FR2569854A1 - Generatrice tachymetrique - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UNE GENERATRICE TACHYMETRIQUE POUR PRODUIRE UN SIGNAL ELECTRIQUE EN REPONSE A UN CHAMP MAGNETIQUE VARIABLE. LA GENERATRICE COMPREND UN NOYAU 16, UNE BOBINE 18 MONTEE AUTOUR D'UNE PARTIE DUDIT NOYAU 16, AU MOINS UN FIL D'ALIMENTATION 22 MOULE DANS LADITE BOBINE 18, LEDIT FIL D'ALIMENTATION 22 COMPORTANT UNE EXTREMITE 44 AVEC UN CONDUCTEUR ELECTRIQUE DENUDE, ET LEDIT FIL D'ALIMENTATION 22 FORMANT UN COUDE D'ENVIRON 90 A L'INTERIEUR DE LA BOBINE 18 EN ETANT AINSI SOLIDEMENT MAINTENU DANS LADITE BOBINE, ET UN ENROULEMENT FILAIRE 20 PLACE SUR LADITE BOBINE 18 ET COMPORTANT UNE EXTREMITE FIXEE DIRECTEMENT SUR LADITE EXTREMITE DU CONDUCTEUR ELECTRIQUE 44.
Description
La présente invention se rapporte à des généra-
trices tachymétriques et elle a trait particulièrement à celle du type à captage inductif, adapté pour produire à la sortie un signal électrique en réponse à un champ magnétique variable. Cette invention concerne également
un procédé de fabrication de génératrices tachymatriques.
Des génératrices tachymétriques sont utilisées dans de nombreuses applications faisant intervenir des dispositifs mécaniques. Des génératrices tachymétriques sont employées, par exemple, pour mesurer la vitesse de rotation d'un arbre, pour détecter le mouvement d'un arbre ou bien pour fournir une indication de la direction
de rotation d'un arbre. Un type de génératrice tachymé-
trique est le type dit à captage inductif. Ces disposi-
tifs sont utilisés en coopération avec un aimant tournant, usuellement du type à magnétisme permanent. Lorsque l'aimant tourne à proximité d'un noyau magnétique de la génératrice tachymétrique, un circuit magnétique
fermé est créé. Il est prévu autour du noyau de la généra-
trice un enroulement comportant de multiples spires de fil conducteur. Conformément à la loi de Faraday, une force électromotrice induite (tension ou e.m.f) est
produite quand L'enroulement est exposé à un flux magné-
tique qui varie dans le temps. La grandeur de la tension induite est proportionnelle au nombre de spires de fil utilisé, à la densité du flux magnétique et au taux de variation de ce flux magnétique. L'intensité du flux est fonction du trajet du circuit magnétique et des caractéristiques magnétiques (reluctance) des matériaux situés dans le trajet de circuit magnétique. En utilisant
un aimant permanent multipolaire tournant, placé à proxi-
mité étroite de la génératrice tachymétrique stationnaire, un courant alternatif est produit à la sortie lorsque le noyau passe devant des pôles alternés de l'aimant au cours de sa rotation. Ce courant alternatif de sortie
peut être traité par des méthodes bien connues pour pro-
duire un signal qui est fonction de la vitesse angulaire
de l'aimant tournant.
Des génératrices tachymétriques du type inductif
sont bien connues dans l'art antérieur. Cependant l'inven-
tion apporte des perfectionnements aux conceptions connues par création d'une structure qui est d'une construction simple, d'un fonctionnement sur et d'une fabrication peu
coûteuse. De tels avantages sont particulièrement souhai-
table avec des outils électriques portatifs comme des perceuses motorisées, auxquelles cette invention peut
être appliquée d'une manière particulièrement avantageuse.
Conformément à la présente invention, il est prévu une génératrice tachymétrique servant à produire un signal électrique en réponse à un champ magnétique variable, cette génératrice comprenant un noyau, une bobine disposée autour d'une partie dudit noyau, au moins un fil d'alimentation moulé à l'intérieur de ladite bobine, ce fil d'alimentation comportant une extrémité o un conducteur électrique est exposé et ledit fil d'alimentation formant un coude à l'intérieur de la bobine en étant ainsi solidement maintenu dans ladite bobine, et un enroulement disposé sur ladite bobine et comportant une extrémité directement fixée sur
ladite extrémité du conducteur électrique.
De préférence une partie dudit fil d'alimentation est enfermée à l'intérieur de ladite bobine et ladite extrémité exposée du conducteur électrique fait saillie
de la bobine.
Deux fils d'alimentation sont de préférence fixés sur ladite bobine et ces deux fils d'alimentation peuvent comporter des conducteurs électriques exposés
qui sont reliés aux extrémités dudit enroulement.
Ledit noyau peut être formé d'une seule pièce de matière allongée. Ce noyau peut comporter une partie centrale sensiblement droite, deux branches formant des parties frontales et deux parties extrêmes, lesdites parties frontales étant profilées de manière à être positionnées à proximité d'un aimant tournant, lesdites parties extrêmes étant profilées de façon à former des 3: supports pour ladite génératrice tachymétrique, et ladite bobine étant montée autour de ladite partie centrale
droite. -
Ledit noyau peut en outre comporter une paire de parties latérales, s'étendant à partir de ladite partie centrale selon un angle d'environ 900, lesdites parties frontales faisant un angle d'environ 45 avec lesdites parties
latérales. Deux parties de base peuvent s'étendre paral-
lèlement à ladite partie centrale et les deux parties
extrêmes peuvent s'étendre auxdites parties latérales.
Avantageusement la génératrice tachymétrique peut être adaptée pour être utilisée avec un outil motorisé portatif et ledit-champ magnétique variable peut résulter de la rotation d'un aimant permanent qui tourne avec un
induit du moteur de l'outil portatif.
: 0 0 Conformément à un autre aspect de l'invention, il est prévu un procédé de fabrication d'une génératrice tachymétrique, comprenant les étapes consistant à plier deux fils d'alimentation pour former un coude à proximité d'une extrémité de chacun desdits fils d'alimentation, a charger les fils d'alimentation dans une cavité de matrice de moulage par injection, à injecter une matière dans ladite cavité de moulage de façon à former ainsi une bobine enveloppant les coudes des fils
d'alimentation, à dénuder les extrémités des fils d'alimen-
tation, a former un enroulement filaire autour de ladite bobine et à fixer les-extrémités du fil d'enroulement directement sur les extrémités dénudées desdits fils d'alimentation. - Un noyau peut être formé en un matériau métallique de façon à comporter une partie centrale sensiblement droite et deux branches. L'étape de chargement peut consister à charger le noyau dans la cavité de moulage par injection et l'étape d'injection de matière peut
consister à mouler la bobine autour du noyau.
En variante, la bobine peut être moulée de façon a comporter un trou dans lequel est inséré le noyau.
D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-
tion seront mis en évidence dans la suite de la descrip-
tion, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en réfé-
rence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective schématique d'une génératrice tachymétrique conforme à l'invention, représentée en combinaison avec un aimant permanent monté de façon à tourner avec un induit d'un moteur électrique du type universel; la figure 2 est une vue en coupe du dispositif
utilisant un aimant tournant et une génératrice tachymé-
trique conforme à l'invention, la figure montrant en outre les moyens à l'aide desquels la génératrice tachymétrique est montée à l'intérieur du carter -du dispositif; et la figure 3 est une vue en coupe faite selon la ligne 3-3 de la figure 1 et montrant en particulier
le positionnement et la configuration des fils d'alimen-
tation à l'intérieur de la structure de bobine de la
génératrice tachymétrique.
Le mode préféré de réalisation d'une génératrice
tachymétrique conforme à l'invention et la manière préfé-
rée de montage de cette génératrice dans un outil élec-
trique portatif sont illustrés sur les figures 1, 2 et 3.
Une génératrice tachymétrique du type inductif conforme à cette invention est représentée sur chacune des figures et désignée dans son ensemble par la référence
numérique 10. La figure 1 montre la génératrice tachymé-
trique 10 placée dans une position adjacente à un aimant
permanent 12 qui tourne avec un ensemble d'induit 14.
L'ensemble d'induit 14 est représenté seulement à titre d'exemple. L'aimant permanent 12 pourrait être fixé sur un arbre tournant dans une machine portative ou stationnaire. En outre, l'aimant 12 pourrait être remplacé par un électro-aimant ou par tout type de dispositif
engendrant un champ magnétique. La génératrice tachymé-
trique 10 comporte trois composants principaux, à savoir
un noyau 16, une bobine 18 et un enroulement filaire 20.
La configuration du noyau 16 est mieux visible sur les figures 2 et 3. Le noyau 16 est de préférence réalisé à partir d'une matière première sous forme de tôle et à partir d'un métal ayant une grande perméabilité magnétique. Le noyau 16 comporte une partie centrale droite dans l'ensemble et qui passe au travers de la bobine 18. Le noyau 16 comporte en outre deux surfaces frontales 28 et 30 et il se termine par deux parties extrêmes 32 et 34. Ce noyau 16 peut être préformé au profil décrit et représenté et il est ensuite installé dans une cavité de matrice de moulage par injection o de la matière destinée à former la bobine est injectée a l'aide d'un fluide autour du noyau. En variante, le noyau 16 peut être partiellement déformé et ensuite inséré dans un trou délimité par la bobine 18. Si la bobine 18 est constituée de plusieurs pièces, les pièces
individuelles peuvent être fixées autour du noyau 16.
Comme le montre la figure 2, les branches 32 et 34 sont prévues pour permettre le positionnement précis de la génératrice tachymétrique 10 à l'intérieur d'une structure associée par rapport à l'aimant permanent 12. En outre, comme le montre la figure 2, les branches 32 et 34 sont disposées dans des rainures 36 et 38 du carter et elles sont retenues dans lesdites rainures par contact avec des taquets 40 et 42. Du fait des fortes limitations d'espace qui existent typiquement dans le carter d'un
outil motorisé, il est à apprécier que la présente généra-
trice tachymétrique 10 doit avoir de petites dimensions pour être adaptable à de telles applications. Il en résulte nécessairement que le nombre de spires de fil 20 sur la bobine 18, et par conséquent la sensibilité de
la génératrice tachymétrique 10, sont limités. En conse-
quence, pour obtenir un fonctionnement correct et pour produire un signal d'une grandeur appropriée dans la gamme désirée des vitesses d'induit du moteur, l'espacement entre la pièce polaire 16 de la génératrice tachymétrique 10 et l'aimant permanent 12 devient critique. En fait, une variation supérieure à un millimètre en ce qui concerne la dimension de l'entrefer entre l'aimant 12 et la pièce polaire 16 peut faire en sorte que le dispositif ne puisse pas fonctionner. En conséquence, il est à apprécier que la génératrice tachymétrique 10 conforme à la présente invention fournit un moyen peu coûteux et commode pour positionner avec précision la pièce polaire 16 de la génératrice tachymétrique 10 par rapport à l'aimant permanent 12 pendant l'assemblage d'un outil. Il est à noter également que la structure du carter servant au montage de la génératrice tachymétrique 10 est décrite seulement à titre d'illustration. De nombreux autres moyens de fixation de la pièce polaire 16 dans le carter d'un outil associé pourraient être utilisés de façon aussi
satisfaisante.
Comme le montre la figure 2, les surfaces fron-
tales 28 et 30 sont positionnées à proximité étroite de la surface cylindrique extérieure de l'aimant permanent 12. L'aimant 12 est de préférence du type multipolaire de sorte que, dans certaines positions angulaires de l'aimant, les surfaces frontales 28 et 30 sont placées en regard de pôles magnétiques opposés. Dans la position angulaire de l'aimant 12 qui est représentée sur la figure 2, la surface frontale 28 est placée en regard d'un pôle magnétique Nord tandis que la surface frontale est placée en regard d'un pôle magnétique Sud. Comme le montre un examen de la figure 2, quand l'aimant 12 tourne, les pôles devant lesquels sont disposées les surfaces frontales 28 et 30 sont inverses. Une telle inversion de pôles devant lesquels les faces viennent se placer produit une inversion de la direction du champ magnétique fermé qui est transmis au travers du noyau 16, de l'aimant 12 et des entrefers intermédiaires. Une telle inversion du sens du champ magnétique produit une variation du flux magnétique dans le noyau en fonction du temps. Cette inversion de flux, conforme à la loi de Faraday mentionnée précédemment, engendre une tension induite dans les fils d'enroulement 20. Puisque des entrefers ont une faible perméabilité magnétique par comparaison à des matériaux magnétiques, il est souhaitable de réduire au minimum la dimension des entrefers tout en faisant en sorte que les entrefers existent effectivement, ce qui évite ainsi une interférence mécanique entre l'aimant permanent 12 et les faces 28 et 30. La configuration de noyau 16 qui a été décrite ci-dessus permet un positionnement très précis et répétitif des deux surfaces frontales 28 et 30 par rapport à l'aimant 12. Cette précision de positionnement est obtenue du fait que les branches 32 et 34 constituent des points de montage de la génératrice tachymétrique 10 et que ces surfaces sont dans une relation prédéterminée avec les
surfaces frontales 28 et 30.
La bobine 18 est de préférence formée d'une
matière plastique polymère et elle a une forme permet-
tant l'enroulement du fil 20. La bobine 18 comporte en outre deux flasques 48 et 50 s'étendant radialement
et empêchant l'enroulement de glisser de la bobine.
Le noyau 16 peut être installé dans un trou délimité par la bobine 18 ou bien la bobine peut être moulée autour du noyau. En outre, la bobine 18 peut être réalisée en deux parties qui sont liées ensemble autour du noyau
16. La bobine 18 est constituée d'un matériau électri-
quement non conducteur et elle a une forme permettant l'enroulement du fil 20. Deux fils d'alimentation 22 et
24 sont fixés sur la bobine 18 et comportent des conduc-
teurs centraux qui sont reliés électriquement aux deux
extrémités du fil d'enroulement 20.
Les fils d'alimentation 22 et-24 sont recouverts d'une matière électriquement isolante et ils comportent
des extrémités de conducteurs 44 qui sont dénudées.
Les fils d'alimentation 22 et 24 sont de préférence moulés directement dans la bobine 18 par un processus de moulage d'insertion. Comme le montre la figure 3, le fil d'alimentation 22 comporte une partie extrême
pliée de telle sorte que l'extrémité dénudée 44 du conduc-
teur dépasse de la surface de la bobine 18, en formant ainsi une borne sur laquelle est fixé le fil d'enroulement 20. De façon analogue, le fil d'alimentation 24 forme une extrémité de conducteur en saillie en constituant ainsi
une borne de connexion de l'autre extrémité du fil d'enrou-
lement 20. Par pliage des fils d'alimentation 22 et 24 et par moulage par insertion desdits fils dans la bobine 18, ces fils sont solidement maintenus dans la bobine 18. Les coudes de pliage doivent être des coudes d'aumoins45degrés.Depréférence,lescoudessontd'environ90 , catmele mntre la figure 3. La construction décrite évite 1 ' obligation de prévoir des bornes électriques séparées servant à la fixation des extrémités du fil d'enroulement 20 ainsi que des moyens pour la fixation et la connexion des fils d'alimentation 22
et 24.
Bien que des modes préférés de réalisation aient été décrits ci-dessus, il va de soi que différentes modifications et variantes peuvent être apportées sans sortir du cadre et de la portée de l'invention qui sont
définis dans les revendications ci-jointes.
Claims (13)
1. Génératrices tachymétrique pour produire un
signal électrique en réponse à un champ magnétique va-
riable, caractérisée en ce qu'elle comprend: - un noyau (16); - une bobine (18) montée autour d'une partie dudit noyau (16); - au moins un fil d'alimentation (22) moulé dans
ladite bobine (18), ledit fil d'alimentation (22) compor-
tant une extrémité (44) avec un conducteur électrique dénudé, et ledit fil d'alimentation (22) formant un coude à l'intérieur de la bobine (18) en étant ainsi solidement maintenue dans ladite bobine; et - un enroulement filaire (20) placé sur ladite bobine (18) et comportant une extrémité fixée directement
sur ladite extrémité du conducteur électrique (44).
2. Génératrice tachymétrique selon la revendica-
tion 1, caractérisée en ce qu'une partie dudit fil d'ali-
mentation (22) est enfermée à l'intérieur de ladite bobine (18) et en ce que ladite extrémité dénudée de
conducteur (44) fait saillie de ladite bobine (18).
3. Génératrice tachymétrique selon la revendica-
tion 2, caractérisée en ce que deux fils d'alimentation (22, 24) sont fixés sur ladite bobine (18) en ce que ces deux fils d'alimentation (22, 24) comportent des conducteurs électriques dénudés qui sont reliés aux
extrémités dudit enroulement (20).
4. Génératrice tachymétrique selon l'une quel-
conque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en
ce que ledit noyau (16) est formé d'une seule pièce de matière allongée, ledit noyau (16) comportant une partie centrale sensiblement droite, deux branches formant des parties frontales (28, 30) et deux parties extrêmes (32, 34), lesdites parties frontales (28, 30) étant profilées de façon à être positionnées à proximité d'un aimant tournant (12) et lesdites parties extrêmes (32, 34) étant profilées pour former des supports pour ladite génératice tachymétrique (10), et ladite bobine (18) étant
montée autour de ladite partie centrale droite.
5. Génératrice tachymétrique selon la revendica-
tion 4, caractérisée en ce que ledit noyau (16) comprend en outre deux parties latérales s'étendant à partir de ladite partie centrale selon un angle d'environ 90 , lesdites parties frontales (28, 30) s'étendant selon un angle d'environ 45 à partir desdites parties latérales, une paire de parties de base s'étendant parallèlement à ladite partie centrale, et lesdites parties extrêmes
(32, 34) s'étendant parallèlement auxdites parties laté-
rales.
6. Génératrice tachymétrique selon l'une quel-
conque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce
que ledit noyau (16) est constitué d'une matière première
métallique sous forme de tôle.
7. Génératrice tachymétrique selon l'une quel-
conque des revendictions 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle est adaptée pour être utilisée avec un outil motorisé portatif et en ce que ledit champ magnétique variable résulte d'une rotation d'un aimant permanent (12) qui
tourne avec un induit (14) du moteur de cet outil portatif.
8. Génératrice tachymétrique selon l'une quel-
conque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce
que ledit champ magnétique variable est produit par
un aimant permanent tournant multipolaire (12).
9. Génératrice tachymétrique selon l'une quelcon-
que des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le coude
formé par ledit fil d'alimentation est d'au moins 45 degrés.
10. Procédé de fabrication d'une génératrice tachymétrique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - plier une paire de fils d'alimentation (22, 24) pour former un coude à proximité d'une extrémité de chacun desdits fils d'alimentation; - charger lesdits fils d'alimentation (22, 24) dans une cavité de matrice de moulage par injection; - injecter une matière dans ladite cavité de matrice en vue de former une bobine (18) enveloppant lesdits coudes des fils d'alimentation; - dénuder lesdites extrémités desdits fils d'alimentation (22, 24); enrouler un fil (20) autour de ladite bobine (18);et - fixer les extrémités dudit fil d'enroulement (20) directement sur les extrémités dénudées (44) desdits
fils d'alimentation (22, 24).
11. Procédé selon la revendication 10,caractérisé en outre par l'étape consistant à former un noyau (16) à partir d'une matière première métallique de telle sorte que ledit noyau comporte une partie centrale sensiblement droite et deux branches en saillie (28, 30), en ce que ladite étape de chargement consiste à charger ledit noyau (16) dans ladite cavité de moulage par injection, et en ce que ladite étape d'injection de matière consiste
à mouler ladite bobine (18) autour dudit noyau (16).
12. Procédé selon la revendication 10,caractérisé
en ce que ladite bobine (18) est moulée de façon à compor-
ter un trou et en ce qu'il est en outre prévu l'étape
d'insertion d'un noyau (16) dans ledit trou.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendica-
tions 10 à 12, caractérisé en ce que les fils d'alimenta-
tion sont coudés pour former un coude d'au moins 45 degrés.
Applications Claiming Priority (1)
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| US06/646,140 US4853575A (en) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | Tachometer generator |
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