WO2013156717A1 - Actionneur electromagnetique a aimants permanents - Google Patents
Actionneur electromagnetique a aimants permanents Download PDFInfo
- Publication number
- WO2013156717A1 WO2013156717A1 PCT/FR2013/050803 FR2013050803W WO2013156717A1 WO 2013156717 A1 WO2013156717 A1 WO 2013156717A1 FR 2013050803 W FR2013050803 W FR 2013050803W WO 2013156717 A1 WO2013156717 A1 WO 2013156717A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- electromagnetic actuator
- coil
- central projection
- magnet
- central
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
- H01F7/1638—Armatures not entering the winding
- H01F7/1646—Armatures or stationary parts of magnetic circuit having permanent magnet
Definitions
- the invention relates to an electromagnetic actuator with permanent magnets.
- Such actuators are advantageously used to move valves in a motor vehicle engine, to open or close air intake ducts or exhaust gas exhaust systems.
- the implementation of these electromagnetic actuators has been instituted in particular to replace a camshaft commonly used to move all the valves present in an engine.
- Each valve is associated with an electromagnetic actuator of its own, and all the valves can be controlled precisely, independently of each other.
- a device for actuating a valve, involving an electromagnetic actuator, is already known.
- a first embodiment of such a device of the state of the art comprises a first helical spring 20 surrounding a first rod 3 secured to a valve 1 and bearing, on one side, against a stop 22 integral with this rod 3 and, on the other hand, against an abutment integral with the body of the corresponding cylinder 21.
- This first rod 3 is secured to a second rod 9 carrying a plate 12 of magnetic material. Between the rods 3 and 9, there is a clearance "j" allowing the second rod 9 to slide even as the first rod 3 remains stationary.
- the plate 12 is installed between two electromagnets 14 and 15 traversed by the second rod 9.
- the end 19 of the second rod 9 cooperates with the end of a second spring 17.
- the second end of the second spring 17 is integral with 18.
- the two springs 20 and 17 hold the plate 12 equidistant from the two electromagnets 14 and 15 when the latter do not generate a magnetic field.
- This position can be adjusted by varying the position of the support 18.
- the electromagnet 14 When the electromagnet 14 is activated, it attracts the plate 12 and the latter comes into contact with a portion of the magnetic circuit of the electromagnet 14. This displacement causes sliding of the rods 3 and 9, which is such that the head of the valve 1 is brought to rest on its seat 5. The valve 1 is then closed.
- the force exerted by the electromagnet must equal only the mechanical action exerted by the spring 17 secured to the plate 12, the spring 20 secured to the valve stem being blocked by the switched position of the latter.
- the electromagnet 15 When the electromagnet 15 is active, the latter attracts the plate 12 which comes into contact with a part of the magnetic circuit of the second electromagnet 15, driving the rods 3 and 9, the head of the valve 1 therefore moving away from 5.
- the valve 1 is then in the open position.
- the springs 17 and 20 are associated with the movement of the rods 9 and 3 by compressing or relaxing, according to the movements of the latter, a resonant electromechanical system being thus formed.
- Such a valve actuating device requires the passage of a permanent electric current to operate.
- valve 1 and the plate 12 thus alternate fixed positions, said switched, with transient movements between these two positions.
- the actuator may be provided with magnets intended to reduce the energy required to maintain the plate 12 in a switched position, that is to say in contact with one of the electromagnets 14, 15.
- electromagnets are called polarized electromagnets.
- polarized incorporate permanent magnets, the interest of such structures being to obtain significant forces without supply of current.
- Different geometry of integration of these permanent magnets in an electromagnetic actuator have already been developed in order to optimally and efficiently use said magnets to control the movement of an object, which may for example be a valve.
- the electromagnetic actuator 30 comprises a parallelepipedic steel body 31 having two parallel peripheral edges 32, as well as a central parallelepipedal projection 33 located at middle of said edges 32, the projection 33 and said edges 32 between them a space 34 in which is housed a parallelepiped coil 35 of a conductive wire.
- the body 31 comprises a base 36 to rigidly connect the central advance 33 and the two peripheral edges 32, a face 37 of this base 36 embodying the bottom of the space 34 in which is placed the coil 35.
- a permanent magnet 38 is placed at the level of a free end of the central advance 33, so as to extend perpendicular to the central axis of symmetry of the coil 35 and said advance 33.
- This cylindrical body 31 provided with all its elements can move a magnetic plate 39 in the direction indicated by the arrow 40 and which is parallel to the axis of the coil 35, the displacement of said plate 39 helping to move, for example, a valve.
- a third known configuration differs from the previously described configuration in that the permanent magnet 38 is inserted in the middle of the central projection 33 considered relative to its longitudinal axis.
- This configuration is substantially equivalent to the previous one from a performance point of view.
- At least two permanent magnets 38 are placed behind the coil 35, in the base 36 of the body 31, extending according to the thickness of said base 36, and each opening at the bottom 37 of the space in which the coil 35 is located.
- This configuration is merely a simple alternative to the previous configurations.
- FIG. 4 a fifth configuration of the state of the art, improved over the previous three, has been developed in order to increase the efficiency of these permanent magnets by repositioning them in the actuator 30.
- Two parallelepiped magnets 38 are inserted in the central projection 33 by being arranged in V and found at least partially inside the coil 35. In other words, the two magnets 38 progressively diverge along the longitudinal axis of the central projection 33, away from the bottom 37 of the space 34 housing the coil 35.
- the electromagnetic actuators according to the invention have been designed to solve the set of problems encountered with the electromagnetic actuators of the state of the art mentioned above.
- the invention relates to an electromagnetic actuator comprising a hollow body with a bottom, a central projection located in said body, a coil of conductive wire wound between the central projection and said body, u ns two permanent magnets.
- the main feature of an electromagnetic actuator according to the invention is that the central projection has a base of constant width extended by an enlarged head, said base being inserted into the coil so that the enlarged head protrudes from said coil towards the bottom of the body, the two magnets being inserted between said head and said bottom by being inclined relative to the longitudinal axis of the central advance.
- the two magnets are found in a position, which is neither parallel nor perpendicular to the axis of symmetry of the coil, said magnets introducing an angle with the magnetic path, thus strangling the flow in the central advance.
- the coil is lower and wider than those already existing, this geometry favoring a decrease in leakage currents, especially between the central advance and the cylindrical body.
- the magnets By being placed outside the coil, and in an inclined position, the magnets remain particularly effective at the level of the magnetic force that they generate.
- the enlarged head blocks the central advance against the coil, in cases where it would be attracted to the tray and might come out of said actuator.
- each magnet has a parallelepipedal shape and can be likened to a plate.
- the enlarged head has two inclined plane walls joining to form a distal edge, a magnet being placed against each of said inclined walls.
- the two magnets have a V-shaped overall section.
- the distal edge can define a convex surface whose convexity is turned towards the bottom of the body.
- the base and the enlarged head define a flat shoulder, the central projection being in abutment against the coil at said shoulder.
- the central advance is in plane support against the coil and is thus locked with increased efficiency against said coil.
- each magnet bears against both the bottom of the body and against an inclined wall of the enlarged head.
- each magnet is blocked behind the central advance relative to the movable plate, and is found protected from external solicitation, being isolated.
- the bottom of the body comprises two inclined walls which are parallel to the inclined walls of the enlarged head ie, each magnet being inserted between said walls.
- the free space between the bottom of the body and the outer surface of the enlarged head is thus delimited by two parallel surfaces, allowing the magnet, which is intended to occupy this space, to have a constant thickness.
- the magnet is quick to install and the actuator easy to manufacture.
- the longitudinal axis of the advance can be rectilinear.
- the longitudinal axis of the advance can form a central axis of symmetry for the advance.
- each magnet has a normal axis inclined at an acute angle ⁇ with the central axis of symmetry of the advance, said angle being between 10 ° and 60 °.
- the magnets can be found in a very open position relative to the central axis of symmetry of the advance, especially when the angle ⁇ is around 20 °, greatly facilitating the magnetization of the different sub-elements. sets of the electromagnetic actuator.
- the acute angle ⁇ is between 20 ° and 50 °.
- the body and the central projection are made of steel.
- Another object of the invention is, according to another of its aspects, an assembly comprising:
- the electromagnetic actuator being able to move the plate in translation.
- the two magnets are able to move the plate in translation.
- the force generated by the magnets will be used to move the plate to maneuver an object that is integral with said plate.
- the presence of a tray is recommended, as it offers an extended surface, which will be particularly sensitive to the influence of magnets. It will suffice to add to it any object, in order to be able to move said object under the effect of the magnet.
- the invention further relates to the use of an electromagnetic actuator according to the invention for controlling the opening or closing of a valve of a vehicle engine.
- an electromagnetic actuator according to the invention is particularly suitable for controlling a valve.
- an individual electromagnetic actuator will be coupled to each of said valves, so that the valves can be moved independently of each other.
- An electromagnetic actuator according to the invention has the advantage of having good magnetic efficiency and limiting leakage currents, while remaining of a small footprint. It also has the advantage of being able to be manufactured with control, quickly and easily. Lastly, it has the advantage of being compatible with use in a small space and not very much able to control a valve, for example by driving a thermal motor vehicle.
- FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of an electromagnetic actuator according to the state of the art
- FIG. 2a is a diagrammatic sectional view of a second embodiment of an electromagnetic actuator according to the state of the art
- FIG. 2b is a diagrammatic sectional view of a third embodiment of an electromagnetic actuator according to the state of the art
- FIG. 3 is a diagrammatic sectional view of a fourth embodiment of an electromagnetic actuator according to the state of the art
- FIG. 4 is a diagrammatic sectional view of a fifth embodiment of an electromagnetic actuator according to the state of the art
- FIG. 5 is a diagrammatic view in a preferred embodiment of an electromagnetic actuator according to the invention.
- the axis of symmetry of the actuator is an axis that passes through the plate, the central advance and the bottom of the body in their center.
- an electromagnetic actuator 100 comprises a steel hollow body 101 having a solid bottom 102 and a peripheral wall 115, a central projection 103, a conductor coil 104 which can for example, copper, two permanent magnets 105 and a movable plate 106.
- the central projection 103 is constituted by a full parallelepiped base 107 of constant width, and by an enlarged head 108 having two inclined walls 113, the section of said head 108 being greater than that of said base 107 at their contact zone , said section tapering progressively to end with an edge 109.
- the central projection 103 has an axis of symmetry passing through the base 107 and the head 108 at their center, a first end 110 of said advance 110 taken along this axis, being materialized by a rectangular end face of the base 107, and a second end being formed by said edge 109.
- This central projection 103 has a shoulder 111 at the contact zone between the base 107 and the head 108, this shoulder 111 corresponding to a flat surface belonging to said head 108.
- the bottom 102 of the cylindrical body 101 comprises a protub outer rim 112, and the inner surface of said bottom 102 is contoured so as to define two inclined walls 114, whose inclination angle is equal to the angle of inclination of the two inclined walls 113 of the enlarged head 108 of the central advanced 110, so that said head 108 could come to fit ideally in the bottom of the body 101, without leaving days.
- the two permanent magnets 105 are two parallelepipedal objects having a constant thickness and are placed between the inclined walls 114 of the bottom 102 of the body 101 and the inclined walls 113 of the enlarged head 108 of the central projection 103.
- the central advance 103 is inserted head first in the cylindrical body 101, bearing against a magnet 105 which has been placed on each inclined wall 114 of the bottom 102 of said body 101, the coil 104 then being wound in a space delimited by the external wall of the cylindrical base 107 of the central projection 103, and by the peripheral wall 115 of said cylindrical body 101 of the actuator 100.
- the central projection 103 is pressed against the coil 104 at its shoulder 111, so that said central advance 103 remains locked along its axis of symmetry, within the ac 100, even when it is attracted by the movable plate 106.
- the actuator 100 thus provided with all its elements, has an axis of symmetry.
- Each permanent magnet 105 has a normal axis inclined at an angle ⁇ with said axis of symmetry, which is preferably between 20 ° and 50 °, each magnet 105 being found outside the coil 104. More precisely, the magnets 105 are arranged symmetrically with respect to the axis of symmetry of the actuator 100, passing through the central projection 103 and the bottom 102 of the body 101 at their center.
- the movable plate 106 can be likened to a thin parallelepipedal plate, mounted on the body 101 of the neu action 100, and whose central axis of symmetry coincides with that of said body 101, said plate 106 being sensitive to magnetic stresses.
- This plate 106 extends in a direction which is perpendicular to the axis of symmetry of the actuator, and is able to move in translation along its axis of symmetry, to move towards or away from the body 101 of the actuator 100.
- the central advance 103 and the coil 104 are thus found between the permanent magnets 105 and the movable plate 106.
- the plate 106 can be secured to a valve of a vehicle engine, to control the opening or closing of said valve.
- the boom profile of the central advance 103 will contribute to throttle the flow in said central advance 103.
- the coil 104 which will be lower and wider, will limit leaks between the various elements of the actuator 100.
- the angle that each magnet 105 makes with the central axis of symmetry of the actuator 100 being more open than that encountered in the configurations of the state of the art, as is illustrated for example in FIG. facilitate the magnetization of the constituent subassemblies of the actuator 100.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
Abstract
L'invention a pour objet un actionneur électromagnétique (100) comprenant un corps creux (101) doté d'un fond (102), une avancée centrale (103) située dans ledit corps (101), une bobine (104) de fil conducteur enroulée entre l'avancée centrale (103) et ledit corps (101), au moins deux aimants (105). La principale caractéristique d'un actionneur électromagnétique (100) selon l'invention, est que l'avancée centrale (103) présente une base (107) de largeur constante prolongée par une tête (108) élargie, et en ce que ladite base(107) est insérée dans la bobine (104) de sorte que la tête élargie(108) saille de ladite bobine (104) vers le fond (102) du corps(101), les deux aimants (105) étant insérés entre ladite tête (108) et ledit fond (102) en étant inclinés par rapport à l'axe longitudinal de l'avancée centrale (103).
Description
ACTIONNEUR ELECTROMAGNETIQUE A AIMANTS PERMANENTS
L'invention se rapporte à un actionneur électromagnétique à aimants permanents. De tels actionneurs sont avantageusement utilisés pour déplacer des soupapes dans un moteur thermique de véhicule automobile, pour ouvrir ou fermer des conduits d'admission d'air ou des circuits d'échappement de gaz brûlés. La mise en œuvre de ces actionneurs électromagnétiques a été instituée pour notamment remplacer un arbre à cames couramment utilisé pour déplacer l'ensemble des soupapes présentes dans un moteur. A chaque soupape est associé un actionneur électromagnétique qui lui est propre, et toutes les soupapes peuvent donc être pilotées avec précision, indépendamment les unes des autres. Un dispositif d'actionnement d'une soupape, faisant intervenir un actionneur électromagnétique, est déjà connu.
En effet, en se référant à la figure 1, un premier mode de réalisation d'un tel dispositif de l'état de la technique comprend un premier ressort 20 hélicoïdal entourant une première tige 3 solidaire d'une soupape 1 et s'appuyant, d'un côté, contre une butée 22 solidaire de cette tige 3 et, d'un autre côté, contre une butée solidaire du corps du cylindre 21 correspondant. Cette première tige 3 est solidaire d'une deuxième tige 9 portant un plateau 12 en matériau magnétique. Entre les tiges 3 et 9, on prévoit un jeu « j » permettant à la deuxième tige 9 de coulisser alors même que la première tige 3 reste immobile. Le plateau 12 est installé entre deux électroaimants 14 et 15 traversé par la deuxième tige 9. L'extrémité 19 de la deuxième tige 9 coopère avec l'extrémité d'un deuxième ressort 17. La seconde extrémité de ce deuxième ressort 17 est solidaire d'un appui 18. Les deux ressorts 20 et 17 maintiennent le plateau 12 équidistant des deux électroaimants 14 et 15 lorsque ces derniers ne génèrent pas de champ magnétique. Cette position peut être réglée en faisant varier la position de l'appui 18. Lorsque l'électroaimant 14 est activé, il attire le plateau 12 et ce dernier vient au contact d'une partie du circuit magnétique de cet électroaimant 14. Ce déplacement entraîne un coulissement des tiges 3 et 9, qui est tel que la tête de la soupape 1 est amenée à reposer sur son siège 5. La soupape 1 est alors fermée. Pour une valeur d'entrefer telle que la queue de soupape 1 est
distante de l'extrémité de la tige 9 du plateau 12 magnétique, la force exercée par l'électroaimant ne doit égaler que l'action mécanique exercée par le ressort 17 de rappel solidaire du plateau 12, le ressort 20 solidaire de la queue de soupape étant bloqué par la position commutée de cette dernière. Lorsque l'électroaimant 15 est actif, ce dernier attire le plateau 12 qui vient au contact d'une partie du circuit magnétique de ce second électroaimant 15, entraînant les tiges 3 et 9, la tête de la soupape 1 s'éloignant par conséquent de son siège 5. La soupape 1 est alors en position ouverte. Les ressorts 17 et 20 sont associés au mouvement des tiges 9 et 3 en se comprimant ou en se détendant, suivant les mouvements de ces dernières, un système électromécanique résonnant étant ainsi formé. Un tel dispositif d'actionnement de soupape nécessite le passage d'un courant électrique permanent pour pouvoir fonctionner.
La soupape 1 et le plateau 12 alternent ainsi des positions fixes, dites commutées, avec des déplacements transitoires entre ces deux positions. Par ailleurs, l'actionneur peut être muni d'aimants destinés à réduire l'énergie nécessaire au maintien du plateau 12 dans une position commutée, c'est-à- dire en contact contre un des électroaimants 14,15. De tels électroaimants sont dénommés électroaimants polarisés.
Certaines catégories de ce type d'actionneur, dites « polarisées », intègrent des aimants permanents, l'intérêt de telles structures étant d'obtenir des forces importantes sans apport de courant. Différentes géométrie d'intégration de ces aimants permanents dans un actionneur électromagnétique ont déjà été développées afin d'utiliser de façon optimisée et performante lesdits aimants en vue de maîtriser le déplacement d'un objet, pouvant par exemple être une soupape.
En se référant à la figure 2a, selon une deuxième configuration connue d'implantation de ces aimants permanents, l'actionneur électromagnétique 30 comprend un corps 31 parallélépipédique en acier présentant deux bords périphériques 32 parallèles, ainsi qu'une avancée centrale 33 parallélépipédique située au milieu desdits bords 32, l'avancée 33 et lesdits bords 32 ménageant entre eux un espace 34 dans lequel est logée une bobine 35 parallélépipédique d'un fil conducteur. Le corps 31 comporte une embase
36 permettant de relier rigidement l'avancée centrale 33 et les deux bords périphériques 32, une face 37 de cette embase 36 matérialisant le fond de l'espace 34 dans lequel est placée la bobine 35. Un aimant permanent 38 est placé au niveau d'une extrémité libre de l'avancée centrale 33, de façon à s'étendre perpendiculairement à l'axe de symétrie central de la bobine 35 et de ladite avancée 33. Ce corps cylindrique 31 muni de tous ses éléments permet de déplacer un plateau 39 magnétique dans le sens indiqué par la flèche 40 et qui est parallèle à l'axe de la bobine 35, le déplacement dudit plateau 39 contribuant à déplacer, par exemple, une soupape.
En se référant à la figure 2b, une troisième configuration connue diffère de la configuration précédemment décrite en ce que l'aimant permanent 38 est inséré an milieu de l'avancée centrale 33 considéré par rapport à son axe longitudinal. Cette configuration est sensiblement équivalente à la précédente d'un point de vue performance.
En se référant à la figure 3, selon une quatrième configuration connue, au moins deux aimants permanents 38 sont placés à l'arrière de la bobine 35, dans l'embase 36 du corps 31, en s'étendant selon l'épaisseur de ladite embase 36, et débouchant chacun au niveau du fond 37 de l'espace dans lequel se situe la bobine 35. Cette configuration n'est qu'une simple alternative des configurations précédentes.
Ces configurations ont pour inconvénient de ne pas être géométriquement optimisées, les performances magnétiques de ces aimants permanents 38, en particulier les forces qu'ils délivrent, étant insuffisantes.
En se référant à la figure 4, une cinquième configuration de l'état de la technique, améliorée par rapport aux trois précédentes, a été développée dans le but d'accroître l'efficacité de ces aimants permanents en les repositionnant dans l'actionneur 30. Deux aimants parallélépipédiques 38 sont insérés dans l'avancée centrale 33 en étant disposés en V et en se retrouvant au moins partiellement à l'intérieur de la bobine 35. Autrement dit, les deux aimants 38 divergent progressivement le long de l'axe longitudinal de l'avancée centrale 33, en s'éloignant du fond 37 de l'espace 34 logeant la bobine 35.
Or, une telle configuration demeure assez encombrante, dans la mesure où l'avancée centrale a du être réajustée pour présenter une section
profilée complexe, et a du être élargie pour supporter les aimants permanents 38 avec leur agencement spécifique. U n a utre i n co nvén ient d e cette configuration, est que cette avancée centrale 33 doit impérativement être maintenue mécaniquement, car elle risque d'être attirée par le plateau 39, et donc de sortir de I'actionneur 30. Ce maintien est habituellement réalisé au moyen de pièces ajoutées ou d'espaces spécialement conçus dans I'actionneur 30 pour assurer cette fonction spécifique de retenue, lesdits espaces et pièces complexifiant la géométrie d ud it actionneur 30, sans rempl ir de fonction motrice majeure au sein de cel ui-ci. Enfin, l'ang le aigu entre les aimants permanents 38 ne facilite pas l'aimantation des éléments présents dans le corps 31, lors de la fabrication de I'actionneur 30.
Les actionneurs électromagnétiques selon l'invention ont été conçus de manière à résoudre l'ensemble de problèmes rencontrés avec les actionneurs électromagnétiques de l'état de la technique mentionnés ci-dessus.
L'invention a pour objet un actionneur électromagnétique comprenant un corps creux doté d'un fond, une avancée centrale située dans ledit corps, une bobine de fil conducteur enroulée entre l'avancée centrale et ledit corps, a u moi ns deux aimants permanents. La principale caractéristiq ue d 'u n actionneur électromagnétique selon l'invention, est que l'avancée centrale présente une base de largeur constante prolongée par une tête élargie, ladite base étant insérée dans la bobine de sorte que la tête élargie saille de ladite bobine vers le fond du corps, les deux aimants étant insérés entre ladite tête et ledit fond en étant inclinés par rapport à l 'axe longitud inal de l 'avancée centrale.
Autrement dit, les deux aimants se retrouvent dans une position, qui n'est ni parallèle ni perpendiculaire à l'axe de symétrie de la bobine, lesdits aimants introduisant un angle avec le chemin magnétique, étranglant ainsi le flux dans l'avancée centrale. Avec cette configuration, la bobine est moins haute et plus large que celles déjà existantes, cette géométrie favorisant une diminution des courants de fuite, notamment entre l'avancée centrale et le corps cylindrique. En étant placé à l'extérieur de la bobine, et en position inclinée, les aimants demeurent particulièrement efficaces au niveau de la
force magnétique qu'ils génèrent. La tête élarg ie bloq ue l'avancée centrale contre la bobine, dans les cas où elle serait attirée par le plateau et risquerait de sortir dudit actionneur. Lorsque l'actionneur interagit avec un plateau, ce dernier peut être conformé pour être particulièrement sensible à l'influence de l'aimant permanent, et est donc amené à bouger pour contribuer ainsi à déplacer un objet qui lui serait solidaire, comme par exemple une soupape d'un moteur thermique de véhicule. Il est supposé que chaque aimant a une forme parallélépipédique et peut être assimilé à une plaque.
Préférentiellement, la tête élargie présente deux parois planes inclinées se rejoignant pour former une arête distale, un aimant étant placé contre chacune desdites parois inclinées. De cette manière, les deux aimants présentent une section globale en forme de V.
L'arête distale peut définir une surface convexe dont la convexité est tournée vers le fond du corps.
Avantageusement, la base et la tête élargie définissent un épaulement plan, l'avancée centrale étant en appui contre la bobine au niveau dudit épaulement. De cette manière, l'avancée centrale est en appui plan contre la bobine et se retrouve ainsi bloquée avec une efficacité accrue contre ladite bobine.
De façon préférentielle, chaque aimant vient en appui à la fois contre le fond du corps et contre une paroi inclinée de la tête élargie. Ainsi, chaque aimant est bloqué derrière l'avancée centrale par rapport au plateau mobile, et se retrouve protégé de toute sollicitation externe, en étant isolé.
De façon avantageuse, le fond du corps comprend deux parois inclinées qui sont parallèles aux parois inclinées de la tête élarg ie, chaque aimant étant inséré entre lesdites parois.
L'espace libre ménagé entre le fond du corps et la surface externe de la tête élargie est ainsi délimité par deux surfaces parallèles, permettant à l'aimant, qui est destiné à venir occuper cet espace, d'avoir une épaisseur constante. Autrement dit, l'aimant est d'installation rapide et l'actionneur facile à fabriquer.
L'axe longitudinal de l'avancée peut être rectiligne.
L'axe longitudinal de l'avancée peut former un axe de symétrie central pour l'avancée.
Préférentiellement, chaque aimant présente un axe normal incliné d'un angle aigu Θ avec l'axe de symétrie central de l'avancée, ledit angle étant compris entre 10° et 60°.
De cette manière, les aimants peuvent se retrouver dans une position très ouverte par rapport à l'axe de symétrie central de l'avancée, notamment lorsque l'angle Θ se situe aux alentours de 20°, facilitant grandement la magnétisation des différents sous-ensembles de l'actionneur électromagnétique.
Avantageusement, l'angle aigu Θ est compris entre 20° et 50°.
De façon préférentielle, le corps et l'avancée centrale sont en acier.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un ensemble, comprenant :
- un actionneur électromagnétique tel que défini ci-dessus et,
- un plateau, l'actionneur électromagnétique étant apte à déplacer le plateau en translation.
De façon avantageuse, les deux aimants sont aptes à déplacer le plateau en translation. En effet, la force engendrée par les aimants va servir à déplacer le plateau afin de manœuvrer un objet qui est solidaire dudit plateau. La présence d'un plateau est recommandée, dans la mesure où il offre une surface étendue, qui sera particulièrement sensible à l'influence des aimants. Il suffira de lui adjoindre un objet quelconque, afin de pouvoir déplacer ledit objet sous l'effet de l'aimant.
L'invention a encore pour objet l'utilisation d'un actionneur électromagnétique selon l'invention pour piloter l'ouverture ou la fermeture d'une soupape d'un moteur thermique de véhicule. En effet, un actionneur électromagnétique selon l'invention est particulièrement adapté au pilotage d'une soupape. Ainsi, dans un moteur équipé de plusieurs soupapes, un actionneur électromagnétique individuel sera couplé à chacune desdites
soupapes, afin que les soupapes puissent être déplacées indépendamment les unes des autres.
Un actionneur électromagnétique selon l'invention présente l'avantage de posséder une bonne efficacité magnétique et de limiter les courants de fuite, tout en demeurant d'un encombrement réduit. Il a de plus l'avantage de pouvoir être fabriq ué avec maîtrise, rapidement et facilement. Il présente enfin l'avantage d'être compatible avec une utilisation dans un espace réduit et peu a ccessi bl e, co m me pa r exem p le u n envi ron nement d e moteu r thermique de véhicule, pour piloter une soupape.
On donne ci-après, une description détaillée d'un mode de réalisation préféré d'un actionneur électromagnétique selon l'invention, en se référant aux figures 1 à 5,
- La figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un actionneur électromagnétique selon l'état de la technique,
- La figure 2a est une vue schématique en coupe d'un deuxième mode de réalisation d'un actionneur électromagnétique selon l'état de la technique,
- La figure 2b est une vue schématique en coupe d'un troisième mode de réalisation d'un actionneur électromagnétique selon l'état de la technique,
- La figure 3 est une vue schématique en coupe d'un quatrième mode de réalisation d'un actionneur électromagnétique selon l'état de la technique,
- La figure 4 est une vue schématique en coupe d'un cinquième mode de réalisation d'un actionneur électromagnétique selon l'état de la technique,
- La fig u re 5 est u ne vue schématiq ue en cou pe d 'u n mode de réalisation préféré d'un actionneur électromagnétique selon l'invention,
- Les figures 1 à 4 ont déjà été décrites.
Pour bien comprendre l'invention, l'axe de symétrie de l'actionneur est un axe qui traverse le plateau, l'avancée centrale et le fond du corps en leur centre.
En se référant à la figure 5, un actionneur électromagnétique 100 selon l'invention comprend un corps 101 creux en acier, possédant un fond 102 plein et une paroi périphériq ue 115, une avancée centrale 103, une bobine 104 de fil cond ucteur pouvant par exem ple être d u cu ivre, deux aimants permanents 105 et un plateau 106 mobile.
L'avancée centrale 103 est constituée par une base 107 parallélépipédique pleine de largeur constante, et par une tête élargie 108 présentant deux parois inclinées 113, la section de ladite tête 108 étant supérieure à celle de ladite base 107 au niveau de leur zone de contact, ladite section s'amenuisant progressivement pour se terminer par une arête 109. De façon plus globale, l'avancée centrale 103 présente un axe de symétrie traversant la base 107 et la tête 108 en leur centre, une première extrémité 110 de ladite avancée 110 prise selon cette axe, étant matérialisée par une face d'extrémité rectangulaire de la base 107, et une deuxième extrémité étant constituée par ladite arête 109. Cette avancée centrale 103 présente un épaulement 111 au niveau de la zone de contact entre la base 107 et la tête 108, cet épaulement 111 correspondant à une surface plane appartenant à ladite tête 108. Le fond 102 du corps cylindrique 101 comporte une protubérance externe 112, et la surface interne dudit fond 102 est profilée de manière à définir deux parois inclinées 114, dont l'angle d'inclinaison est égal à l'angle d'inclinaison des deux parois inclinées 113 de la tête élargie 108 de l'avancée centrale 110, si bien que ladite tête 108 pourrait venir s'emboîter idéalement dans le fond du corps 101, sans laisser subsister de jours. Les deux aimants permanents 105 sont deux objets parallélépipédiques, possédant une épaisseur constante, et sont placés entre les parois inclinées 114 du fond 102 du corps 101, et les parois inclinées 113 de la tête élargie 108 de l'avancée centrale 103. Pour résumer la configuration globale de l'actionneur électromagnétique 100 selon l'invention, l'avancée centrale 103 est insérée tête la première dans le corps cylindrique 101, en venant en appui contre un aimant 105 qui a été placé sur chaque paroi inclinée 114 du fond 102 dudit corps 101, la bobine 104 étant alors enroulée dans un espace délimité par la paroi externe de la base cylindrique 107 de l'avancée centrale 103, et par la paroi périphérique 115 dudit corps cylindrique 101 de l'actionneur 100. L'avancée centrale 103 est en appui contre la bobine 104 au niveau de son épaulement 111, si bien que ladite avancée centrale 103 demeure bloquée le long de son axe de symétrie, à l'intérieur de l'actionneur 100, même lorsqu'elle est attirée par le plateau mobile 106. L'actionneur 100 ainsi doté de tous ses éléments, présente un axe de
symétrie. Chaque aimant permanent 105 présente un axe normal incliné d'un angle Θ avec ledit axe de symétrie, qui est préférentiellement compris entre 20° et 50°, chaque aimant 105 se retrouvant à l'extérieur de la bobine 104. Plus précisément, les aimants 105 sont disposés de façon symétriques par rapport à l'axe de symétrie de l'actionneur 100, traversant l'avancée centrale 103 et le fond 102 du corps 101 en leur centre. Le plateau mobile 106 peut être assimilé à une plaque parallélépipédique de faible épaisseur, montée sur le corps 101 de l 'action neu r 100, et dont l 'axe de symétrie central est confondu avec celui dudit corps 101 , ledit plateau 106 étant sensible aux sollicitations magnétiques. Ce plateau 106 s'étend dans une direction qui est perpendiculaire à l'axe de symétrie de l'actionneur, et est susceptible de se déplacer en translation le long de son axe de symétrie, pour se rapprocher ou s'éloigner d u corps 101 de l 'actionneur 100. L'avancée centrale 103 et la bobine 104 se retrouvent ainsi entre les aimants 105 permanents et le plateau 106 mobile . Selon un mode de réalisation préféré d'un actionneur électromagnétique 100 selon l'invention, le plateau 106 peut être solidarisé à une soupape d'un moteur thermique de véhicule, pour piloter l'ouverture ou la fermeture de ladite soupape.
Le profil en flèche de l'avancée centrale 103 va contribuer à étrangler le flux dans ladite avancée centrale 103. La bobine 104, qui va se retrouver moins haute et plus large, va limiter les fuites entre les différents éléments de l'actionneur 100. L'angle que fait chaque aimant 105 avec l'axe de symétrie central de l'actionneur 100 étant plus ouvert que cel ui rencontré dans les configurations de l'état de la technique, comme cela est par exemple illustré à la figure 4, il facilitera la magnétisation des sous-ensembles constitutifs de l'actionneur 100.
Claims
1. Actionneur électromagnétique (100) comprenant :
- un corps creux (101) doté d'un fond (102),
- une avancée centrale (103) située dans ledit corps (101),
- une bobine (104) de fil cond ucteu r enroulée entre l 'avancée centrale (103) et ledit corps (101), et
- au moins deux aimants (105) permanents, l'avancée centrale (103) présentant u ne base (107) de largeur constante prolongée par une tête (108) élargie, ladite base (107) étant insérée dans la bobine (104) de sorte que la tête élargie (108) saille de ladite bobine (104) vers le fond (102) du corps (101), et les deux aimants (105) étant insérés entre ladite tête (108) et ledit fond (102) en étant inclinés par rapport à l'axe longitudinal de l'avancée centrale (103).
2. Actionneur électromagnétique ( 100) selon la revendication 1 , la tête élargie (108) présentant deux parois planes inclinées (113) se rejoignant pour former une arête ( 109) distale, un aimant (105) étant placé contre chacune desdites parois (113) inclinées.
3. Actionneur électromagnétique (100) selon la revendication 2, la base
(107) et la tête élarg ie (108) définissant un épaulement plan (111), l'avancée centrale (103) étant en appui contre la bobine (104) au niveau dudit épaulement (111).
4. Actionneur électromagnétique (100) selon l'une des revendications 2 ou 3, chaque aimant (105) venant en appui à la fois contre le fond (102) du corps (101) et contre une paroi inclinée ( 113) de la tête élargie
(108) .
5. Actionneur électromagnétique (100) selon la revendication 4, le fond (102) du corps (101) présentant deux parois inclinées ( 114) qui sont parallèles aux parois inclinées ( 113) de la tête élarg ie (108), chaque aimant (105) étant inséré entre lesdites parois (113,114).
6. Actionneur électromagnétique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, chaque aimant (105) ayant un axe normal incliné d'un angle aigu Θ avec l'axe longitudinal de l'avancée (103), ledit angle étant compris entre 10° et 60°.
7. Actionneur électromagnétique (100) selon la revendication 6, l'angle Θ étant compris entre 20° et 50°.
8. Actionneur électromagnétique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, le corps (101) et l'avancée centrale (103) étant en acier.
9. Ensemble, comprenant :
- un actionneur électromagnétique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, et,
- un plateau (106), l'actionneur électromagnétique (100) étant apte à déplacer le plateau (106) en translation.
10. Util isation d'un action neu r électromag nétiq ue (100) selon l'une quelconque des revend ications 1 à 8, pour piloter l'ouverture ou la fermeture d'une soupape d'un moteur thermique de véhicule.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1253494A FR2989511B1 (fr) | 2012-04-16 | 2012-04-16 | Actionneur electromagnetique a aimant permanent. |
| FR1253494 | 2012-04-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2013156717A1 true WO2013156717A1 (fr) | 2013-10-24 |
Family
ID=46852108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/FR2013/050803 WO2013156717A1 (fr) | 2012-04-16 | 2013-04-12 | Actionneur electromagnetique a aimants permanents |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2989511B1 (fr) |
| WO (1) | WO2013156717A1 (fr) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007063222A1 (fr) * | 2005-12-02 | 2007-06-07 | Valeo Systemes De Controle Moteur | Actionneur electromagnetique avec deux electroaimants comportant des aimants de forces differentes, et procede de gestion d'une soupape de moteur a combustion interne faisant application. |
| FR2896080A1 (fr) * | 2006-01-12 | 2007-07-13 | Valeo Sys Controle Moteur Sas | Actionneur electromagnetique a aimants permanents disposes en v selon un agencement electromagnetiquement optimise |
| EP1843375A1 (fr) * | 2006-04-05 | 2007-10-10 | ABB Technology AG | Actionneur électromagnétique pour disjoncteur à moyenne tension |
-
2012
- 2012-04-16 FR FR1253494A patent/FR2989511B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2013
- 2013-04-12 WO PCT/FR2013/050803 patent/WO2013156717A1/fr active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007063222A1 (fr) * | 2005-12-02 | 2007-06-07 | Valeo Systemes De Controle Moteur | Actionneur electromagnetique avec deux electroaimants comportant des aimants de forces differentes, et procede de gestion d'une soupape de moteur a combustion interne faisant application. |
| FR2896080A1 (fr) * | 2006-01-12 | 2007-07-13 | Valeo Sys Controle Moteur Sas | Actionneur electromagnetique a aimants permanents disposes en v selon un agencement electromagnetiquement optimise |
| EP1843375A1 (fr) * | 2006-04-05 | 2007-10-10 | ABB Technology AG | Actionneur électromagnétique pour disjoncteur à moyenne tension |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2989511B1 (fr) | 2014-04-04 |
| FR2989511A1 (fr) | 2013-10-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2667459B1 (fr) | Ensemble de prises électriques | |
| EP2531756B1 (fr) | Electrovanne pilote | |
| EP2682655B1 (fr) | Electrovanne du type à noyau plat et ressort plat | |
| EP1792111B1 (fr) | Vanne de regulation a double securite | |
| WO2013088235A1 (fr) | Actionneur electromagnétique | |
| EP2126951B1 (fr) | Actionneur electromagnetique hybride | |
| WO1994027303A1 (fr) | Actionneur electromagnetique monophase a faible course presentant un bon rapport force sur puissance electrique | |
| FR2998025A1 (fr) | Vanne | |
| FR2671597A1 (fr) | Electrovanne a section de passage variable. | |
| EP2927547B1 (fr) | Electrovanne miniature rapide | |
| WO2013156717A1 (fr) | Actionneur electromagnetique a aimants permanents | |
| FR2934923A1 (fr) | Actionneur electromagnetique hybride a bobine fixe | |
| EP1568858B1 (fr) | Dispositif d'actionnement électromagnétique de soupape pour moteur à combustion interne | |
| EP3939151B1 (fr) | Dispositif electromagnetique | |
| EP3098403B1 (fr) | Dispositif de commande d'une alimentation en fluide sous pression | |
| EP1576627B1 (fr) | Actionneur electromagnetique de soupape a aimant permanent | |
| FR3017685A1 (fr) | Systeme d'electroaimants poly-entrefers pour soupape electromagnetique, notamment pour injecteur de carburant dans un moteur a propulsion thermique | |
| FR2997546A1 (fr) | Actionneur electromagnetique lineaire | |
| EP0752152A1 (fr) | Actionneur magnetique a entrefers multiples | |
| EP2534851B1 (fr) | Moteur magnetique de transducteur electrodynamique | |
| FR3022317A1 (fr) | Vanne a trois voies comportant un noyau en translation | |
| FR2794209A1 (fr) | Electrovanne a structure monolithique en materiau ferromagnetique | |
| FR2847379A1 (fr) | Actionneur electromagnetique a surface actives additionnelles | |
| WO2017157730A1 (fr) | Injecteur de carburant | |
| FR3026457A3 (fr) | Vanne a trois voies |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 13720480 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 13720480 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |