Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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L'invention a pour objet un dispositif magnétique
perfectionné, comportant des aimants permanents, capable de
produire une induction magnétique dans une portion de l~espace
et de supprimer à volonté cette induction au moyen d'impul-
sions de courant électrique.
De tels dispositifs sont notamment utilisés pour
constituer des ventouses magnétiques.
L'invention vise plus particulièrement à associer à
un circuit magnétique un ensemble de bobinages conçu de telle
manière que la fiabilité et la robustesse du système électri-
que de commande soient en rapport avec celle~ du circuit magné-
tique proprement dit. Elle a notamment pour objet les cas,
fréquemment rencontrés dans les applications techniques, où
un générateur électrique est utilisé, grâce à un système d'-
aiguillage, pour faire fonctionner par télécommande une plu-
r~lité de tels dispositifs magnétiques.
On sAit que des circuits magnétiques a aimants per-
m~inent~, constitués de façon générale par une paire ou plu-
~ieurs paire8 d'aimants, peuvent être utilisés pour produire
dan8 l~e~pace une induction magnétique supprimable à volonté
grâce à une modification du sens de l'aimantation de l'un des
aimants de la paire ou des paires d~aimant~ que camprend le
circuit. Un tel ~ystème est décrit dans le brevet français
n 1 202 165 déposé le 8 Février 1958 au nom de Mr. Michel
Cotton de Bennetot, pour 'IDispositif de commande magnétique
à aimants permanents~, et sa première addition n 764,935
déposée le 6 mai 1958 et accordée le 22 Août 1960, sous le
n 73 562.
La présente invention constitue un perfectionnement
important de ces dispositifs antérieurement connus.
..
1~36~60
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des-
cription ci-après :
Au dessin annexé :
La figure 1 est le schéma de principe d'un circuit ~-
magnétigue conforme au brevet antérieur susvisé;
La figure 2 représente un exemple de circuit d'ali-
mentation électrique du dispositif de la figure l;
La figure 3a représente un exemple de circuit d'ali-
mentation électrigue correspondant au montage en parallèle de
plusieurs dispositifs conformes à la figure 1;
La figure 3b sert à montrer, dans le fonctionnement
du circuit de la figure 3 a, la nécessité d'introduire des
organes, tels que diodes pour éviter certaines dérivations de
courant inopportunes;
LA figure 4 est le schéma de principe d'un circuit
magnétique conforme à l'invention :
La figure 5 repré~ente un exemple de circuit d'ali-
me~tation electrigue correspondant au montage en parallèle de
plu~ieur8 dispo~itifs conformes à la figure 4; et
La figure 6 représente un mode d'exécution préféré
du dispositif de la figure 4.
En se référant à la figure , relative à l'art anté-
rieur~ si l'on suppose gue les aimants permanents 1 et 2 sont
aimantés-dans le même sens - indiqué par la flèche de l'aimant
1 - on voit que le flux produit par ces aimants suit un tra- .:
jet qul lui fait parcourir successivement l'armature 3,
la pièce polaire 4 et l'armature 5, éléments constitués par
des matériaux magnétigues doux.
Si l'on inverse le sens de l'aimantation de l'ai-
; 30 mant 2,.en laissant inchangé celui de l'aimant 1, le flux
is~u de l'aimant 1 tend à se refermer sur lui-même en passant
- 2 -
~)36660 :
par l'armature 3, l'aimant 2 et l'armature 5, ce trajet lais-
sant de côté la piece polaire 4 au niveau de laguelle l'induc-
tion magnétique peut être pratiqucment abaissée jusqu'à une
valeur négligeable.
La modification de l'état magnétique qui vient d'-
etre décrite suppo~e la mise en oeuvre de moyens appropriés
permettant de procéder à l'inversion du sens de l'aimantation
de l'aimant 2 et lai~sant inchangé le sens de l'aimantation de
l'aimant 1.
Dans le brevet précédemment cité, l'aimant perma-
nent 2 comporte un enroulement qui permet de l'aimanter, dan~
le même sens que l'aimant 1 ou dans le ~ens oppo~é, comme il
est indiqué par des flèches sur la figure 1.
L'aimant 1, dont l'aimantation e~t de sen~ inva-
riable, peut ne pas comporter de bobinage, en admettant qu'il
conserve l'aimantation initiale qui lui a été appliquée.
Lor~que l'on désire supprimer à peu prè~ complète-
ment l'induction magnétique au niveau de la pièce polaire 4
le ~onctionnement d'un circuit magnétique tel que celui de la
figure I requiert que le flux issu de l'un des aimants soit
pratiquement égal au flux entrant dans l'autre aimant.
En raison des phénomènes liés au fonctionnement des
matériaux magnétiquement durs qui se traduisent sur les cycles
d'hystérésis et de recul, il en découle dans la pratique que
pour assurer l'égalité desdits flux, il est le plus souvent
utile d'associer un bobinage électrique à l'aimant 1, de
~açon à assurer ses réaimantations successives dans un sens
invariable.
L'expérience a montré qu'un inconvénient pouvait
résulter de llemploi de bobinages disposés comme cela est
indiqué sur la figure 1. Lorsque l'on veut établir l'induction
,
- 3 -
' ' .' '
, .. .~. .. ... ....... i, . .. . .... .. .... .. .... . .. .
1~36~i~0
magnétique au nivcau de la pièce polaire 4, il ~-onvient d'-
aimanter dans le même sens les aimants 1 et 2; le flux magné-
tique produit par l'enroulement 6 en vue d'aimanter l'aimant
1 dans le sens indiqué par la flèche sur la figure 1 tend à
inverser le sens de l'aimantation de l'aimant 2. Il en est de
meme pour l'enroulement 7 losqu'il est utilisé pour aimanter
l'aimant 2 dans le même sens que l'aimant 1 : le courant qui
le parcourt produit à l'extérieur du bobinage un flux magné-
tique qui tend à inverser le sens de l'aimantation de l'ai-
mant 1.
Les inconvénients liés à ce phénomène sont parti-
culièrement sensibles lorsque l'aimant 1 se trouve a faible
distance de l'enroulement 7 - et corrélativement l'aimant 2
a ~aible distance de l'enroulement 6. Or, clans les applica-
tion~ techniques, il est presque toujours intéreissant de dis-
po~er les diveris éléments du circuit magnotique d ~aiblo clis-
tance afin de limiter l'encombrement total du dispositif ainsi
que les ~uites du flux magnétique.
Les inconvénients de la disposition analysée sont
également très sensibles lorsque l'on utilise dei~ bobinages
dont la longueur, parallèlement à l'axe d'aimantation, est
inférieure au diamètre ou, de façon plus générale, aux dimen-
sions intérieures du bobinage. L'induction de telles bobines
plates est en effet particulièrement élevée à l'extérieur de
l'enroulement, contrairement à ce qui ise produit dans le cas
de bobines allongéeis. Or, l'emploi de matériaux magnétiques
durs à grand champ coercitif conduit à faire travailler les
aimants à des champs démagnétisants de plusieurs centaines
d'Oersteds : il en résulte que les aimants modernes ont de
plus en plus te~dance à être utilisés sous la forme, non de
corps allonigés dans le sens de l'aimantation, mais au con-
- 4 -
, ~
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traire de disques plats, de faible longueur dans le sens de
l'aimantation et de forte section. Par suite, les enroule-
ments d'aimantation que l'on peut leur associer tendent éga-
lement à se rapprocher d'une forme plate, à fortes fuites ma-
gnétiques extérieures. La présente invention vise à supprimer
en tout ou en partie, la difficulté précisée ci-dessus.
Elle a également pour objet de faciliter la télé-
commande des enroulements associés aux aimants du circuit
magnétique. Pour des raisons pratique~, on est amené à bran-
cher en général les enroulements 6 et 7 en série sur la sourcede tension utilisée, où ils sont alors parcourus par le même
courant électrigue, plutôt qu'en parallèle sur cette même
source de tension.
Dans ce dernier cas, en effet, la répartition des
inten0ités entre les enroulements 6 et 7 dépend de plusieurs
parametres, notamment des variations de l'induction dnns les
différentes parties des aimants et il en résulte une désyn-
¢hronisation des opérations d'excitation des deux aimants. En
outre, et ceci revêt une grande importance technique, il n'est
pratiquement pas possible, en mesurant l'intensité de courant
débitée par le générateur, de contrôler le nombre d'ampère
tours appliqué à chacun des bobinages au cours de chaque im-
pulsion. La surveillance d'un appareillage comportant un géné-
rat~eur associé à une pluralité de dispositifs magnétique tel
que celui de la figure 1 conduit donc également, en pratique,
à monter en série plutôt qu'en parallèle sur le générateur
d'impul8ion, les enroulements 6 et 7.
Si l'on utilise des composants électroniques uni-
directionnels, tels que des thyristors, pour inverser le sens
du passage du courant dans l'enroulement 7, on voit sur la
figure 2 que ces thyristors 8 et 9 doivent être disposés
1~i36~6~
entre les enroulements 6 et 7 lorsque ceux-ci sont montés
en série sur le générateur d'impulsion~ Ils se trouvent, par
suite, avoir un potentiel flottant appliqué à leur cathode --
et à leur gâchette, potentiel différent au repos et lors du
passage de l'impulsion électrique, alors qu'une disposition
permettant à ce potentiel de rester pratiquement fixe serait
techniquement beaucoup plus intéressante.
Dans le cas où plusieurs dispositifs magnétiques
sont montés en parallèle sur le même générateur, on voit
qu'il convient, en outre, d'ajouter d'autres composants élec-
troniques unidirectionnels, tels que les deux diodes repérées
10 sur la figure 3a, pour prévenir l~établissement de déri-
vations de courant inopportunes, représentées par des flèches
en traits pointillés sur la figure 3b, entre les enroulements
de~ divers dispositifs.
Le circuit magnétique représenté à la figure 4
comporte, de façon connue en soi, une paire d'aimants, tels
que 11 et 12, l'aimantation de l'aimant 11 restant de sens
invariable, l'~imantation de l'aimant 12 étant inversée pour
obtenir l'établissement ou la suppression du flux magnétique
au niveau de la pièce polaire 14.
Deux bobinages sont associés au circuit magnétique
proprement dit pour obtenir la modification du sens d'aiman- : :
tation de l'aimant 12 et le maintien dans un sens invariable
de l'aimant 11.
Suivant l'invention, le bobinage 16 sert exclusi-
vement à l'établissement du flux magnétique, tandis que le
bobinage 17 sert exclusivement à la suppression totale ou
partielle du flux. :~
Le bobinage 16 est utilisé lorsque l'on veut pro-
duire une induction magnétique au niveau de la pièce polaire
_ 6 -
.... .................................................................... - . ,.
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14. Il est alors parcouru par une impulsion de courant qui
aimante les aimants 11 et 12 dans le même sens.
L,e bobinage 16 peut comporter, comme cela est indi- ;
qué sur la figure 4, un enroulement unique assurant l'aiman-
tation des aimants 11 et 12 : cette disposition a l'avantage
pratique très important de supprimer l'inconvénient signalé
précédemment et qui est lié aux effets de bobinages distincts
entourant le~ aimants 11 et 12 et dont les flux extérieurs
tendent à s'opposer pour chaque bobinage au flux intérieur
de l'autre.
Lorsque cet inconvénient n'est pas rédhibitoire ou
lor8que les dimensions disponibles l'impo~ent, le bobinage
16 peut être constitué par plu~ieurs enroulements : par
exemple, dans le cas de la figure 4, par un enroulement en-
tourant l'aimant 11 et par un deuxième enroulement, monté en
série avec le précédent, entourant l'aimant 12.
Le bobinage 17 est utilisé lorJque l'on veut suppri-
mer l'induction magnétique au niveau de la pièce polaire 14.
Il permet d'aimanter.l'aimant 12 dans un sens opposé à celui
qui correspond à l'emploi du bobinage 16.
.~ Le bobinage 17 peut être con~titué par un enroule-
1.~... .
~; ment unique, entourant l'aimant 12 comme cela est représenté
~ ~ - sur la figure 4. L'induction produite à l'intérieur de cet .. ..,.~, ~ ,,
enroulement tend a aimanter l'aimant 12 dans le sens opposé à
l'almant 11, tandis que l'induction produite à l'extérieur de
, ~ ~ l'enroulement tend à maintenir dans le même sens l'aimantation
de l'aimant 11.
." , .
~ Cependant pour des raisons pratiques, on peut etre
$ . amené à`oonstituer le bobinage 17 au moyen de plusieurs enrou-
30~ ;léments. Dans le ca~.de la figure 4, par exemple, le bobinage
17 peut comp:orter un enroulement entourant l'aimant 12 et un
" ~: .
~ 7 ;-
':`' . '
1~:)36~60
autre enroulement, monté en série avec le précédent, entourant
l'aimant 11. Chacun de ces enroulements assure l'aimantation de
l'aimant correspondant lorsgue l'on veut supprimer la force d'-
attraction au niveau de la pièce polaire 14, c'est-à-dire en
inversant le sens d'aimantation de l'aimant 12 et en réaiman-
tant l'aimant 11 dans le même sens.
D'après ce qui précède, il apparaît gue l'invention
est caractérisée essentiellement par l'emploi de deux bobinages
distincts, l'un utilisé lors de l'opération correqpondant à
l'établiYsement du flux extérieur au niveau de la pièce polaire
14, l'autre utilisé lors de l'opération où ce flux est suppri-
mé. Ce double bobinage agit sur l'aimant 12 dont le sens d'ai-
mantation est inversé et, secondairement, sur l'aimant 11 dont
le sens d'aimantation demeure inchangé.
Un tel dispositif magnétique est particulièrement
~isé à commander par un générateur d'impulsion8 oloctriques
équipé de systèmes électroniques d'aiguillage. La figure 5
représente le schéma correspondant où l'on voit qu'un composant
électronique unidirectionnel, monté en 3érie avec le bobinage
16, et un autre composant de même type monté en série avec le
bobinage 17, permettent d'obtenir l'établissement et la sup-
pression de l'induction magnétique au niveau de la pièce polaire
14. Danq le ca~ où les composant~ utilisés sont des thyristors,
on note que ceux-ci ont un potentiel de cathode et de gâchette
non flottant et qu'il n'est pas utile, au surplus, d'utiliser
des diodes pour prévenir les dérivations de courant entre les
bobinages de dispositifs magnétiques montés en parallèle sur
le même générateur électrique.
La figure 6 représente une variante à symétrie de
rév~lution du dispositif magnétique conforme à 1'invention.
-- 8 --
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On voit que le bobinage 18, constitué par les en-
roulements 18a et 18 b montés en série de part et d~autre des
aimants assure l'aimantation dans le meme sens des aimants
21 et 22, tandis que le bobinage 19, disposé entre les ai-
mants assure l'inversion du sens de l'aimantation de l'ai-
mant 22, et maintient inchangé le sens de l'aimantation de
l'aimant 21. Le flux au niveau de la pièce polaire 20 est
donc établi par utilisation du bobinage 18 et supprimé par
utilisation du bobinage 19.
Il va de soi que les dispositifs décrits et repré-
~entés pourront faire l'objet de variantes d'exécution sans
s'écarter de l'esprit de l'invention. Leur application à la
réalisation de ventouses magnétiques n'est pas limitative.
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