FR3090186A1 - Dispositif électromécanique - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif électromécanique (1), comportant :une bobine (20), une culasse externe (30) en un matériau ferromagnétique permettant d’assurer le re-bouclage du flux magnétique et entourant la bobine,une partie fixe formée par un conduit (81) d’évacuation,un élément (40) déplaçable en direction de la partie fixe (81) pour obturer le conduit (81) d’évacuation sous l’effet de la force de rappel du ressort,et comportant un système (91) d’atténuation de la chaleur. Figure pour l’abrégé : Fig. 1.
Description
Description
Titre de l'invention : Dispositif électromécanique
[0001] La présente invention concerne les dispositifs électromécaniques comportant une bobine et un élément mobile sous l’effet du champ magnétique de la bobine, et plus particulièrement mais non exclusivement les électrovannes de purge canister utilisées dans le domaine automobile.
[0002] Le réservoir des véhicules à moteur thermique est muni d’un filtre à charbon actif appelé canister qui absorbe et retient les vapeurs de carburant provenant du réservoir.
[0003] Le canister est relié à l’admission du moteur via une électrovanne de purge qui est fermée lorsque le moteur est à l’arrêt et qui s’ouvre de façon à permettre la purge du filtre lorsque le moteur est en fonctionnement.
[0004] On connaît par le brevet EP 1 181 442 un exemple d’électrovanne de purge. De façon conventionnelle, l’électrovanne comporte un noyau fixe creux en un matériau ferromagnétique s’étendant selon un axe, une bobine montée autour du noyau fixe et un élément d’obturation, mobile selon l’axe du noyau fixe sous l’effet du champ magnétique généré par la bobine. L’élément d’obturation se déplace vers une partie fixe de l’électrovanne pour fermer celle-ci.
[0005] Un inconvénient de ce type d’électrovanne provient du fait qu’au cours des actions d’ouverture et de fermeture, du courant circule dans la bobine impliquant une augmentation de température et ainsi un échauffement du dispositif complet.
[0006] La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients des dispositifs de l’art antérieur en proposant un dispositif électromécanique dont la configuration limite l’augmentation de température, et par conséquent réchauffement du dispositif.
[0007] Pour cela la présente invention propose un dispositif électromécanique comportant : une bobine, une partie fixe formée par un conduit d’évacuation un élément déplaçable en direction de la partie fixe pour obturer le conduit d’évacuation sous l’effet de la force de rappel du ressort, comportant des moyens d’atténuation de la chaleur.
[0008] Selon un mode de réalisation de l’invention, les moyens d’atténuation de la chaleur sont formés par un filtre thermique passe bas disposé autour de la culasse externe de façon à augmenter la capacité calorifique du dispositif dans sa globalité.
[0009] Selon un mode de réalisation de l’invention, les moyens d’atténuation de la chaleur sont formés par plusieurs cylindres.
[0010] Selon un mode de réalisation de l’invention, les moyens d’atténuation de la chaleur sont constitués de matériau à changement de phase.
[0011] Selon un mode de réalisation de l’invention, la hauteur et le diamètre sont déterminé de façon à avoir un ratio minimum de 2,5 pour assurer une bonne performance.
[0012] Selon un mode de réalisation de l’invention, la distance entre chaque cylindre est inférieure au diamètre du cylindre.
[0013] Selon un mode de réalisation de l’invention, les moyens d’atténuation de la chaleur sont directement disposés dans le plastique surmoulant la bobine.
[0014] Selon un mode de réalisation de l’invention, les moyens d’atténuation de la chaleur sont disposés dans une plaque métallique traversant le surmoulage jusqu’à en ressortir vers l’extérieur pour favoriser l’échange convectif et donc la dissipation d’énergie.
[0015] Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif est une électrovanne de purge canister.
[0016] L’invention concerne également l’utilisation du dispositif selon l’invention, dans un véhicule automobile.
[0017] D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant aux figures annexées, données à titre d'exemple et dans lesquelles:
[0018] - la [fig.l] est une représentation schématique d’une vue en coupe longitudinale d’un dispositif électromécanique selon l'invention,
[0019] - la [fig.2] est une représentation schématique des moyens d’atténuation de la chaleur selon l’invention,
[0020] - la [fig.3] est une représentation de l’augmentation de température en fonction du temps, du dispositif électromécanique, courbe a) sans moyen d’atténuation de la chaleur, courbe b) avec moyens d’atténuation de la chaleur selon l’invention.
[0021] L’invention concerne un actionneur linéaire à noyau plongeur ou tout autre actionneur couplant magnétiquement une partie fixe avec une partie mobile et impliquant un accostage lors de la fermeture d’un système nécessitant une étanchéité afin d’assurer en position ouvert le passage d’un fluide et en position fermé le blocage de ce même fluide.
[0022] Le dispositif électromécanique représenté sous la forme d’une électrovanne 1 représentée sur la figure 1 est destinée à être montée au sein d’un circuit d’évacuation des vapeurs de carburant d’un véhicule automobile, mais l’invention n’est pas limitée à cette application, ni à une électrovanne.
[0023] Dans le cadre de l’invention, le dispositif électromécanique comporte des moyens 91 d’atténuation de la chaleur.
[0024] Selon un mode de réalisation de l’invention, l’électrovanne est connectée à des conduits d’entrée et de sortie non représentés grâce à des embouts respectifs 81 et 82. L’embout 82 peut être moulé avec le corps 84 de l’électrovanne, en matière plastique, et l’embout 81 avec une pièce 83 qui est rapportée sur le corps 84 et le ferme.
[0025] Selon un mode de réalisation de l’invention, l’électrovanne 1 comporte un connecteur pour son raccordement électrique, dont on aperçoit sur la figure 1 le support de fixation 85.
[0026] L’électrovanne 1 est, dans l’exemple considéré, fermée au repos, et s’ouvre lorsqu’alimentée électriquement, par exemple à une tension DC comprise entre 10 et 15V. Les matériaux de l’électrovanne sont choisis pour résister aux vapeurs d’hydrocarbures, notamment d’essence.
[0027] Selon un mode de réalisation de l’invention, le corps 84 de l’électrovanne 1 comprend intérieurement un système électromagnétique. Ce système électromagnétique comporte, un noyau fixe 10, tubulaire d’axe X, porté à une extrémité par une platine 12 s’étendant perpendiculairement à l’axe X, le noyau 10 et la platine 12 étant en un matériau ferromagnétique doux tel que par exemple du fer ou un acier ferromagnétique. Le noyau 10 et la platine 12 peuvent être réalisés d’un seul tenant de façon monolithique, notamment par usinage.
[0028] Selon un mode de réalisation de l’invention, l’électrovanne 1 comporte une bobine 20 montée sur un support 21, par exemple en matière plastique, d’axe X, cette bobine 20 s’étendant autour du noyau fixe 10 pour générer en son sein un champ magnétique lorsqu’alimentée électriquement. La bobine 20 est par exemple en fil de cuivre isolé, notamment émaillé.
[0029] Selon un mode de réalisation de l’invention, une culasse externe 30 en un matériau ferromagnétique permet d’assurer le re-bouclage du flux magnétique entre l’extrémité 11 du noyau fixe 10 opposée à la platine 12 et cette dernière, et entoure la bobine.
[0030] L’électrovanne 1 comporte également un élément déplaçable selon l’axe X sous l’effet du champ magnétique généré par la bobine 20, cet élément mobile étant sous la forme d’un noyau plongeur 40, réalisé en un matériau ferromagnétique, mobile en translation suivant l’axe X à l’intérieur du noyau fixe 10.
[0031] Le noyau plongeur 40 est intérieur au noyau fixe, dans l’exemple considéré, et l’écoulement contrôlé par l’électrovanne, qui est de préférence gazeux, comme par exemple les vapeurs de carburant a lieu à son contact quand l’électrovanne est ouverte.
[0032] Selon un mode de réalisation de l’invention, le noyau plongeur 40 est en un matériau magnétique doux, qui perd son aimantation lorsque le champ magnétique de la bobine cesse, de même que le noyau fixe 10.
[0033] Selon un mode de réalisation de l’invention, illustré figure 2, le noyau plongeur 40 comporte une partie tubulaire 41 et une tête 42 formée par un retour annulaire vers l’intérieur. La tête 42 est traversée en son centre par un orifice pour le montage d’un joint de clapet 50. Ce dernier comporte une gorge annulaire dans laquelle s’engage le retour 42 et vient en appui contre un siège 80 du conduit 81, qui est fixe, visible sur la figure 2, lorsque l’électrovanne est au repos, pour fermer le conduit associé 81. Dans la configuration ouverte, le joint 50 est décollé de son siège 80.
[0034] Selon un mode de réalisation de l’invention, un ressort de rappel non visible assure le retour du noyau plongeur 40 dans sa position de repos, de fermeture du conduit 81 d’évacuation précité, en l’absence d’alimentation électrique de l’électrovanne.
[0035] Selon un mode de réalisation de l’invention, le noyau fixe 10 présente une zone amincie 70 qui permet de concentrer l’induction magnétique dans celui-ci au point de saturer ou presque le matériau magnétique qui constitue ce noyau fixe.
[0036] Dans le cadre de l’invention, le dispositif électromécanique comporte des moyens 91 d’atténuation de la chaleur.
[0037] Ces moyens 91 d’atténuation de la chaleur, illustré figures 1 et 2, sont formés par un filtre thermique passe bas disposé autour de la culasse externe 30 de façon à augmenter la capacité calorifique du dispositif dans sa globalité.
[0038] Selon un mode de réalisation de l’invention, les moyens 91 d’atténuation de la chaleur sont constitué de matériau à changement de phase (PCM). En effet, l’intérêt est de limiter les temps de réponse thermique lors des transitoires de courants. Le circuit PCM permet d’accroître la capacité calorifique (Cp) de la structure autour de la bobine. La capacité calorifique augmente le temps de réponse thermique de la vanne en réalisant une fonction de type passe bas. Les élévations de température adoptent alors un comportement beaucoup plus lent :
r = M· m est la masse du PCM et Rth est la résistance thermique qui dépend de la conductivité thermique du PCM ainsi que de sa géométrie.
[0039] Dans le cadre de l’invention, les moyens 91 d’atténuation de la chaleur sont formés par plusieurs cylindres. La forme des multi-cylindriques permet de gérer le compromis entre blocage et diffusion du flux thermique
[0040] La hauteur h et le diamètre d sont déterminé de façon à avoir un ratio minimum de 2,5 pour assurer une bonne performance. La distance ds entre chaque cylindre doit être inférieure au diamètre d du cylindre. Le nombre de cylindres est ainsi déterminer en fonction de la hauteur du cylindre, du diamètre du cylindre et de la distance entre les cylindre.
[0041] Selon un mode de réalisation de l’invention, les moyens 91 d’atténuation de la chaleur sont directement disposés dans le plastique surmoulant le dispositif.
[0042] Selon un autre mode de réalisation de l’invention, les moyens 91 d’atténuation de la chaleur sont disposés dans une plaque métallique traversant le surmoulage jusqu’à en ressortir vers l’extérieur pour favoriser l’échange convectif et donc la dissipation d’énergie.
[0043] Selon un mode de réalisation de l’invention, le matériau de changement de phase des moyens 91 d’atténuation de chaleur est choisi de façon à ce que son maximum de pouvoir calorifique (Cp) en fonction de la température soit inférieure à la valeur maximum de température toléré par le dispositif d’au moins 30°C à 50°C.
[0044] La figure 3 illustre les résultats obtenus pour un exemple de réalisation de l’invention avec un fonctionnement à 100% de RCO sous 12V (courant dans les bobines quasicontinu). L’élévation de la température est alors stabilisée au bout de 1800 secondes et sa température maximum avoisine 190°C : Le gain en température avec des moyens d’atténuation de la chaleur selon l’invention est de 12 degrés. Les moyens d’atténuation de la chaleur évitent ainsi un échauffement du dispositif complet, et les conséquences négatives qui y sont associées, telles que la détérioration de certains éléments du dispositif.
[0045] La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications.
Claims (1)
-
Revendications [Revendication 1] :Dispositif électromécanique (1) comportant une bobine (20), une culasse externe (30) en un matériau ferromagnétique permettant d’assurer le re-bouclage du flux magnétique et entourant la bobine, une partie fixe formée par un conduit (81) d’évacuation, un élément (40) déplaçable en direction de la partie fixe (81) pour obturer le conduit (81) d’évacuation sous l’effet d’une force de rappel d’un ressort, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens (91) d’atténuation de la chaleur. [Revendication 2] Dispositif électromécanique selon la revendication 1, dans lequel les moyens (91) d’atténuation de la chaleur sont formés par un filtre thermique passe bas disposé autour de la culasse externe (30) de façon à augmenter la capacité calorifique du dispositif dans sa globalité. [Revendication 3] Dispositif électromécanique selon les revendications 1 ou 2, dans lequel les moyens (91) d’atténuation de la chaleur sont formés par plusieurs cylindres. [Revendication 4] Dispositif électromécanique selon les revendications 1 à 3, dans lequel les moyens (91) d’atténuation de la chaleur sont constitué de matériau à changement de phase. [Revendication 5] Dispositif électromécanique selon les revendications 3 ou 4, dans lequel la hauteur (h) et le diamètre (d) de chaque cylindre sont déterminés de façon à avoir un ratio minimum de 2,5 pour assurer une bonne performance. [Revendication 6] Dispositif électromécanique selon une des revendications 3 à 5, dans lequel la distance (ds) entre chaque cylindre est inférieure au diamètre (d) du cylindre. [Revendication 7] Dispositif électromécanique selon une des revendications 1 à 6, dans lequel les moyens (91) d’atténuation de la chaleur sont directement disposés dans le plastique surmoulant la bobine. [Revendication 8] Dispositif électromécanique selon une des revendications 1 à 6, dans lequel les moyens (91) d’atténuation de la chaleur sont disposés dans une plaque métallique traversant le surmoulage jusqu’à en ressortir vers l’extérieur pour favoriser l’échange convectif et donc la dissipation d’énergie. [Revendication 9] Dispositif selon une des revendications 1 à 8, le dispositif étant une électrovanne (1) de purge canister.[Revendication 10] Véhicule automobile comportant un dispositif selon une des revendications 1 à 8.
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