FR3097003A1 - Sliding gate with optimized electric motor - Google Patents
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Abstract
L’invention porte sur une structure pour portail coulissant (1), comprenant : -un rail de guidage (30) s’étendant selon une direction longitudinale ; -un vantail (40) guidé en coulissement selon la direction longitudinale par le rail de guidage (30) ;caractérisée en ce que :-la structure comprend un moteur électrique linéaire synchrone à aimants permanents pour l’entrainement du vantail (40), le moteur électrique comprenant :-des aimants permanents (41, 42) fixés sur le vantail (40) et répartis selon la direction longitudinale ;-des électroaimants (51, 52) répartis selon la direction longitudinale en vis-à-vis des aimants permanents et solidaires du rail de guidage (30) ;-un circuit de commande (10) configuré pour alimenter sélectivement lesdits électroaimants de façon à entraîner le vantail en coulissement selon ladite direction longitudinale. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 3The invention relates to a structure for a sliding gate (1), comprising: -a guide rail (30) extending in a longitudinal direction; -a leaf (40) guided in sliding in the longitudinal direction by the guide rail (30); characterized in that: -the structure comprises a synchronous linear electric motor with permanent magnets for driving the leaf (40), the electric motor comprising: -permanent magnets (41, 42) fixed to the leaf (40) and distributed in the longitudinal direction; -electromagnets (51, 52) distributed in the longitudinal direction facing the permanent magnets and integral with the guide rail (30); a control circuit (10) configured to selectively power said electromagnets so as to drive the leaf in sliding in said longitudinal direction. Figure to be published with the abstract: Fig. 3
Description
L’invention concerne les portails coulissants, et en particulier de tels portails coulissants munis d’une motorisation électrique.The invention relates to sliding gates, and in particular such sliding gates equipped with an electric motor.
La structure d'un système de portail coulissant comporte généralement un rail et un vantail guidé en coulissement par ce rail. Une telle structure comprend généralement également un montant vertical, muni de roulettes supérieures et inférieures pour guider le vantail en coulissement. Dans un souci de confort, les portails coulissants sont le plus souvent motorisés pour assurer leur entraînement en translation. Ainsi, de tels portails comportent un moteur destiné à entraîner sélectivement le vantail entre une position ouverte et une position fermée. Une crémaillère est généralement fixée sur le vantail. Un pignon d’un motoréducteur vient s’engrener sur cette crémaillère pour assurer l’entrainement du vantail.The structure of a sliding gate system generally comprises a rail and a leaf guided in sliding by this rail. Such a structure generally also comprises a vertical upright, fitted with upper and lower rollers to guide the leaf in sliding. For the sake of comfort, sliding gates are most often motorized to ensure their drive in translation. Thus, such gates comprise a motor intended to selectively drive the leaf between an open position and a closed position. A rack is usually attached to the leaf. A pinion of a geared motor meshes with this rack to drive the leaf.
De telles structures de portail se sont avérées présenter des défaillances. D'une part, on peut noter une usure prématurée de la transmission mécanique du motoréducteur d’entrainement, notamment due à un encrassement de la crémaillère. En particulier, on a noté des casses prématurées de réducteurs de vitesse de ces transmissions. Par ailleurs, le motoréducteur nécessite un capotage qui s’avère volumineux et gênant à loger.Such portal structures have been found to have failures. On the one hand, we can note premature wear of the mechanical transmission of the drive gearmotor, in particular due to fouling of the rack. In particular, premature breakage of the speed reducers of these transmissions has been noted. In addition, the geared motor requires a cowling which is bulky and cumbersome to accommodate.
L’invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. L’invention porte ainsi sur une structure pour portail coulissant, comprenant :
-un rail de guidage s’étendant selon une direction longitudinale ;
-un vantail guidé en coulissement selon la direction longitudinale par le rail de guidage ;
-la structure comprend un moteur électrique linéaire synchrone à aimants permanents pour l’entrainement du vantail, le moteur électrique comprenant :
-des aimants permanents fixés sur le vantail et répartis selon la direction longitudinale ;
-des électroaimants répartis selon la direction longitudinale en vis-à-vis des aimants permanents et solidaires du rail de guidage ;
-un circuit de commande configuré pour alimenter sélectivement lesdits électroaimants de façon à entraîner le vantail en coulissement selon ladite direction longitudinale.The invention aims to solve one or more of these drawbacks. The invention thus relates to a structure for a sliding gate, comprising:
-a guide rail extending in a longitudinal direction;
-a leaf guided in sliding in the longitudinal direction by the guide rail;
- the structure comprises a synchronous linear electric motor with permanent magnets for driving the leaf, the electric motor comprising:
- permanent magnets fixed to the leaf and distributed along the longitudinal direction;
-electromagnets distributed along the longitudinal direction facing the permanent magnets and secured to the guide rail;
-a control circuit configured to selectively power said electromagnets so as to drive the leaf in sliding in said longitudinal direction.
L’invention porte également sur les variantes suivantes. L’homme du métier comprendra que chacune des caractéristiques des variantes suivantes peut être combinée indépendamment aux caractéristiques ci-dessus, sans pour autant constituer une généralisation intermédiaire.The invention also relates to the following variants. Those skilled in the art will understand that each of the characteristics of the following variants can be combined independently with the characteristics above, without however constituting an intermediate generalization.
Selon une variante :
-le vantail comporte une gorge s’étendant selon la direction longitudinale, les aimants permanents étant fixés sur un flanc de ladite gorge ;
-le rail comporte un élément s’étendant selon la direction longitudinale et logé au moins partiellement dans ladite gorge, les électroaimants étant fixés sur ledit élément en vis-à-vis des aimants permanents.According to a variant:
the leaf comprises a groove extending in the longitudinal direction, the permanent magnets being fixed to one side of said groove;
the rail comprises an element extending in the longitudinal direction and housed at least partially in said groove, the electromagnets being fixed to said element facing the permanent magnets.
Selon une autre variante, ledit élément comprend une rainure s’étendant selon la direction longitudinale et dans laquelle sont logés des câbles d’alimentation des électroaimants.According to another variant, said element comprises a groove extending in the longitudinal direction and in which are housed the supply cables of the electromagnets.
Selon encore une variante, ledit élément comporte une paroi supérieure, et lesdits électroaimants sont positionnés en retrait selon une direction transversale par rapport à la paroi supérieure.According to yet another variant, said element comprises an upper wall, and said electromagnets are positioned set back in a transverse direction with respect to the upper wall.
Selon encore une autre variante :
-d’autres aimants permanents sont fixés sur un autre flanc de ladite gorge ;
-d’autres électroaimants sont fixés sur ledit élément en vis-à-vis des autres aimants permanents.According to yet another variant:
-other permanent magnets are fixed on another side of said groove;
-other electromagnets are fixed to said element facing the other permanent magnets.
Selon une variante, des électroaimants sont répartis sur toute la course du vantail en coulissement.According to a variant, electromagnets are distributed over the entire stroke of the sliding leaf.
Selon encore une variante, lesdits aimants permanents sont recouverts d’un film de protection.According to yet another variant, said permanent magnets are covered with a protective film.
Selon une autre variante, des aimants permanents successifs sont positionnés en une succession selon la direction longitudinale, les polarités respectives de la face de deux aimants permanents successifs en vis-à-vis des électroaimants étant opposées.According to another variant, successive permanent magnets are positioned in a succession along the longitudinal direction, the respective polarities of the face of two successive permanent magnets facing the electromagnets being opposite.
Selon encore une autre variante, l’espacement entre les aimants permanents et les électroaimants en vis-à-vis est inférieur à 10mm.According to yet another variant, the spacing between the permanent magnets and the facing electromagnets is less than 10 mm.
L’invention porte également sur un portail comprenant une telle structure et un vantail et un montant fixe s’étendant selon une direction verticale perpendiculaire audit axe longitudinal, ledit vantail étant monté coulissant latéralement par rapport audit montant fixe.The invention also relates to a gate comprising such a structure and a leaf and a fixed upright extending in a vertical direction perpendicular to said longitudinal axis, said leaf being mounted to slide laterally relative to said fixed upright.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will emerge clearly from the description which is given below, by way of indication and in no way limiting, with reference to the appended drawings, in which:
La figure 1 représente une vue de côté d’une structure pour portail coulissant 1 comportant :
- un montant fixe 20 s’étendant selon une direction verticale A ;
- un rail 30 s’étendant au niveau du sol selon la direction longitudinale horizontale B ;
- un vantail de portail 40 guidé en coulissement selon la direction longitudinale B par l’intermédiaire du rail 30 ;
- des rouleaux de guidage inférieur 51 et supérieur 52 permettant de guider le vantail 30 en coulissement par rapport au montant fixe 20. Le rouleau 52 est ici fixé au montant 20 par l’intermédiaire d’une platine 50 ;
-un circuit de commande 10.Figure 1 shows a side view of a structure for sliding gate 1 comprising:
- A fixed upright 20 extending in a vertical direction A;
- A rail 30 extending at ground level in the horizontal longitudinal direction B;
- A gate leaf 40 slidably guided in the longitudinal direction B via the rail 30;
- lower 51 and upper 52 guide rollers allowing the leaf 30 to be guided in sliding relative to the fixed upright 20. The roller 52 is here fixed to the upright 20 by means of a plate 50;
- a control circuit 10.
Le vantail 40 est donc monté coulissant latéralement par rapport au montant 20 et guidé en coulissement selon la direction longitudinale B notamment par l’intermédiaire du rail 30. Le vantail 40 peut comporter de façon connue en soi des roulettes venant en appui sur le sol pour limiter l’effort nécessaire à son coulissement.The leaf 40 is therefore mounted to slide laterally relative to the upright 20 and slidably guided in the longitudinal direction B, in particular by means of the rail 30. limit the effort necessary for its sliding.
La figure 2 représente une vue schématique simplifiée en coupe de côté de l’association du rail 30 et du vantail 40. La figure 3 représentent une vue schématique simplifiée en coupe de dessus de l’association du rail 30 et du vantail 40. Le vantail 40 comporte ici une gorge 43 dans sa partie inférieure. Des aimants permanents 41 et 42 sont fixés sur le vantail 40 et répartis selon la direction longitudinale. Des électroaimants 51 et 52 sont répartis selon la direction longitudinale en vis-à-vis des aimants permanents 41 et 42 et solidaires du rail de guidage 30. Le circuit de commande 10 est configuré pour alimenter sélectivement les électroaimants 51 et 52, de façon à entraîner le vantail 40 en coulissement selon la direction longitudinale. La combinaison des aimants permanents 41 et 42, des électroaimants 51 et 52, et du circuit de commande 10 forme donc un moteur électrique linéaire synchrone à aimants permanents pour l’entraînement du vantail 40 en coulissement.FIG. 2 represents a simplified schematic view in side section of the association of the rail 30 and the leaf 40. FIG. 3 represents a simplified schematic view in top section of the association of the rail 30 and the leaf 40. The leaf 40 here comprises a groove 43 in its lower part. Permanent magnets 41 and 42 are fixed to leaf 40 and distributed along the longitudinal direction. Electromagnets 51 and 52 are distributed along the longitudinal direction opposite the permanent magnets 41 and 42 and integral with the guide rail 30. The control circuit 10 is configured to selectively supply the electromagnets 51 and 52, so as to cause the leaf 40 to slide in the longitudinal direction. The combination of permanent magnets 41 and 42, electromagnets 51 and 52, and control circuit 10 therefore forms a synchronous linear electric motor with permanent magnets for driving leaf 40 in sliding.
Une telle structure permet d’obtenir un entraînement en coulissement du vantail 40 sans nécessiter de motoréducteur, ce qui permet d’éviter des problèmes d’usure et de rupture rencontrés avec de tels motoréducteurs. Ainsi, une telle structure pour portail pivotant présente une très grande fiabilité et un faible niveau d’usure. De plus, le rail 30 et le vantail 40 servent d’éléments structurels pour le circuit électromagnétique du moteur électrique linéaire synchrone formé. Par ailleurs, le moteur linéaire synchrone est formé dès l’assemblage du vantail 40 et du rail 30 et dès la connexion des électroaimants au circuit de commande 10.Such a structure makes it possible to obtain sliding drive of the leaf 40 without requiring a geared motor, which makes it possible to avoid the problems of wear and tear encountered with such geared motors. Thus, such a structure for a swing gate has very high reliability and a low level of wear. In addition, the rail 30 and the leaf 40 serve as structural elements for the electromagnetic circuit of the formed synchronous linear electric motor. Furthermore, the synchronous linear motor is formed from the assembly of the leaf 40 and the rail 30 and from the connection of the electromagnets to the control circuit 10.
La gorge 43 s’étend selon la direction longitudinale. Cette gorge 43 est orientée vers le bas. La gorge 43 comporte des flancs sensiblement verticaux. Les aimants permanents 41 et 42 sont ici fixés sur des flancs opposés de la gorge 43. On peut également envisager de fixer des aimants permanents 41 et 42 seulement sur l’un des flancs de la gorge 43.The groove 43 extends in the longitudinal direction. This groove 43 is oriented downwards. The groove 43 has substantially vertical sides. The permanent magnets 41 and 42 are here fixed on opposite sides of the groove 43. It is also possible to envisage fixing permanent magnets 41 and 42 only on one of the sides of the groove 43.
Le rail 30 comporte ici une embase 36 fixée au sol et un élément 33 en saillie verticalement (selon la direction A) par rapport à l’embase 36. L’embase 36 et l’élément 33 s’étendent selon la direction longitudinale. L’élément 36 est ici logé au moins partiellement dans la gorge 43. Les électroaimants 51 et 52 sont ici fixés sur des faces opposées de l’élément 33, en vis-à-vis des aimants permanents 41 et 42. On peut également envisager de fixer des électroaimants 51 et 52 seulement sur l’une des faces de l’élément 33.The rail 30 here comprises a base 36 fixed to the ground and an element 33 projecting vertically (in the direction A) relative to the base 36. The base 36 and the element 33 extend in the longitudinal direction. The element 36 is here housed at least partially in the groove 43. The electromagnets 51 and 52 are here fixed on opposite faces of the element 33, vis-à-vis the permanent magnets 41 and 42. It is also possible to envisage to fix electromagnets 51 and 52 only on one of the faces of element 33.
Comme illustré à la figure 3, un flanc de la gorge 43 comporte une succession d’aimants permanents 421 et 422 selon la direction longitudinale. Les polarités respectives de la face de deux aimants permanents successifs 421 et 422 en vis-à-vis des électroaimants sont opposées. Ainsi, les aimants permanents 421 présentent un pôle nord orienté vers le rail 30, les aimants permanents 422 présentent un pôle sud orienté vers le rail 30. De même, notre flanc de la gorge 43 comporte une succession d’aimants permanents 411 et 412 selon la direction longitudinale. Les polarités respectives de la face de deux aimants permanents successifs 411 et 412 en vis-à-vis des électroaimants sont opposées. Ainsi, les aimants permanents 411 présentent un pôle nord orienté vers le rail 30, les aimants permanents 412 présentent un pôle sud orienté vers le rail 30.As illustrated in Figure 3, a side of the groove 43 includes a succession of permanent magnets 421 and 422 in the longitudinal direction. The respective polarities of the face of two successive permanent magnets 421 and 422 facing the electromagnets are opposite. Thus, the permanent magnets 421 have a north pole oriented towards the rail 30, the permanent magnets 422 have a south pole oriented towards the rail 30. Similarly, our side of the groove 43 comprises a succession of permanent magnets 411 and 412 according to the longitudinal direction. The respective polarities of the face of two successive permanent magnets 411 and 412 facing the electromagnets are opposite. Thus, the permanent magnets 411 have a north pole oriented towards the rail 30, the permanent magnets 412 have a south pole oriented towards the rail 30.
Avantageusement, les aimants permanents et/ou les électroaimants sont recouverts d’un film de protection non illustré, pour les protéger des projections et des agressions extérieures.Advantageously, the permanent magnets and/or the electromagnets are covered with a protective film, not shown, to protect them from projections and external attacks.
Comme illustré à la figure 3, une face de l’élément 33 comporte une succession d’électroaimants 521 et 522. Les électroaimants 521 et 522 sont positionnés en vis-à-vis des aimants permanents 421 et 422. L’autre face de l’élément 33 comporte une succession d’électroaimants 511 et 512. Les électroaimants 511 et 512 sont positionnés en vis-à-vis des aimants permanents 411 et 412. Les électroaimants 511, 512, 521 et 522 sont alimentés de façon à former un moteur linéaire synchrone d’entraînement du vantail 40. Les aimants permanents et les électroaimants en vis-à-vis sont avantageusement espacés d’une distance inférieure à 10 mm, afin d’optimiser l’efficacité du moteur linéaire synchrone formé. Les électroaimants pourront avantageusement présenter une dimension comprise entre 15 et 40 mm selon la direction B, ce qui peut constituer un bon compromis entre une bonne résolution des champs électromagnétiques et une bonne amplitude des champs électromagnétiques. Les électroaimants pourront également présenter une dimension comprise entre 15 et 30 mm selon la direction A. Les aimants pourront avantageusement présenter une dimension comprise entre 15 et 40 mm selon la direction B, ce qui peut constituer un bon compromis entre une bonne résolution des champs magnétiques générés et une bonne amplitude de ces champs magnétiques. Les aimants permanents pourront également présenter une dimension comprise entre 15 et 30 mm selon la direction A.As illustrated in FIG. 3, one face of element 33 comprises a succession of electromagnets 521 and 522. Electromagnets 521 and 522 are positioned opposite permanent magnets 421 and 422. The other face of the element 33 comprises a succession of electromagnets 511 and 512. The electromagnets 511 and 512 are positioned opposite the permanent magnets 411 and 412. The electromagnets 511, 512, 521 and 522 are powered so as to form a motor linear synchronous drive of the leaf 40. The permanent magnets and the electromagnets facing each other are advantageously spaced apart by a distance of less than 10 mm, in order to optimize the efficiency of the synchronous linear motor formed. The electromagnets may advantageously have a dimension of between 15 and 40 mm along the direction B, which may constitute a good compromise between good resolution of the electromagnetic fields and good amplitude of the electromagnetic fields. The electromagnets may also have a dimension of between 15 and 30 mm in direction A. The magnets may advantageously have a dimension of between 15 and 40 mm in direction B, which may constitute a good compromise between good resolution of the magnetic fields generated and a good amplitude of these magnetic fields. The permanent magnets may also have a dimension between 15 and 30 mm in direction A.
Avantageusement, l’élément 33 comporte une rainure 34 s’étendant selon la direction longitudinale. Une telle rainure peut être utilisée pour loger des câbles d’alimentation (non illustrés) des électroaimants 51 et 52. Ces câbles d’alimentation sont ainsi naturellement protégés par le rail 30.Advantageously, element 33 includes a groove 34 extending in the longitudinal direction. Such a groove can be used to accommodate power cables (not shown) of the electromagnets 51 and 52. These power cables are thus naturally protected by the rail 30.
Avantageusement, des électroaimants sont répartis sur le rail 30 sur toute la course du vantail 40 en coulissement, pour permettre d’appliquer une même force motrice sur toute la course du vantail 40.Advantageously, electromagnets are distributed on the rail 30 over the entire stroke of the leaf 40 in sliding, to allow the same driving force to be applied over the entire stroke of the leaf 40.
Pour favoriser la protection des électroaimants 51 et 52, l’élément 33 du rail 30 comporte avantageusement une paroi supérieure 35, les électroaimants 51 et 52 étant positionnés en retrait selon une direction transversale horizontale par rapport à cette paroi supérieure 35. La paroi supérieure 35 peut recouvrir la rainure 34, afin de protéger des câbles d’alimentation y étant logés.To promote the protection of the electromagnets 51 and 52, the element 33 of the rail 30 advantageously comprises an upper wall 35, the electromagnets 51 and 52 being positioned set back in a horizontal transverse direction with respect to this upper wall 35. The upper wall 35 can cover the groove 34, in order to protect the power cables being housed therein.
L’invention a été décrite en référence à une structure pour portail coulissant 1, avec des aimants permanents fixés sur le vantail 40 et des électroaimants fixés sur le rail 30, ce qui facilite la connexion des électroaimants qui restent immobiles. On peut également envisager de fixer des électroaimants sur le vantail 40 et les aimants permanents sur le rail 30, ce qui complique par contre la réalisation des câbles d’alimentation des électroaimants.The invention has been described with reference to a structure for a sliding gate 1, with permanent magnets fixed to the leaf 40 and electromagnets fixed to the rail 30, which facilitates the connection of the electromagnets which remain stationary. It is also possible to envisage fixing the electromagnets on the leaf 40 and the permanent magnets on the rail 30, which, on the other hand, complicates the production of the power cables for the electromagnets.
Claims (10)
-un rail de guidage (30) s’étendant selon une direction longitudinale ;
-un vantail (40) guidé en coulissement selon la direction longitudinale par le rail de guidage (30) ;
caractérisée en ce que :
-la structure comprend un moteur électrique linéaire synchrone à aimants permanents pour l’entrainement du vantail (40), le moteur électrique comprenant :
-des aimants permanents (41, 42) fixés sur le vantail (40) et répartis selon la direction longitudinale ;
-des électroaimants (51, 52) répartis selon la direction longitudinale en vis-à-vis des aimants permanents et solidaires du rail de guidage (30) ;
-un circuit de commande (10) configuré pour alimenter sélectivement lesdits électroaimants de façon à entraîner le vantail en coulissement selon ladite direction longitudinale.Structure for sliding gate (1), comprising:
-a guide rail (30) extending in a longitudinal direction;
-a leaf (40) slidably guided in the longitudinal direction by the guide rail (30);
characterized in that:
- the structure comprises a synchronous linear electric motor with permanent magnets for driving the leaf (40), the electric motor comprising:
- permanent magnets (41, 42) fixed to the leaf (40) and distributed along the longitudinal direction;
-electromagnets (51, 52) distributed along the longitudinal direction facing the permanent magnets and secured to the guide rail (30);
-a control circuit (10) configured to selectively power said electromagnets so as to drive the leaf in sliding in said longitudinal direction.
-le vantail (40) comporte une gorge (43) s’étendant selon la direction longitudinale, les aimants permanents (41) étant fixés sur un flanc de ladite gorge (43) ;
-le rail (30) comporte un élément (33) s’étendant selon la direction longitudinale et logé au moins partiellement dans ladite gorge (43), les électroaimants étant fixés sur ledit élément (33) en vis-à-vis des aimants permanents.Structure for sliding gate (1) according to claim 1, in which:
-the leaf (40) comprises a groove (43) extending in the longitudinal direction, the permanent magnets (41) being fixed to one side of said groove (43);
- the rail (30) comprises an element (33) extending in the longitudinal direction and housed at least partially in the said groove (43), the electromagnets being fixed on the said element (33) opposite the permanent magnets .
-d’autres aimants permanents (42) sont fixés sur un autre flanc de ladite gorge (43) ;
-d’autres électroaimants (52) sont fixés sur ledit élément (33) en vis-à-vis des autres aimants permanents.Structure for sliding gate (1) according to any one of claims 2 to 4, in which:
-other permanent magnets (42) are fixed on another side of said groove (43);
-other electromagnets (52) are fixed to said element (33) opposite the other permanent magnets.
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