figure 6 présente un actionneur magnétique à petits débattements angulaires contrôlables 60 dont les performances dynamiques sont augmentées. circle along the curvilinear axis z 'of center O. It is composed of a coil 48, a magnetic yoke 52 having two stator poles 45a, 45b substantially shaped along the axis z', of two permanent magnets 46a, 46b placed on the flanks 53a and 53b of the cylinder head 52 and two auxiliary pole pieces 47a, 47b placed on the sides 54a and 54b of the magnets 46a and 46b. The movable portion 42 comprises a set of movable poles 44 formed by magnetic poles 44a and 44b and a magnetic core 43. This core 43 is fixed to an arm 58 guided in rotation by a guide 56 around a shaft 57, for example with a ball bearing. In the centered position, the virtual center C 'of the mobile part 42, defined as the middle of the mobile poles 44a and 44b, is situated on the axis x situated on the plane of symmetry of the stator 41. The magnetic operation of the actuator 40 is identical to that of the actuators 10 and 20. The magnetic circuit system 59, formed of two static circuits 59a and 59b and a dynamic circuit 59c is topologically identical to that of the actuator 10. On the other hand the movement of the part mobile 42 produced by the magnetic forces due to the stator 41 is a rotation with limited movement. The actuator produces displacements according to z 'controllable by changing the direction of the current I in the coil 48. The driving of a load is done by fixing it on one of the points of the movable part 42. The widths of the poles movable and statoric actuator 40 are calculated by taking the curvilinear coordinates along the z 'axis. Under these conditions, according to a preferred embodiment, the widths of the poles of the actuator 40 approximately respect the preferred criteria defined for the actuator 20. In another preferred embodiment, not shown, the widths of the poles in curvilinear coordinates respect approximately the preferred criteria defined for the actuator 10. FIG. 6 presents a magnetic actuator with small controllable angular deflections 60 whose dynamic performances are increased.

Le stator 61 composé du générateur 51 et d'un noyau magnétique 63. Le noyau 63 est reliée au générateur 51, notamment à la pièce 52, par une pièce non magnétique, non représentée sur la figure 6, dont la principale contrainte est de laisser de l'espace pour la course de la partie mobile 62. Le noyau 63 comporte un moyen de guidage en rotation 66 de l'arbre tournant 67, tel qu'un roulement à bille ou d'un guidage élastique. La partie mobile 62 comporte un ensemble de pôles mobiles 64 formés des pôles magnétiques 64a et 64b, reliés entre eux par une pièce de liaison 68 formée des bras 68a et 68b reliés à l'arbre tournant 67. En position centrée, le centre virtuel C' de la partie mobile 62, défini comme le milieu des pôles mobiles 64a et 64b est situé sur l'axe x situé sur le plan de symétrie du stator 61. Le fonctionnement magnétique de l'actionneur 60 est identique à celui des actionneurs 10 et 20. Le système de circuits magnétiques 69, formé de deux circuits statiques 69a et 69b et d'un circuit dynamique 69c est topologiquement identique à celui de l'actionneur 10. Par contre le mouvement de la partie mobile 44 produit par les forces magnétiques dues au stator 61 est une rotation à débattement limitée. L'actionneur produit des déplacements suivant z' contrôlables en changeant le sens du courant I dans la bobine 48. L'entraînement d'une charge se fait en la fixant sur l'un des points de la partie mobile 62. Les largeurs des pôles mobiles et statoriques de l'actionneur 60 sont calculées en prenant les coordonnées curvilignes suivant l'axe z'. Dans ces conditions, suivant une forme de réalisation préférentielle, les largeurs des pôles de l'actionneur 60 respectent approximativement les critères préférentiels définis pour l'actionneur 20. Dans une autre forme de réalisation préférentielle non représentée, les largeurs des pôles en coordonnées curvilignes respectent approximativement les critères préférentiels définis pour l'actionneur 10. La figure 7 présente un système mécatronique 80 formé d'une structure à actionner 79, d'un actionneur 70 et d'un ensemble électronique 78. Ce système The stator 61 composed of the generator 51 and a magnetic core 63. The core 63 is connected to the generator 51, in particular to the part 52, by a non-magnetic part, not shown in FIG. 6, whose main constraint is to leave space for the stroke of the movable portion 62. The core 63 comprises a rotational guiding means 66 of the rotating shaft 67, such as a ball bearing or an elastic guide. The movable portion 62 comprises a set of movable poles 64 formed of the magnetic poles 64a and 64b, interconnected by a connecting piece 68 formed of the arms 68a and 68b connected to the rotating shaft 67. In the centered position, the virtual center C of the movable part 62, defined as the middle of the movable poles 64a and 64b, is located on the x-axis situated on the plane of symmetry of the stator 61. The magnetic operation of the actuator 60 is identical to that of the actuators 10 and 20. The magnetic circuit system 69, formed of two static circuits 69a and 69b and a dynamic circuit 69c is topologically identical to that of the actuator 10. On the other hand, the movement of the mobile part 44 produced by the magnetic forces due to the stator 61 is a rotation with limited travel. The actuator produces displacements according to z 'controllable by changing the direction of the current I in the coil 48. The driving of a load is done by fixing it on one of the points of the movable part 62. The widths of the poles mobile and statoric actuator 60 are calculated by taking the curvilinear coordinates along the z 'axis. Under these conditions, according to a preferred embodiment, the widths of the poles of the actuator 60 approximately respect the preferred criteria defined for the actuator 20. In another preferred embodiment, not shown, the widths of the poles in curvilinear coordinates respect approximately the preferred criteria defined for the actuator 10. FIG. 7 shows a mechatronic system 80 formed of an actuating structure 79, an actuator 70 and an electronic assembly 78. This system

correspond à la mise en oeuvre d'un actionneur en configuration proof-mass pour de la génération de forces dynamiques dans la structure 79. Cette configuration permet de produire des vibrations pour des applications d'émissions acoustiques. Par exemple la structure 79 peut être un pavillon de haut parleur que l'on souhaite exciter pour émettre des ondes acoustiques. Cette configuration permet aussi de contrer des vibrations dans les applications d'anti-bruit ou d'anti-vibration. Par exemple la structure 79 peut être une partie de l'aile d'un avion, qui transmet des vibrations à la cabine que l'on souhaiterait atténuer grâce à l'actionneur pour améliorer le confort acoustique des 1 o passagers. L'actionneur 70 comporte un stator 71 identique au stator 31 de l'actionneur 30 et un élément mobile 72, entrainé par un groupe de pôles mobiles 34. L'élément mobile 72 comporte de plus un guidage élastique 73 et une pièce de transmission 74. Le guidage élastique 73 relie la partie mobile 72 par rapport au 15 stator 71 via le noyau fixe 33. Le guidage élastique 73 est formé par exemple de bagues 73a et 73b en élastomère. Elles autorisent une déformation en cisaillement permettant un débattement suivant z de la partie mobile 72 par rapport au stator 71. Le guidage élastique assure un centrage de la partie mobile 72 par rapport au stator 71 en étant raide radialement. La raideur axiale 20 du guidage élastique assure un rappel élastique. Sa raideur axiale et la force magnétique dynamique déterminent la course de l'actionneur. Dans cette configuration batteur actif (proof mass) , le stator 71 est mobile et la partie mobile 72 est fixée à la structure 79 à exciter par la pièce de transmission 74. La masse du stator 71 joue alors de rôle de masse de réaction. 25 La structure 79 est faiblement affectée par l'apport de masse de l'élément mobile, celle-ci étant réduite. Les fréquences des modes de la structure 79 seront ainsi peu affectées par l'ajout de l'actionneur, ce qui est un avantage sur le plan du système et du contrôle, car cela permet d'obtenir la bande passante la plus large possible. corresponds to the implementation of an actuator in proof-mass configuration for the generation of dynamic forces in the structure 79. This configuration makes it possible to produce vibrations for acoustic emission applications. For example, the structure 79 may be a loudspeaker horn that it is desired to excite to emit acoustic waves. This configuration also makes it possible to counter vibrations in anti-noise or anti-vibration applications. For example the structure 79 may be a part of the wing of an aircraft, which transmits vibrations to the cabin that one would like to mitigate through the actuator to improve the acoustic comfort of the 1 o passengers. The actuator 70 comprises a stator 71 identical to the stator 31 of the actuator 30 and a movable element 72, driven by a group of movable poles 34. The mobile element 72 further comprises an elastic guide 73 and a transmission part 74 The elastic guide 73 connects the movable portion 72 relative to the stator 71 via the fixed core 33. The elastic guide 73 is formed for example of elastomer rings 73a and 73b. They allow a shear deformation allowing clearance along z of the movable portion 72 relative to the stator 71. The elastic guide ensures a centering of the movable portion 72 relative to the stator 71 being radially stiff. The axial stiffness 20 of the elastic guide provides an elastic return. Its axial stiffness and the dynamic magnetic force determine the stroke of the actuator. In this active beater configuration (proof mass), the stator 71 is movable and the movable portion 72 is fixed to the structure 79 to be excited by the transmission part 74. The mass of the stator 71 then acts as a reaction mass. Structure 79 is weakly affected by the mass contribution of the movable member, which is reduced. The frequencies of the modes of the structure 79 will thus be little affected by the addition of the actuator, which is a system and control advantage, since this makes it possible to obtain the widest possible bandwidth.

La fréquence de résonance du premier mode axial de l'actionneur est déterminée par la raideur du guidage 73 et par la masse du stator 71, qui peut être augmentée par une masse additionnelle si la fréquence de résonance doit être abaissée. Les forces magnétiques dynamiques produites entre le stator 71 et la partie mobile 72 sont transmises à la structure 79 en dynamique avec une efficacité maximale autour de la résonance et au dessus de la fréquence de résonance, sur une large bande passante. Le système 80 comporte de plus un système électronique 78. Ce système comporte une électronique d'alimentation 77 fournissant le courant d'alimentation I variable en signe et en amplitude de la bobine 8, une électronique de contrôle 76 et un capteur 75. Le capteur 75 est un capteur fournissant une information sur la vibration, la force ou la position, suivant la grandeur à contrôler à l'aide de l'actionneur. Dans une application de génération de vibration contrôlée en amplitude, le capteur 75 mesure l'amplitude de vibration et l'adresse au contrôleur 76 qui la compare à la consigne et qui commande l'alimentation 77 en appliquant le courant I approprié. Le même dispositif peut être mis en oeuvre pour réaliser une application d'anti-vibration. The resonant frequency of the first axial mode of the actuator is determined by the stiffness of the guide 73 and the mass of the stator 71, which can be increased by an additional mass if the resonance frequency is to be lowered. The dynamic magnetic forces produced between the stator 71 and the moving part 72 are transmitted to the structure 79 dynamically with maximum efficiency around the resonance and above the resonance frequency over a wide bandwidth. The system 80 furthermore comprises an electronic system 78. This system comprises a supply electronics 77 supplying the supply current I which is variable in sign and in amplitude of the coil 8, a control electronics 76 and a sensor 75. 75 is a sensor providing information on the vibration, the force or the position, according to the quantity to be controlled by means of the actuator. In an amplitude-controlled vibration generation application, the sensor 75 measures the vibration amplitude and the address to the controller 76 which compares it to the setpoint and controls the power supply 77 by applying the appropriate current I. The same device can be implemented to perform an anti-vibration application.

Claims

Revendications1. Magnetic actuator (10, 20, 30, 40, 60, 70) comprising: - a stator (11, 21, 31, 41, 61, 71, 71) having a control coil (8, 48), two permanent magnets (6a, 6b, 46a, 46b) and a magnetic yoke (2, 52) having two stator poles (5a, 5b, 45a, 45b), - a magnetic core (3, 23, 33, 43, 63), - and a movable part (12, 22, 32, 42, 62, 72) having at least two moving mobile poles (4a, 4b, 24a, 24b, 34a, 34b, 44a, 44b, 64a, 64b) cooperating with said stator poles , characterized in that the two permanent magnets with axial magnetization of opposite polarities, are located on the sides (13a, 13b, 53a, 53b) of the stator poles, their magnetization being perpendicular to the sidewalls of the poles, to constitute two static magnetic circuits. (19a, 19b, 39a, 39b, 59a, 59b, 69a, 69b), borrowing in common with the dynamic magnetic circuit (19c, 39c, 59c, 69c) associated with the control coil (8, 48), an air gap ( 9a, 9b, 29a, 29b, 49a, 49b) between the stator poles and the mobile poles. 20

Magnetic actuator (10, 20, 30, 40, 60, 70) according to claim 1, characterized in that auxiliary magnetic parts (7a, 7b, 47a, 47b) are attached to the sidewalls (14a, 14b, 54a). , 54b) permanent magnets (6a, 6b, 46a, 46b). 25

Magnetic actuator (10, 20, 40) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the magnetic core (3, 23, 43) is integrated with the movable part (12, 22, 42). 19

4. Magnetic actuator (30, 60, 70) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the magnetic core (33, 63) is integrated in the stator (31, 61, 71).

5. Magnetic actuator (10, 20, 30, 70) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the movable portion (12, 22, 32, 72) is guided in translation along an axis z.

6. Magnetic actuator (40, 60) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the movable portion (42,62) is guided in rotation with limited movement along a curvilinear axis z '.

Magnetic actuator (30, 60) according to claim 4, characterized in that the movable poles (34a, 34b, 64a, 64b) are interconnected by a connection piece (35, 68) independent of the magnetic core ( 33, 63).

8. Magnetic actuator (30, 60) according to claim 7, characterized in that the magnetic core (3: 3, 63) participates in guiding the movable member (32, 62).

9. Magnetic actuator (10, 30, 40, 60, 70) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the positional distances of the movable and stator poles approximately respect the criterion L2 + 2.L5 + 2. L6 = L3 + 2.L4 25

Magnetic actuator (20, 30, 40, 60, 70) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the positional distances of the mobile and stator poles approximately respect the criterion L2 + 2.L5 = L23. 20

11.Magnetic actuator (10, 20, 30) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the movable member (12, 22, 32) and the stator (11, 21, 31) are cylindrical geometry , to allow the rotation of the movable element inside the stator along the axis z.

A mechatronic system (80) comprising a magnetic actuator subassembly (10, 20, 30, 40, 60, 70) according to any one of claims 1 to 10 and a second electronic subassembly (78) having a power supply (77), a control electronics (76) and a sensor (75).

Mechatronic system (80) according to claim 12, characterized in that the movable part (12, 22, 32, 42, 62, 72) is fixed to a structure (79) by a connecting piece (74) and the stator (11, 21, 31, 41, 61, 71) is attached to the movable portion by an elastic guide (73) to be able to produce vibrations or anti-vibrations in the structure (79).

A mechatronic system comprising a magnetic actuator subassembly (10, 20, 30) according to claim 11, and a rotating machine 20 rotating in a z direction, characterized in that the movable element (12, 22, 32) is capable of to transmit without contact small axial displacements, axial vibrations or axial forces along the z axis to a shaft of the machine.

15. A mechatronic system according to claim 14 applied to the realization of a vibration assist function for drilling or machining.