FR3099971A1 - Système de vis-écrou magnétiques - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un système de vis-écrous magnétiques comprenant : - un écrou (2) apte à tourner ou à translater autour d’un axe (X) ; - une vis (1) apte à interagir magnétiquement avec ledit écrou (2) et à translater ou à tourner à l’intérieur dudit écrou (2) selon ledit axe (X), un entrefer (3) étant ménagé entre ladite vis (1) et ledit écrou (2) ; ledit écrou (2) portant deux hélices (24, 25) réalisées en matériau magnétique s’étendant parallèlement l’une à l’autre de manière hélicoïdale autour dudit axe (X), ledit écrou (2) portant au moins un aimant (21), placé à la périphérie extérieure desdites hélices (24, 25), le pôle nord (N) dudit aimant (21) étant relié à l’une desdites hélices (24) et son pôle sud (S) étant relié à l’autre desdites hélices (25) de manière telle que lesdites hélices (24, 25) sont respectivement polarisées nord et sud ; ladite vis (1) portant deux hélices (14, 15) réalisées en matériau magnétique s’étendant parallèlement l’une à l’autre de manière hélicoïdale autour dudit axe (X), ladite vis (1) portant au moins un aimant (11), placé à la périphérie intérieure desdites hélices (14, 15), le pôle nord (N) dudit amant (11) étant relié à l’une desdites hélices (14) et son pôle sud (S) est relié à l’autre desdites hélices (15) de manière telle que lesdites hélices (14, 15) sont respectivement polarisées nord et sud ; le pas desdites hélices (24, 25) dudit écrou (2) étant essentiellement égal au pas desdites hélices (14, 15) de ladite vis (1).
Description
1. Domaine de l’invention
Le domaine de l’invention est celui de la conception et de la réalisation de systèmes de vis et écrou interagissant par liaison magnétique sans contact mécanique notamment pour permettre la transformation d’un mouvement rotatif en un mouvement linéaire (rectiligne), ou inversement.
2. Art antérieur
Les techniques et dispositifs de vis-écrou magnétiques sans contacts mécaniques, encore appelés systèmes vis-écrou magnétiques, permettent de transformer un mouvement rotatif en un mouvement linéaire et inversement, un mouvement linéaire en un mouvement rotatif. Ces dispositifs sont constitués d’un écrou et d’une vis qui interagissent magnétiquement, et permettent ainsi la conversion du mouvement et la transmission d’efforts. Ces vis et écrous magnétiques évitent les contacts mécaniques, tels que rencontrés par exemple dans les vis à billes ou les vis à rouleaux satellites, et ainsi :
- s’affranchissent plus facilement des dilatations thermiques,
- sont moins bruyants,
- ne nécessitent pas de lubrification,
- évitent les pertes de rendement par frottement,
- sont moins sensibles à l’environnement (poussières…).
Un système de vis et écrou magnétiques comprend classiquement un écrou à l’intérieur duquel est logée une vis.
Selon une première technique telle que celle décrite dans le document US-A1-2004/0041474, la vis porte une succession d’aimants permanents disposés pour former essentiellement une hélice, les aimants successifs ayant des polarités inversées. L’écrou porte une succession d’électro-aimants disposés pour former essentiellement une hélice, les aimants successifs ayant des polarités inversées.
Le pas de la vis et celui de l’écrou, i.e. le pas de leurs hélices, sont identiques.
L’alimentation des électroaimants de l’écrou, qui est immobile hormis en rotation, engendre la mise en rotation de la vis et sa translation à l’intérieur de l’écrou sans contact mécanique.
Cette technique, qui permet de constituer un moteur linéaire pour générer un mouvement combiné de rotation et de translation d’un élément selon un même axe, présente quelques inconvénients.
Notamment, les hélices, qui sont constituées par la juxtaposition d’une pluralité d’aimants, sont difficiles et coûteuses à réaliser.
En outre, les hélices ainsi constituées par la juxtaposition d’une pluralité d’aimants constituent en réalité des pseudo-hélices ayant des profils discontinus et non des hélices « parfaites » notamment compte tenu des tolérances géométriques de chaque aimant et de leur précision d’assemblage. Ceci induit des impacts négatifs tant en termes de précision du mouvement générer au niveau de la vis, qu’en termes d’efforts susceptibles d’être transmis à la vis.
Selon une deuxième technique, l’hélice portée par la vis n’est plus constituée d’une juxtaposition d’aimants. Elle est au contraire formée au moyen d’un aimant agencé hélicoïdalement à la surface de la vis, également appelé aimant hélicoïdal. L’écrou porte quant à lui soit une hélice formée au moyen d’un aimant agencé hélicoïdalement à la surface de la vis comme pour la vis, ou bien formée de la juxtaposition d’une pluralité d’aimants à polarité inversée comme dans la première technique mentionnée plus haut.
Dans cette configuration, l’entrainement en rotation de l’écrou engendre par interaction magnétique sans contact mécanique un déplacement en translation de la vis à l’intérieur de l’écrou, la vis étant bloquée en rotation.
La mise en œuvre d’aimants hélicoïdaux au niveau de la vis et de l’écrou permet d’améliorer la précision du déplacement de la vis à l’intérieur de l’écrou.
Toutefois, les aimants hélicoïdaux sont difficiles à produire et donc, particulièrement onéreux. Le coût de ces aimants induit que cette technique est limitée en termes de capacité à transmettre des efforts importants à la vis.
Les deux techniques de l’art antérieur discutées ci-dessus peuvent donc encore être améliorées dans la mesure où elles manquent de précision dans le mouvement de rotation et de translation, et permettent de générer uniquement des efforts limités à partir de la transformation d’un mouvement de rotation en un mouvement linéaire de translation, ou inversement.
3. Objectifs de l’invention
L’invention a notamment pour objectif d’apporter une solution à un ou plusieurs de ces différents problèmes.
En particulier, selon au moins un mode de réalisation, un objectif de l’invention est de fournir un système de vis-écrou magnétiques qui soit plus simple à fabriquer que les systèmes selon l’art antérieur.
Notamment, l’invention a pour objectif, selon au moins un mode de réalisation, de fournir à un tel système une meilleure précision en termes de maîtrise du déplacement relatif de la vis et de l’écrou.
Un autre objectif de l’invention est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir un tel système qui puisse permettre la transmission d’un effort important à celui de la vis ou de l’écrou qui est entrainé en mouvement.
Un autre objectif de l’invention est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir un tel système qui soit modulable en termes de capacité à transmettre des efforts, c’est-à-dire dont on puisse modifier assez facilement la valeur des efforts transmis.
Un autre objectif de l’invention est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir un système de vis-écrou magnétiques qui soit économique à fabriquer.
4. Présentation de l’invention
L’invention concerne un système de vis-écrous magnétiques comprenant :
- un écrou apte à tourner ou à translater autour d’un axe ;
- une vis apte à interagir magnétiquement avec ledit écrou et à translater ou à tourner à l’intérieur dudit écrou selon ledit axe, un entrefer étant ménagé entre ladite vis et ledit écrou ;
ledit écrou portant deux hélices réalisées en matériau magnétique s’étendant parallèlement l’une à l’autre de manière hélicoïdale autour dudit axe, ledit écrou portant au moins un aimant, placé à la périphérie extérieure desdites hélices, le pôle nord dudit aimant étant relié à l’une desdites hélices et son pôle sud étant relié à l’autre desdites hélices de manière telle que lesdites hélices sont respectivement polarisées nord et sud ;
ladite vis portant deux hélices réalisées en matériau magnétique s’étendant parallèlement l’une à l’autre de manière hélicoïdale autour dudit axe, ladite vis portant au moins un aimant, placé à la périphérie intérieure desdites hélices, le pôle nord dudit amant étant relié à l’une desdites hélices et son pôle sud est relié à l’autre desdites hélices de manière telle que lesdites hélices sont respectivement polarisées nord et sud ;
le pas desdites hélices dudit écrou étant essentiellement égal au pas desdites hélices de ladite vis.
Ainsi, l’invention concerne un système de vis-écrou magnétiques dont les hélices ne sont pas constituées d’une juxtaposition d’aimants ou d’aimants hélicoïdaux.
Au contraire, selon le principe de l’invention, l’écrou et la vis comprennent chacun deux hélices, l’une reliée au pôle nord d’un aimant de forme simple et l’autre reliée au pôle sud d’un aimant de forme simple.
On obtient ainsi une interaction magnétique entre l’écrou et la vis de manière simple et économique, les hélices étant simples et économiques à fabriquer tout comme les aimants qui peuvent présenter une forme quelconque.
Les hélices de forme continue permettent d’assurer une bonne continuité du mouvement relatif de la vis et de l’écrou et ainsi, de garantir une bonne précision et une bonne transmission des efforts.
Il est également possible de faire évoluer simplement les capacités de transmission d’effort en modifiant des paramètres ou propriétés notamment dimensionnelles des aimants dans la mesure où les aimants sont de forme simple. La capacité de transmission d’effort pourrait également être modifiée en changeant d’autres propriétés intrinsèques des aimants comme par exemple la matière qui les compose, leur rémanence…
Selon une caractéristique possible, ledit écrou et ladite vis comprennent une pluralité d’aimants en nombre pair, les polarités des aimants successifs étant inversées.
Selon une caractéristique possible, lesdits aimants sont répartis essentiellement uniformément autour dudit axe.
Selon une caractéristique possible, les nombres d’aimants de ladite vis et dudit écrou sont égaux ou différents.
Selon une caractéristique possible, ladite vis et/ou ledit écrou comprend des plots en matériau magnétique de polarité nord et des plots en matériau magnétique de polarité sud, chaque plot de polarité nord étant en contact avec l’extrémité de polarité nord d’au moins un desdits aimants et avec l’hélice de polarité nord correspondante, et chaque plot de polarité sud étant en contact avec l’extrémité de polarité sud d’au moins un desdits aimants et avec l’hélice de polarité sud correspondante.
Selon une caractéristique possible, chaque plot est en contact avec chaque enroulement de l’hélice correspondante.
Selon une caractéristique possible, lesdits aimants de ladite vis et/ou dudit écrou sont à aimantation ortho-radiale.
Selon une caractéristique possible, lesdits aimants de ladite vis et/ou dudit écrou sont à aimantation radiale.
Selon une caractéristique possible, chaque plot de polarité nord est au contact des pôles nord de deux aimants consécutifs et des enroulements de l’hélice de polarité nord correspondante, et chaque plot de polarité sud est au contact des pôles sud de deux aimants consécutifs et des enroulements de l’hélice de polarité sud correspondante.
Selon une caractéristique possible, chaque plot de polarité nord est au contact du pôle nord d’un aimant et des enroulements de l’hélice de polarité nord correspondante, et chaque plot de polarité sud est au contact du pôle sud d’aimant et des enroulements de l’hélice de polarité sud correspondante.
Selon une caractéristique possible, un entrefer est ménagé entre les composants contigus de polarité différente dudit écrou et de ladite vis.
Selon une caractéristique possible, chaque hélice et/ou chaque plot comprend des évidements conformés respectivement au niveau des plots et/ou des enroulements correspondants de polarité différente pour délimiter au moins en partie lesdits entrefers.
Selon une caractéristique possible, la surface des hélices dudit écrou orientée vers ladite vis présente une alternance de creux et de saillances en direction de ladite vis.
Selon une caractéristique possible, la surface des hélices de ladite vis orientée vers ledit écrou présente une alternance de creux et de saillances en direction dudit écrou.
Selon une caractéristique possible, les creux et saillances des hélices de polarité nord dudit écrou et/ou de ladite vis sont décalés angulairement selon ledit axe de ceux des hélices de polarité sud dudit écrou et/ou de ladite vis.
Selon une caractéristique possible, les creux et saillances des hélices de polarité nord dudit écrou et/ou de ladite vis sont décalés angulairement selon ledit axe de ceux des hélices de polarité sud dudit écrou et/ou de ladite vis de telle sorte que les saillances de polarité nord et les creux de polarité sud sont alignés selon ledit axe alors que les saillances de polarité sud et les creux de polarité nord sont alignés selon ledit axe.
Selon une caractéristique possible, les creux et saillances des hélices de polarité nord dudit écrou et/ou de ladite vis sont alignés selon ledit axe avec ceux des hélices de polarité sud dudit écrou et/ou de ladite vis de telle sorte que les saillances de polarité nord et les saillances de polarité sud sont alignés selon ledit axe alors que les creux de polarité sud et les creux de polarité nord sont alignés selon ledit axe.
Selon une caractéristique possible, la longueur des plots selon ledit axe est supérieure ou égale à celle desdits aimants selon ledit axe.
Selon une caractéristique possible, les extrémités opposées de chaque plot se situent respectivement essentiellement dans le plan des extrémités des enroulements d’extrémité des hélices dudit écrou et/ou de ladite vis.
Selon une caractéristique possible, lesdites hélices sont monobloc ou constituées de plusieurs portions d’hélice.
Selon une caractéristique possible, le pas des hélices de ladite vis n’est pas constant sur toute sa longueur.
Dans ce cas, les hélices de ladite vis comprennent au moins deux portions de pas différent.
L’invention concerne également un dispositif de génération de courant électrique comprenant un générateur électrique muni d’un rotor et d’un stator, et un système selon l’une quelconque des variantes ci-dessus, dans lequel ledit écrou ou ladite vis est lié audit rotor, une translation dudit écrou ou de ladite vis induisant une rotation dudit rotor et une génération de courant électrique par ledit générateur.
L’invention concerne également un dispositif de génération d’un déplacement linéaire comprenant un moteur électrique muni d’un stator et d’un rotor, et un système selon l’une quelconque des variantes ci-dessus, dans lequel ledit écrou ou ladite vis est lié audit rotor, une rotation de ladite vis ou dudit écrou au moyen dudit moteur engendrant un déplacement linéaire dudit écrou ou de ladite vis.
Selon une variante possible, les aimants dudit écrou constituent les aimants dudit rotor.
5. Description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers, donnée à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
6. Description de modes de réalisation particuliers
6.1. Premier mode de réalisation : aimants à aimantation ortho-radiale
On présente, en relation avec les figures 1 à 16, un premier mode de réalisation d’un système de vis-écrou magnétiques selon l’invention.
Ainsi que cela est représenté sur ces figures, un tel système comprend une vis 1 et un écrou 2 prévus pour interagir magnétiquement sans contact mécanique direct. Pour cela, la vis 1 est logée à l’intérieur de l’écrou 2, l’un et l’autre étant séparé par un entrefer 3 par exemple constitué d’air ou de vide. La vis et l’écrou ont des pas essentiellement de même valeur pour assurer la conversion de mouvement, i.e. leurs hélices ont essentiellement le même pas aux tolérances géométriques près.
Vis
La vis 1 comprend un arbre 10 qui s’étend selon un axe X. Cet arbre 10 est réalisé dans un matériau amagnétique comme par exemple de l’acier amagnétique ou autre.
La vis 1 comprend des aimants 11. Ces aimants 11 sont permanents. Dans une variante, il pourrait s’agir de bobinages à excitation agissant comme des électroaimants. Dans ce cas :
- lorsque ladite vis tourne, des contacts conducteurs d’électricité dits « glissants » (par exemple collecteur à bagues) pourront permettre d’alimenter ces électroaimants ;
- lorsque ladite vis translate, les électroaimants pourront alternativement être alimentés au moyen de fils électriques conducteurs dont la longueur sera choisie en fonction de la course de déplacement relatif de la vis et de l’écrou.
Ces aimants sont par exemple réalisés en SmCo (Samarium Cobalt) ou en NdFeB (Neodyme Fer Bore) pour maximiser les performances mais ils peuvent être constitués d’autres matériaux adaptés.
Les aimants 11 ont une section en portion d’anneau, dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal de l’arbre 10, et s’étendent longitudinalement selon l’axe longitudinal de l’arbre 10. Ils pourront alternativement présenter une forme différente (par exemple parallélépipédique, trapèze…) plutôt que la forme essentiellement en tuile représentée.
Pour des questions de fabrication, de manipulation et d’assemblage des aimants, chaque aimant pourra être segmenté en une pluralité d’aimants.
Les aimants 11 ont une aimantation ortho-radiale.
Dans ce mode de réalisation, les extrémités polarisées des aimants se situent dans des plans passant par l’axe X. Elles pourraient toutefois être orientées différemment, notamment être inclinées, par exemple si les plots s’étendent selon des axes inclinés par rapport à l’axe X et situés dans des plans parallèles à l’axe X.
Les aimants sont dans ce mode de réalisation en nombre pair et répartis tout autour de la périphérie extérieure de l’arbre 10 et ce, de manière essentiellement uniforme. Ceci pourrait toutefois ne pas être le cas, même si une telle répartition est préférée. Un seul aimant pourrait être mis en œuvre avec un plot magnétique en contact de son extrémité de polarité nord et de l’hélice de polarité nord et un plot magnétique en contact de son extrémité de polarité sud et de l’hélice de polarité sud, comme cela ressortira plus clairement par la suite.
Un plot 12, 13 est interposé entre les aimants 11 consécutifs. Chaque plot 12, 13 est réalisé dans un matériau magnétique comme par exemple en métal usiné, fondue ou fritté ou autre.
La polarité Nord (N) et Sud (S) des aimants 11 est alternée de part et d’autre de chaque plot 12, 13. Chaque plot 12, 13 est donc situé à l’interface entre les extrémités de même polarité de deux aimants 11 consécutifs, et se trouve en contact avec celles-ci. Ainsi, les plots 12 en contact avec les extrémités de polarité nord des aimants 11 qui l’entourent présentent une polarité nord. De même, les plots 13 en contact avec les extrémités de polarité sud des aimants 11 qui l’entourent présentent une polarité sud.
Les plots s’étendent ici selon l’axe X. Ils pourraient toutefois s’étendre autrement notamment selon des axes inclinés par rapport à l’axe X et situés dans des plans parallèles à l’axe X.
Les plots et les aimants sont solidarisés du côté de leur surface intérieure à la surface extérieure de l’arbre, préférentiellement par collage. Toute autre solution de solidarisation adaptée pourra être mise en œuvre.
L’arbre étant réalisé en matériau amagnétique, aucun entrefer n’est ménagé entre les plots et l’arbre ni entre les aimants et l’arbre sans risque de court-circuit magnétique entre les aimants. De cette façon, les flux magnétiques des aimants 11 traversent les plots 12, 13 pour les magnétiser. L’arbre pourrait alternativement être réalisé dans un matériau magnétique sous réserve de ménager un entrefer entre l’arbre et les plots et aimants.
La vis 1 comprend une hélice polarisée nord 14 et une hélice polarisée sud 15 placées à la périphérie extérieure des plots 12, 13 et aimants 11. Leur surface intérieure est solidarisée aux plots de même polarité par exemple par collage ou autre.
Les hélices 14, 15 sont réalisées en matériau magnétique (par exemple en métal usiné, fondu ou fritté…). Elles s’étendent parallèlement l’une à l’autre de manière hélicoïdale autour de l’axe X de l’arbre 10. Elles présentent un même diamètre.
Chaque hélice 14, 15 comprend une pluralité d’enroulements 140, 150, chaque enroulement formant un tour autour de l’arbre 10.
Les hélices 14 et 15 présentent des longueurs identiques selon l’axe X.
Les hélices 14, 15 sont séparées l’une de l’autre par un entrefer 16. En d’autres termes, les enroulements 140, 150 consécutifs des hélices 14, 15 sont séparés par un entrefer 16. Cet entrefer empêche le rebouclage du champ magnétique entre les hélices 14, 15 et doit être plus grand que l’entrefer 3.
L’hélice polarisée nord 14 est en contact avec les plots 12 polarisés nord en contact avec les extrémités de polarité nord des aimants 11.
L’hélice polarisée sud 15 est en contact avec les plots 13 polarisés sud en contact avec les extrémités de polarité sud des aimants 11.
Les hélices sont ainsi magnétisées par les plots. Les plots 12, 13 agissent comme des répartiteurs de flux magnétiques produits par les aimants 11 et concentrent ces flux pour les distribuer vers les hélices 14, 15.
Préférentiellement, chaque plot 12, 13 est en contact avec chaque enroulement 140, 150 de polarité identique.
Un entrefer 17 est ménagé entre chaque aimant 11 et le contour intérieur de chaque hélice 14, 15. Ceci permet aux flux magnétiques des aimants 11 de bien passer par les plots 12, 13.
Un entrefer 18 est ménagé entre chaque plot 12 de polarité nord et chaque enroulement 150 de l’hélice de polarité sud 15.
Un entrefer 19 est ménagé entre chaque plot 13 de polarité sud et chaque enroulement 140 de l’hélice de polarité nord 14.
Les entrefers permettent d’éviter les courts-circuits magnétiques. Ils peuvent être constitués de vide, d’air ou de matériau amagnétique comme par exemple une résine ou autre.
Les hélices 14 et 15 présentent donc des polarités différentes.
Les épaisseurs des entrefers 17, 18 et 19 doivent être supérieures à celle de l’entrefer 3 afin que les flux magnétiques créés par les aimants 11 et véhiculés par les plots magnétiques 12, 13 puis par les hélices 14, 15 traversent l’entrefer 3 et interagissent avec l’écrou pour assurer la conversion de mouvement.
Les entrefer 18 et 19 sont ici constitués par des encoches 141, 151, ou évidements, adaptés à la forme de l’hélice correspondante. Ces encoches sont ménagées à cet effet à la périphérie intérieure des hélices 14, 15. Les entrefers pourraient être constitués de toute autre manière alternative adaptée.
Plus précisément, les encoches 141 sont ménagées sur les enroulements 140 de l’hélice 14 de polarité nord au droit, i.e. au niveau, des plots 13 de polarité sud. De même, les encoches 151 sont ménagées sur les enroulements 150 de l’hélice 15 de polarité sud au droit des plots 12 de polarité nord.
Les encoches 141 et 151 sont donc décalées d’un pas polaire correspondant à la distance angulaire entre les plots consécutifs de polarité différente.
De façon alternative, les encoches pourraient être ménagées sur les plots plutôt que sur les hélices ou sur les plots et les hélices.
La longueur des plots 12, 13 selon l’axe X peut être inférieure, égale ou supérieure à celle des aimants selon l’axe X. Toutefois, elle sera préférentiellement supérieure afin d’optimiser la création de flux magnétiques à partir des aimants car les entrefers 18 et 19 modifient la longueur axiale selon l’axe X du flux créé par les aimants 11. Dans ce cas, chaque plot 12, 13 s’étendra longitudinalement de part et d’autre au-delà de l’aimant correspondant.
Les plots 12, 13 peuvent être décalés les uns des autres selon l’axe X ou leur surface d’extrémité inclinées de manière telle que les extrémités opposées de chaque plot se situent respectivement essentiellement dans le plan des extrémités des enroulements 140, 150 d’extrémité, c’est-à-dire ceux situés aux extrémités opposées des hélices 14, 15. Ceci leur permet de mieux suivre la longueur active des hélices.
La surface de contact d’un plot 12, 13 avec l’hélice correspondante est préférentiellement supérieure à ses surfaces de contact avec les aimants 11.
Le pas de la vis 1 est égal à la somme de l’épaisseur selon l’axe X d’un enroulement 140 de polarité nord, de celle d’un enroulement 150 de polarité sud et de deux entrefers 16.
L’arbre 10 permet de rendre solidaire mécaniquement l’ensemble des aimants 11 et plots magnétiques 12, 13, et de transmettre l’effort transversal. Comme l’arbre est amagnétique, il n’y a pas de court-circuit magnétique entre les aimants. Les flux magnétiques des aimants 11 traversent alors les plots magnétiques 12, 13 et permettent de magnétiser les hélices 14, 15 qui constituent respectivement des plots magnétiques nord et sud. Les hélices assurent une alternance de polarité.
Écrou
L’écrou 2 comprend un carter 20 cylindrique qui s’étend selon l’axe X. Ce carter 20 est réalisé dans un matériau amagnétique comme par exemple de l’acier amagnétique ou autre.
L’écrou 2 comprend des aimants 21. Ces aimants 21 sont permanents. Dans une variante, il pourrait s’agir de bobinages d’excitation agissant comme des électroaimants. Dans ce cas :
- lorsque l’écrou tourne, des contacts conducteurs d’électricité dits « glissants » (par exemple collecteur à bagues) pourront permettre d’alimenter ces électroaimants ;
- lorsque l’écrou translate, les électroaimants pourront alternativement être alimentés au moyen de fils électriques dont la longueur sera choisie en fonction de la course de déplacement relatif de la vis et de l’écrou.
Ces aimants sont par exemple réalisés en SmCo ou en NdFeB pour maximiser les performances mais peuvent être constitués d’autres matériaux adaptés.
Les aimants 21 ont une section en portion d’anneau, dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du carter 20, et s’étendent longitudinalement selon l’axe longitudinal X du carter 20. Ils pourront alternativement présenter une forme différente (par exemple parallélépipédique, trapèze…) plutôt que la forme essentiellement en tuile représentée.
Pour des questions de fabrication, de manipulation et d’assemblage des aimants, chaque aimant pourra être segmenté en une pluralité d’aimants.
Les aimants 21 ont une aimantation ortho-radiale.
Dans ce mode de réalisation, les extrémités polarisées des aimants se situent dans des plans parallèles à l’axe longitudinal du carter passant par l’axe X. Elles pourraient toutefois être orientées différemment, notamment être inclinées, par exemple si les plots s’étendent selon des axes inclinés par rapport à l’axe X et situés dans des plans parallèles à l’axe X.
Les aimants sont dans ce mode de réalisation en nombre pair et répartis tout autour de la périphérie intérieure du carter 20 et ce, de manière essentiellement uniforme. Ceci pourrait toutefois ne pas être le cas, même si une telle répartition est préférée. Un seul aimant pourrait être mis en œuvre avec un plot magnétique en contact de son extrémité de polarité nord et de l’hélice de polarité nord et un plot magnétique en contact de son extrémité de polarité sud et de l’hélice de polarité sud, comme cela ressortira plus clairement par la suite.
Un plot 22, 23 est interposé entre les aimants 21 consécutifs. Chaque plot 22, 23 est réalisé dans un matériau magnétique comme par exemple en métal usiné, fondue ou fritté ou autre.
La polarité des aimants 21 est alternée de part et d’autre de chaque plot 22, 23. Chaque plot 22, 23 est donc situé à l’interface entre les extrémités de même polarité de deux aimants 21 consécutifs, et se trouve en contact avec celles-ci. Ainsi, les plots 22 en contact avec les extrémités de polarité nord des aimants 21 qui l’entourent, présentent une polarité nord. De même, les plots 23 en contact avec les extrémités de polarité sud des aimants 21 qui l’entourent, présentent une polarité sud.
Les plots s’étendent ici selon l’axe X. Ils pourraient toutefois s’étendre autrement notamment selon des axes inclinés par rapport à l’axe X et situés dans des plans parallèles à l’axe X.
Les plots et les aimants sont solidarisés du côté de leur surface extérieure à la surface intérieur du carter 20, préférentiellement par collage. Toute autre solution de solidarisation adaptée pourra être mise en œuvre.
Le carter 20 étant réalisé en matériau amagnétique, aucun entrefer n’est ménagé entre les plots et le carter ni entre les aimants et le carter sans risque de court-circuit magnétique entre les aimants. De cette façon, les flux magnétiques des aimants 21 traversent les plots 22, 23 pour les magnétiser. Le carter pourrait alternativement être réalisé dans un matériau magnétique sous réserve de ménager un entrefer entre le carter et les plots et aimants.
L’écrou 2 comprend une hélice polarisée nord 24 et une hélice polarisée sud 25 placées à la périphérie intérieure des plots 22, 23 et aimants 21. Leur surface extérieure est solidarisée aux plots de même polarité par exemple par collage ou autre.
Les hélices 24, 25 sont réalisées en matériau magnétique (par exemple en métal usiné, fondu ou fritté…). Elles s’étendent parallèlement l’une à l’autre de manière hélicoïdale autour de l’axe X du carter 20.
Chaque hélice 24, 25 comprend une pluralité d’enroulements 240, 250, chaque enroulement formant un tour autour de l’axe longitudinal du carter 20.
Les hélices 24 et 25 présentent des longueurs identiques selon l’axe X.
Les hélices 24, 25 sont séparées l’une de l’autre par un entrefer 26. En d’autres termes, les enroulements 240, 250 consécutifs des hélices 24, 25 sont séparés par un entrefer 26. Cet entrefer empêche le rebouclage du champ magnétique entre les hélices 24, 25 et doit en conséquence être plus grand que l’entrefer 3.
L’hélice polarisée nord 24 est en contact avec les plots 22 polarisés nord en contact avec les extrémités de polarité nord des aimants 21.
L’hélice polarisée sud 25 est en contact avec les plots 23 polarisés sud en contact avec les extrémités de polarité sud des aimants 21.
Les hélices sont ainsi magnétisées par les plots qui agissent comme des répartiteurs de flux magnétiques produits par les aimants 21 et concentrent ces flux pour les distribuer vers les hélices 24, 25.
Préférentiellement, chaque plot 22, 23 est en contact avec chaque enroulement 240, 250 de polarité identique.
Un entrefer 27 est ménagé entre chaque aimant 21 et le contour extérieur de chaque hélice 24, 25. Ceci permet aux flux magnétiques des aimants 21 de bien passer par les plots 22, 23.
Un entrefer 28 est ménagé entre chaque plot 22 de polarité nord et chaque enroulement 250 de l’hélice de polarité sud 25.
Un entrefer 29 est ménagé entre chaque plot 23 de polarité sud et chaque enroulement 240 de l’hélice de polarité nord 24.
Les entrefers permettent d’éviter les courts-circuits magnétiques. Ils peuvent être constitués de vide, d’air ou de matériau amagnétique comme par exemple une résine ou autre.
Les hélices 24 et 25 présentent donc des polarités différentes.
Les épaisseurs des entrefers 27, 28 et 29 doivent être supérieures à celle de l’entrefer 3 afin que les flux magnétiques créés par les aimants 21 et véhiculés par les plots magnétiques 22, 23 puis par les hélices 24, 25 traversent l’entrefer 3 et interagissent avec la vis pour assurer la conversion de mouvement.
Les entrefer 28 et 29 sont ici constitués par des encoches 241, 251, ou évidements, adaptés à la forme de l’hélice correspondante. Ces encoches sont ménagées à cet effet à la périphérie extérieure des hélices 24, 25. Les entrefers pourraient être constitués de toute autre manière alternative adaptée.
Plus précisément, les encoches 241 sont ménagées sur les enroulements 240 de l’hélice 24 de polarité nord au droit des plots 23 de polarité sud. De même, les encoches 251 sont ménagées sur les enroulements 250 de l’hélice 25 de polarité sud au droit des plots 22 de polarité nord.
Les encoches 241 et 251 sont donc décalées d’un pas polaire correspondant à la distance angulaire entre les plots consécutifs de polarité différente.
De façon alternative, les encoches pourraient être ménagées sur les plots plutôt que sur les hélices ou sur les plots et les hélices.
La longueur des plots 22, 23 selon l’axe X peut être inférieure, égale ou supérieure à celle des aimants selon l’axe X. Toutefois, elle sera préférentiellement supérieure afin d’optimiser la création de flux magnétiques à partir des aimants car les entrefers 28 et 29 modifient la longueur axiale selon l’axe X du flux créé par les aimants 21. Dans ce cas, chaque plot 22, 23 s’étendra longitudinalement de part et d’autre au-delà de l’aimant correspondant.
Les plots 22, 23 peuvent être décalés les uns des autres selon l’axe X ou leurs surfaces d’extrémité être inclinées de manière telle que les extrémités opposées de chaque plot se situent respectivement essentiellement dans le plan des extrémités des enroulements 240, 250 d’extrémité, c’est-à-dire ceux situés aux extrémités opposées des hélices 24, 25. Ceci leur permet de mieux suivre la longueur active des hélices.
La surface de contact d’un plot 22, 23 avec l’hélice correspondante est préférentiellement supérieure à ses surfaces de contact avec les aimants 21.
Le pas de l’écrou 2 est égal à la somme de l’épaisseur selon l’axe X d’un enroulement 240 de polarité nord, de celle d’un enroulement 250 de polarité sud et de deux entrefers 26.
Le carter 20 permet de rendre solidaire mécaniquement l’ensemble des aimants 21 et plots magnétiques 22, 23, et de transmettre le couple. Comme le carter est amagnétique, il n’y a pas de court-circuit magnétique entre les aimants. Les flux magnétiques des aimants 21 traversent alors les plots magnétiques 22, 23 et permettent de magnétiser les hélices 24, 25 qui constituent respectivement des plots magnétiques nord et sud. Les hélices assurent une alternance de polarité.
6.2. Deuxième mode de réalisation : aimants à aimantation radiale
On présente, en relation avec les figures 17 à 26, un deuxième mode de réalisation d’un système de vis-écrou magnétiques selon l’invention.
Ainsi que cela est représenté sur ces figures, un tel système comprend une vis 1 et un écrou 2 prévus pour interagir magnétiquement sans contact mécanique direct. Pour cela, la vis 1 est logée à l’intérieur de l’écrou 2, l’une et l’autre étant séparés par un entrefer 3 d’air ou de vide par exemple. La vis et l’écrou ont des pas essentiellement de même valeur pour assurer la conversion de mouvement, i.e. leurs hélices ont des pas essentiellement de même valeur, aux tolérances géométriques près.
Vis
La vis 1 comprend un arbre 10 qui s’étend selon un axe X. Cet arbre 10 est réalisé dans un matériau magnétique comme par exemple de l’acier magnétique ou autre.
La vis 1 comprend des aimants 11. Ces aimants 11 sont permanents. Dans une variante, il pourrait s’agir de bobinages d’excitation agissant comme des électroaimants. Dans ce cas :
- lorsque la vis tourne des contacts conducteurs d’électricité dits « glissants » (par exemple collecteur à bagues) pourront permettre d’alimenter ces électroaimants ;
- lorsque la vis translate, les électroaimants pourront alternativement être alimentés au moyen de fils électriques dont la longueur sera choisie en fonction de la course de déplacement relatif de la vis et de l’écrou.
Ces aimants sont par exemple réalisés en SmCo ou en NdFeB pour maximiser les performances mais peuvent être constitués d’autres matériaux adaptés.
Les aimants 11 ont une section en portion d’anneau, dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal de l’arbre 10, et s’étendent longitudinalement selon l’axe longitudinal de l’arbre 10. Ils pourront alternativement présenter une forme différente (par exemple parallélépipédique, trapèze…) plutôt que la forme essentiellement en tuile représentée.
Pour des questions de fabrication, de manipulation et d’assemblage des aimants, chaque aimant pourra être segmenté en une pluralité d’aimants.
Les aimants 11 ont une aimantation radiale.
Dans ce mode de réalisation, les surfaces opposées des aimants prises dans une direction orthogonale O à l’axe longitudinal X (i.e. selon un rayon) présentent des polarités différentes. Les aimants pourraient toutefois être orientés différemment.
Ce type d’aimants peut être préféré aux aimants à aimantation ortho-radiale par exemple en fonction de l’encombrement et des performances requises.
La vis 1 comprend une hélice polarisée nord 14 et une hélice polarisée sud 15.
Les hélices 14, 15 sont réalisées en matériau magnétique (par exemple en métal usiné, fondu ou fritté…). Elles s’étendent parallèlement l’une à l’autre de manière hélicoïdale autour de l’axe X de l’arbre 10. Elles présentent un même diamètre.
Chaque hélice 14, 15 comprend une pluralité d’enroulements 140, 150, chaque enroulement formant un tour autour de l’arbre 10.
Les hélices 14 et 15 présentent des longueurs identiques selon l’axe X.
Les hélices 14, 15 sont séparées l’une de l’autre par un entrefer 16. En d’autres termes, les enroulements 140, 150 consécutifs des hélices 14, 15 sont séparés par un entrefer 16. Cet entrefer empêche de rebouclage du champ magnétique entre les hélices et doit en conséquence être plus grand que l’entrefer 3.
Les aimants sont dans ce mode de réalisation en nombre pair et répartis tout autour de la périphérie extérieure de l’arbre 10 et ce de manière essentiellement uniforme. Ceci pourrait toutefois ne pas être le cas, même si une telle répartition est préférée. Au moins deux aimants doivent être mis en œuvre avec un plot magnétique en contact l’extrémité de polarité nord de l’un des aimants et de l’hélice de polarité nord et un plot magnétique en contact de l’extrémité de polarité sud de l’autre aimant et de l’hélice de polarité sud, comme il ressortira plus clairement par la suite.
La polarité des aimants successifs est inversée. Ainsi, lorsqu’un aimant a sa face polarisée nord orientée vers l’arbre 10 et donc sa face polarisée sud orientée vers les hélices, alors l’aimant suivant a sa face polarisée sud orientée vers l’arbre 10 et donc sa face polarisée nord orientée vers les hélices.
La vis 1 comprend des plots magnétiques 12, 13 en matériau magnétique. Chaque plot magnétique est interposé entre la face extérieure d’un aimant et l’intérieur des hélices.
Les plots magnétiques 12 en contact avec l’extrémité de polarité nord des aimants correspondants, sont de polarité nord.
Les plots magnétiques 13 en contact avec l’extrémité de polarité sud des aimants correspondants, sont de polarité sud.
Les plots s’étendent ici selon l’axe X. Ils pourraient toutefois s’étendre autrement notamment selon des axes inclinés par rapport à l’axe X et situés dans des plans parallèles à l’axe X.
Les aimants sont solidarisés du côté de leur surface intérieure à la surface extérieure de l’arbre, préférentiellement par collage. Toute autre solution de solidarisation adaptée pourra être mise en œuvre.
Les plots sont solidarisés du côté de leur surface intérieure à la surface extérieure des aimants, préférentiellement par collage. Toute autre solution de solidarisation adaptée pourra être mise en œuvre.
L’hélice polarisée nord 14 est en contact avec les plots 12 polarisés nord en contact avec les extrémités de polarité nord des aimants 11.
L’hélice polarisée sud 15 est en contact avec les plots 13 polarisés sud en contact avec les extrémités de polarité sud des aimants 11.
Les hélices sont ainsi magnétisées par les plots. Les plots agissent comme des répartiteurs de flux magnétiques produits par les aimants et concentrent ces flux pour les distribuer vers les hélices.
La surface intérieure des hélices est solidarisée à la surface extérieure des plots de même polarité préférentiellement par collage ou autre.
Préférentiellement, chaque plot est en contact avec chaque enroulement de l’hélice de polarité identique.
Un entrefer 37 est ménagé entre les aimants consécutif et entre les plots consécutifs pour éviter les courts-circuits entre les aimants.
Un entrefer 38 est ménagé entre chaque plot 12 de polarité nord et chaque enroulement 150 de l’hélice de polarité sud 15.
Un entrefer 39 est ménagé entre chaque plot 13 de polarité sud et chaque enroulement 140 de l’hélice de polarité nord 14.
Les entrefers permettent d’éviter les courts-circuits magnétiques. Ils peuvent être constitués de vide, d’air ou de matériau amagnétique comme par exemple une résine ou autre.
Les hélices 14 et 15 présentent donc des polarités différentes.
Les épaisseurs des entrefers 37, 38 et 39 doivent être supérieures à celle de l’entrefer 3 afin que les flux magnétiques créés par les aimants 11 et véhiculés par les plots magnétiques 12, 13 puis par les hélices 14, 15, traversent l’entrefer 3 et interagissent avec l’écrou pour assurer la conversion de mouvement.
Les entrefer 38 et 39 sont ici constitués par des encoches 141, 151, ou évidements, adaptés à la forme de l’hélice correspondante. Ces encoches sont ménagées à cet effet à la périphérie intérieure des hélices 14, 15. Les entrefers pourraient être constitués de toute autre manière alternative adaptée.
Plus précisément, les encoches 141 sont ménagées sur les enroulements 140 de l’hélice 14 de polarité nord au droit des plots 13 de polarité sud. De même, les encoches 151 sont ménagées sur les enroulements 150 de l’hélice 15 de polarité sud au droit des plots 12 de polarité nord.
Les encoches 141 et 151 sont donc décalées d’un pas polaire correspondant à la distance angulaire entre les plots consécutifs de polarité différente.
De façon alternative, les encoches pourraient être ménagées sur les plots plutôt que sur les hélices ou sur les plots et les hélices.
La longueur des plots 12, 13 selon l’axe X peut être inférieure, égale ou supérieure à celle des aimants selon l’axe X. Toutefois, elle sera préférentiellement supérieure afin d’optimiser la création de flux magnétiques à partir des aimants car les entrefers 38 et 39 modifient la longueur axiale selon l’axe X du flux créé par les aimants 11. Dans ce cas, chaque plot 12, 13 s’étendra longitudinalement de part et d’autre au-delà de l’aimant correspondant.
Les plots 12, 13 peuvent être décalés les uns des autres selon l’axe X ou leurs surfaces d’extrémité être inclinées de manière telle que les extrémités opposées de chaque plot se situent respectivement essentiellement dans le plan des extrémités des enroulements 140, 150 d’extrémité, c’est-à-dire ceux situés aux extrémités opposées des hélices 14, 15. Ceci leur permet de mieux suivre la longueur active des hélices.
La surface de contact d’un plot 12, 13 avec l’hélice correspondante est préférentiellement supérieure à ses surfaces de contact avec les aimants 11.
Le pas de la vis 1 est égal à la somme de l’épaisseur selon l’axe X d’un enroulement 140 de polarité nord, de celle d’un enroulement 150 de polarité sud et de deux entrefers 16.
L’arbre 10 permet de rendre solidaire mécaniquement l’ensemble des aimants 11 et plots magnétiques 12, 13, et de transmettre l’effort transversal. L’arbre étant en matériau magnétique, il permet de reboucler les champs magnétiques produits par les aimants. Les flux magnétiques des aimants traversent alors les plots avec lesquels ils sont en contact et permettent de magnétiser les hélices qui constituent respectivement des plots magnétiques nord et sud. Les hélices assurent l’alternance de polarité.
Écrou
L’écrou 2 comprend un carter 20 cylindrique qui s’étend selon l’axe X. Ce carter 20 est réalisé dans un matériau magnétique.
L’écrou 2 comprend des aimants 21. Ces aimants 21 sont permanents. Dans une variante, il pourrait s’agir de bobinages d’excitation agissant comme des électroaimants. Dans ce cas :
- lorsque l’écrou tourne, des contacts conducteurs d’électricité dits « glissants » (par exemple collecteur à bagues) pourront permettre d’alimenter ces électroaimants;
- lorsque l’écrou translate, les électroaimants pourront alternativement être alimentés au moyen de fils électriques dont la longueur sera choisie en fonction de la course de déplacement relatif de la vis et de l’écrou.
Ces aimants sont par exemple réalisés en SmCo ou en NdFeB pour maximiser les performances mais peuvent être constitués d’autres matériaux adaptés.
Les aimants 21 ont une section en portion d’anneau, dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du carter 20, et s’étendent longitudinalement selon l’axe longitudinal du carter 20. Ils pourront alternativement présenter une forme différente (par exemple parallélépipédique, trapèze…) plutôt que la forme essentiellement en tuile représentée.
Pour des questions de fabrication, de manipulation et d’assemblage des aimants, chaque aimant pourra être segmenté en une pluralité d’aimants.
Les aimants 21 ont une aimantation radiale.
Dans ce mode de réalisation les surfaces opposées des aimants prises dans une direction orthogonale O à l’axe longitudinal X (i.e selon un rayon) présentent des polarités différentes. Les aimants pourraient toutefois être orientés différemment.
Ce type d’aimants peut être préféré aux aimants à aimantation ortho-radiale par exemple en fonction de l’encombrement et/ou des performances requises.
L’écrou 2 comprend une hélice polarisée nord 24 et une hélice polarisée sud 25.
Les hélices 24, 25 sont réalisées en matériau magnétique (par exemple en métal usiné, fondu ou fritté…). Elles s’étendent parallèlement l’une à l’autre de manière hélicoïdale autour de l’axe X du carter 20. Elles présentent un même diamètre.
Chaque hélice 24, 25 comprend une pluralité d’enroulements 240, 250, chaque enroulement formant un tour autour de l’axe X du carter 20.
Les hélices 24 et 25 présentent des longueurs identiques selon l’axe X.
Les hélices 24, 25 sont séparées l’une de l’autre par un entrefer 26. En d’autres termes, les enroulements 240, 250 consécutifs des hélices 24, 25 sont séparés par un entrefer 26. Cet entrefer empêche de rebouclage du champ magnétique entre les hélices et doit en conséquence être plus grand que l’entrefer 3.
Les aimants sont dans ce mode de réalisation en nombre pair et répartis tout autour de la périphérie intérieure du carter 20 et ce, de manière essentiellement uniforme. Ceci pourrait toutefois ne pas être le cas, même si une telle répartition est préférée. Au moins deux aimants doivent être mis en œuvre avec un plot magnétique en contact l’extrémité de polarité nord de l’un des aimants et de l’hélice de polarité nord et un plot magnétique en contact de l’extrémité de polarité sud de l’autre aimant et de l’hélice de polarité sud, comme il ressortira plus clairement par la suite.
La polarité des aimants successifs est inversée. Ainsi, lorsqu’un aimant a sa face polarisée nord orientée vers le carter 20 et donc sa face polarisée sud orientée vers les hélices, alors l’aimant suivant a sa face polarisée sud orientée vers le carter 20 et donc sa face polarisée nord orientée vers les hélices.
L’écrou 2 comprend des plots magnétiques 22, 23 en matériau magnétique. Chaque plot magnétique est interposé entre la face intérieure d’un aimant et l’extérieur des hélices.
Les plots magnétiques 22 en contact avec l’extrémité de polarité nord des aimants correspondants, sont de polarité nord.
Les plots magnétiques 23 en contact avec l’extrémité de polarité sud des aimants correspondants, sont de polarité sud.
Les plots s’étendent ici selon l’axe X. Ils pourraient toutefois s’étendre autrement notamment selon des axes inclinés par rapport à l’axe X et situés dans des plans parallèles à l’axe X.
Les aimants sont solidarisés du côté de leur surface extérieure à la surface intérieur du carter, préférentiellement par collage. Toute autre solution de solidarisation adaptée pourra être mise en œuvre.
Les plots sont solidarisés du côté de leur surface extérieure à la surface intérieure des aimants, préférentiellement par collage. Toute autre solution de solidarisation adaptée pourra être mise en œuvre.
L’hélice polarisée nord 24 est en contact avec les plots 22 polarisés nord eux-mêmes en contact avec les extrémités de polarité nord des aimants 21.
L’hélice polarisée sud 25 est en contact avec les plots 23 polarisés sud eux-mêmes en contact avec les extrémités de polarité sud des aimants 21.
Les hélices sont ainsi magnétisées par les plots. Les plots agissent comme des répartiteurs de flux magnétiques produits par les aimants et concentrent ces flux pour les distribuer vers les hélices.
La surface extérieure des hélices est solidarisée à la surface intérieure des plots de même polarité préférentiellement par collage ou autre.
Préférentiellement, chaque plot est en contact avec chaque enroulement de l’hélice de polarité identique.
Un entrefer 47 est ménagé entre les aimants consécutifs et entre les plots consécutifs pour éviter les courts-circuits entre les aimants.
Un entrefer 48 est ménagé entre chaque plot 22 de polarité nord et chaque enroulement 250 de l’hélice de polarité sud 25.
Un entrefer 49 est ménagé entre chaque plot 23 de polarité sud et chaque enroulement 240 de l’hélice de polarité nord 24.
Les entrefers permettent d’éviter les courts-circuits magnétiques. Ils peuvent être constitués de vide, d’air ou de matériau amagnétique comme par exemple une résine ou autre.
Les hélices 24 et 25 présentent donc des polarités différentes.
Les épaisseurs des entrefers 47, 48 et 49 doivent être supérieures à celle de l’entrefer 3 afin que les flux magnétiques créés par les aimants 21 et véhiculés par les plots magnétiques 22, 23 puis par les hélices 24, 25 traversent l’entrefer 3 et interagissent avec la vis pour assurer la conversion de mouvement.
Les entrefer 48 et 49 sont ici constitués par des encoches 241, 251, ou évidements, adaptés à la forme de l’hélice correspondante. Ces encoches sont ménagées à cet effet à la périphérie extérieure des hélices 24, 25. Les entrefers pourraient être constitués de toute autre manière alternative adaptée.
Plus précisément, les encoches 241 sont ménagées sur les enroulements 240 de l’hélice 24 de polarité nord au droit des plots 23 de polarité sud. De même, les encoches 251 sont ménagées sur les enroulements 250 de l’hélice 25 de polarité sud au droit des plots 22 de polarité nord.
Les encoches 241 et 251 sont donc décalées d’un pas polaire correspondant à la distance angulaire entre les plots consécutifs de polarité différente.
De façon alternative, les encoches pourraient être ménagées sur les plots plutôt que sur les hélices ou sur les plots et les hélices.
La longueur des plots 22, 23 selon l’axe X peut être inférieure, égale ou supérieure à celle des aimants selon l’axe X. Toutefois, elle sera préférentiellement supérieure afin d’optimiser la création de flux magnétiques à partir des aimants car les entrefers 48 et 49 modifient la longueur axiale selon l’axe X du flux créé par les aimants 21. Dans ce cas, chaque plot 22, 23 s’étendra longitudinalement de part et d’autre au-delà de l’aimant correspondant.
Les plots 22, 23 peuvent être décalés les uns des autres selon l’axe X ou leurs surfaces d’extrémité être inclinées de manière telle que les extrémités opposées de chaque plot se situent respectivement essentiellement dans le plan des extrémités des enroulements 240, 250 d’extrémité, c’est-à-dire ceux situés aux extrémités opposées des hélices 24, 25. Ceci leur permet de mieux suivre la longueur active des hélices.
La surface de contact d’un plot 22, 23 avec l’hélice correspondante est préférentiellement supérieure à ses surfaces de contact avec les aimants 21.
Le pas de l’écrou 2 est égal à la somme de l’épaisseur selon l’axe X d’un enroulement 240 de polarité nord, de celle d’un enroulement 250 de polarité sud et de deux entrefers 26.
Le carter 20 permet de rendre solidaire mécaniquement l’ensemble des aimants 21 et plots magnétiques 22, 23, et de transmettre le couple. Le carter 20 étant en matériau magnétique, il permet de reboucler les champs magnétiques produits par les aimants. Les flux magnétiques des aimants traversent alors les plots avec lesquels ils sont en contact et permettent de magnétiser les hélices qui constituent respectivement des plots magnétiques nord et sud. Les hélices assurent l’alternance de polarité.
6.3. Fonctionnement
Les principes de fonctionnement d’un système selon les premier et deuxième modes de réalisation sont similaires.
Lorsque la vis 1 se trouve à l’intérieur de l’écrou 2, l’hélice de polarité nord 14 et l’hélice de polarité sud 15 de la vis 1 interagissent, ou coopèrent magnétiquement respectivement avec l’hélice de polarité sud 25 et l’hélice de polarité nord 24 de l’écrou 2. En d’autres termes, chaque enroulement 140 de l’hélice de polarité nord 14 de la vis 1 est attiré par l’enroulement 250 correspondant de l’hélice de polarité sud 25 de l’écrou 2, et chaque enroulement 150 de l’hélice de polarité sud 15 de la vis 1 est attiré par l’enroulement 240 correspondant de l’hélice de polarité nord 24 de l’écrou 2.
L’écrou et la vis coopèrent ou interagissent magnétiquement. Les déplacements relatifs de la vis et de l’écrou se font donc sans contact entre eux et résultent des efforts d’attraction et de répulsion magnétiques entre eux.
Selon une première configuration, le système comprend des moyens pour bloquer en rotation la vis selon l’axe X et la guider en translation selon l’axe X alors que l’écrou est libre en rotation selon l’axe X mais pas en translation. De tels moyens sont connus et ne sont pas décrits en détail.
Ainsi, un mouvement de rotation de l’écrou 2 autour de la vis 1 engendre un déplacement en translation de la vis 1 selon l’axe X. Inversement, un déplacement en translation de la vis selon l’axe X engendre une rotation de l’écrou autour de l’axe X.
Selon une deuxième configuration, le système comprend des moyens pour bloquer en rotation l’écrou selon l’axe X et le guider en translation selon cet axe, alors que la vis est libre en rotation selon l’axe X mais bloquée en translation. De tels moyens sont connus en soit et ne sont pas décrits en détail.
Ainsi, un mouvement de rotation de la vis 1 à l’intérieur de l’écrou 2 engendre un déplacement en translation de l’écrou 2 selon l’axe X. Inversement, un déplacement en translation de l’écrou selon l’axe X engendre une rotation de la vis autour de l’axe X.
6.4. Avantages
La technique selon l’invention présente de nombreux avantages au rang desquels notamment :
- les aimants présentent une forme relativement simple indépendamment du profil hélicoïdal et des mouvements de translation et de rotation voulus : ils ont donc un coût de fabrication relativement faible ce qui réduit le coût d’un dispositif selon l’invention ;
- le nombre d’aimants et le volume d’aimants peuvent être optimisés indépendamment du pas de l’hélice recherché : il est ainsi possible de faire varier facilement les capacités à fournir des efforts d’un système selon l’invention ;
- les plots magnétiques assurant la conversion d’un mouvement rotatif en un mouvement de translation et vice-versa sont des pièces qui peuvent être usinées et qui peuvent présenter des côtes précises. Le profil hélicoïdal peut donc être précis, et assurer un positionnement précis en translation de la vis lorsque l’écrou tourne ou un positionnement précis en translation de l’écrou lorsque la vis tourne. Un système selon l’invention est donc précis ;
- un système selon l’invention bénéficie d’un meilleur rendement énergétique que ceux de l’art antérieur du fait d’une meilleure conversion électromécanique de l’énergie grâce à l’absence de contact mécanique entre l’écrou et la vis et de l’optimisation du volume d’aimants utilisé . Le coût de fonctionnement d’un système selon l’invention est en conséquence plus faible que celui des systèmes de l’art antérieur.
6.5. Variantes
Chaque hélice pourra être formée d’un seul tenant et constituer un ensemble monobloc. Alternativement, chaque hélice pour être constituée par la juxtaposition d’une pluralité de portions d’hélice. Bien entendu, une ou certaines hélices pourront être monoblocs et la ou les autres composées d’une pluralité de portions d’hélice.
On présente en relation avec les figures 27 à 39 une variante.
La variante décrite ci-après l’est en relation avec le premier mode de réalisation. Elle peut toutefois tout aussi bien être mise en œuvre dans les premier et deuxième modes de réalisation.
Dans cette variante, la surface des hélices 24, 25 de l’écrou 2 orientée vers la vis 1 présente une alternance de creux 242, 252 et de saillances 243, 253 en direction de la vis 1.
La surface des hélices 14, 15 de la vis 1 orientée vers l’écrou 2 présente une alternance de creux 142, 152 et de saillances 143, 153 en direction de l’écrou 2.
Les creux 242 et saillances 243 de l’hélice de polarité nord 24 de l’écrou 2 peuvent être décalés angulairement selon l’axe X de ceux de l’hélice de polarité sud 25 de l’écrou 2 de telle sorte que les saillances de polarité nord 243 et les creux de polarité sud 252 sont alignés selon l’axe X alors que les saillances de polarité sud 253 et les creux de polarité nord 242 sont alignés selon l’axe X (cf. figure 31).
Dans ce cas, les creux 142 et saillances 143 de l’hélice de polarité nord 14 de la vis 1 sont décalés angulairement selon l’axe de ceux de l’hélice de polarité sud 15 de la vis 1 de telle sorte que les saillances de polarité nord 143 et les creux de polarité sud 152 sont alignés selon l’axe X alors que les saillances de polarité sud 153 et les creux de polarité nord 142 sont alignés selon l’axe X (cf. figure 34).
Les creux 242 et saillances 243 de l’hélice de polarité nord 24 de l’écrou 2 peuvent être alignés avec ceux de l’hélice de polarité sud 25 de l’écrou 2 de telle sorte que les saillances de polarité nord 243 et les saillances de polarité sud 253 sont alignés selon l’axe X alors que les creux de polarité sud 252 et les creux de polarité nord 242 sont alignés selon l’axe X (cf. figures 28 et 30).
Dans ce cas, les creux 142 et saillances 143 de l’hélice de polarité nord 14 de la vis 1 sont alignés avec ceux de l’hélice de polarité sud 15 de la vis 1 de telle sorte que les saillances de polarité nord 143 et les saillances de polarité sud 153 sont alignés selon l’axe X alors que les creux de polarité sud 152 et les creux de polarité nord 142 sont alignés selon l’axe X (cf. figure 32).
Les creux et saillances de l’hélice de polarité nord de l’écrou peuvent être décalés angulairement de ceux de l’hélice de polarité sud de l’écrou dans une position quelconque intermédiaire entre les deux positions extrêmes décrites plus haut.
Les creux et saillances de l’hélice de polarité nord de la vis peuvent être décalés angulairement de ceux de l’hélice de polarité sud de la vis dans une position quelconque intermédiaire entre les deux positions extrêmes décrites plus haut.
Il est possible que le type de décalage ou d’alignement des creux et saillances mis en œuvre sur l’écrou soit différent de celui mis en œuvre sur la vis. Il est toutefois préférable qu’il soit le même sur la vis et sur l’écrou.
Il est également possible que des creux et saillances soient mis en œuvre seulement sur l’écrou ou la vis mais cela n’est pas préféré.
Les motifs de ces saillances et creux doivent préférentiellement être réguliers le long du profil hélicoïdal pour éviter des discontinuités dans la transmission de mouvement.
Les profils des creux et des saillances sur une hélice peuvent être différents en termes de géométrie (forme et dimensions). Dans les modes de réalisation décrits, les creux et saillances ont des sections essentiellement rectangulaires à titre illustratif. Leurs sections pourraient toutefois être différentes, par exemple trapézoïdales, avec bord arrondis…. Sur une hélice, la forme et/ou dimensions des saillances pourront être différents de celles des creux. Les formes et/ou dimensions des creux et saillances de la vis pourront être différentes de celles des creux et saillances de l’écrou.
Ces creux et saillances sont possibles et relativement simples à mettre en œuvre car les hélices sont en matériaux magnétiques (acier par exemple) et peuvent être usinés.
Ces encoches au niveau de l’écrou et de la vis permettent de faire varier la reluctance du circuit magnétique d’une part entre l’hélice nord de la vis et l’hélice sud de l’écrou et d’autre part entre l’hélice sud de la vis et l’hélice nord de l’écrou le long du profil hélicoïdal de la vis et de l’écrou. Ces encoches peuvent réduire la valeur moyenne du champ magnétique dans l’entrefer entre la vis et l’écrou par rapport à un dispositif sans encoches, mais elles permettent d’augmenter l’effet d’accrochage et ainsi la transmission des efforts entre l’écrou 1 et la vis 2 pour un volume donné.
Les premier et deuxième modes de réalisation sont combinables entre eux. Ainsi, une vis peut comprendre des aimants ortho-radiaux et l’écrou peut comprendre des aimants radiaux ou inversement.
En prenant une direction radiale, l’intérieur est orienté vers la vis alors que l’extérieur est orienté vers l’écrou.
Les moyens d’assemblage pour relier les différents composants entre eux seront choisis de sorte à éviter ou limiter les entrefers lorsqu’ils ne seront pas souhaités.
6.6. Exemples d’applications
Une des applications de l’invention consiste en une machine électrique pouvant fonctionner soit en moteur linéaire (conversion d’une énergie électrique en une énergie mécanique caractérisée par un mouvement linéaire), soit en génératrice (conversion d’une énergie mécanique caractérisée par un mouvement linéaire en une énergie électrique).
L’invention peut par exemple s’utiliser dans les domaines de la robotique, des machines-outils dont les presses industrielles, et la production d’électricité à partir notamment de la valorisation de l’énergie houlomotrice.
On présente en relation avec les figures 40 à 43 un exemple d’application. Le principe décrit en relation avec ces figures, bien que concernant le deuxième mode de réalisation, peut indifféremment être mis en œuvre dans l’un quelconque des modes de réalisations décrits ainsi que leurs variantes.
Dans cet exemple, les aimants de l’écrou constituent les aimants du rotor d’une machine électrique tournante. Il peut par exemple s’agir d’un moteur pas à pas, d’un moteur à reluctance variable, d’un moteur synchrone ou autre.
Plus précisément, le carter 20 loge le stator 50 d’une machine électrique.
Le carter 20 permet notamment la liaison mécanique entre le stator 50 et le reste de la machine électrique (non représenté), un tel carter est couramment rencontré dans les machines électriques.
Le stator 50 comprend des encoches 51 dans lequel un bobinage est présent. Le bobinage n’est pas représenté. Le stator 50 est un stator classique de machine électrique tournante, par exemple celui d’un moteur dit « brushless » en langue anglaise.
Sur les figures, le stator possède vingt-quatre encoches 51 mais ce nombre n’est pas restrictif à l’application de l’invention. Il peut varier notamment en fonction des caractéristiques recherchées de la machine électrique, du nombre de phases et du nombre de pôles.
Le stator 50 pourra par exemple être composé de tôles magnétiques empilées telles que celles couramment rencontrées dans les machines électriques tournantes ou de poudre magnétique (par exemple : SMC, Soft Magnetic Composites). D’autres matériaux adaptés pourraient toutefois être utilisés. Il pourrait également encore s’agir d’un stator de machine de type dite « ironless » en langue anglaise. De manière générale, le stator 50 pourra être d’un type quelconque.
L’écrou 2 assure le rôle de rotor interagissant avec le stator 50.
Un entrefer 53 est ménagé entre la face des aimants 21 tournée vers le stator et les bobines du stator.
Le flux magnétique du pôle nord d’un aimant 21 aimant traverse l’entrefer 53 pour passer dans le stator 50 et se reboucler avec le pôle sud de l’aimant 21 suivant. Dans la configuration selon le deuxième mode de réalisation, ce flux magnétique passe dans le carter 20 mais n’est finalement n’est pas exploité, tandis que dans l’application décrite ici, ce flux magnétique est exploité en traversant le stator 50.
Le flux des aimants 21 passe par le stator 50 comme décrit ci-avant, puis passe par les plots magnétiques 22, 23, puis à travers les hélices 24, 25 (qui sont donc magnétisées) pour se reboucler avec les aimants 11 de la vis 1.
En mode moteur, la conversion d’énergie électrique entre les courants du bobinage porté par le stator et les champs magnétiques des aimants 21 permet la rotation de l’écrou 2. Ainsi, les hélices 24, 25 sont animées d’un mouvement de rotation.
En mode moteur, les aimants 21 agissent avec le bobinage du stator pour entraîner en rotation l’écrou portant les hélices nord 24 et sud 25. L’hélice de polarité sud 25 de l’écrou peut interagir avec l’hélice 14 de polarité nord de la vis. En même temps, l’hélice de polarité nord 24 de l’écrou peut interagir avec l’hélice 15 de polarité sud de la vis. De fait, la vis 1 suit un mouvement linéaire. Ainsi, il y a conversion d’une énergie électrique fournie au stator en énergie mécanique caractérisée par un mouvement linéaire à la vis 1.
En mode génératrice, la vis 1 qui suit un mouvement linéaire, entraîne en rotation l’écrou 2. Les aimants 21 de l’écrou 2 en rotation, créent un champ magnétique tournant dans le stator 50. Il y a donc une génération de tension électrique au niveau du bobinage porté par le stator. Ainsi, il y a conversion d’une énergie mécanique caractérisée par un mouvement linéaire de la vis en une énergie électrique.
L’avantage de cette structure est d’obtenir une machine électrique compacte, un moteur à mouvement linéaire à partir d’une structure classique de machine électrique rotative, et une génératrice électrique produisant de l’énergie électrique à partir d’un mouvement linéaire.
Un système selon l’invention peut être mis en œuvre dans d’autres applications, notamment les suivantes.
En mode générateur :
- un mouvement linéaire de la vis peut engendrer un mouvement rotatif de l’écrou pour entraîner en rotation le rotor d’un générateur de courant électrique ; l’entraînement d’un rotor d’un générateur par l’écrou peut être direct comme dans l’application précédente ou si l’écrou coopère avec le rotor creux d’un générateur, ou indirect au moyen d’éléments de transmission (chaine, courroie, pignons …) ;
- un mouvement linéaire de l’écrou peut engendrer un mouvement rotatif de la vis pour entrainer en rotation un rotor d’un générateur de courant électrique ; l’entrainement d’un rotor d’un générateur par la vis peut être direct si la vis est l’arbre du rotor du générateur ou coopère avec le rotor creux d’un générateur, ou indirect au moyen d’éléments de transmission (chaine, pignons, courroie…) .
L’invention concerne en ce sens un dispositif de génération de courant électrique.
En mode moteur :
- un mouvement rotatif de la vis généré par un moteur peut engendrer un mouvement de translation de l’écrou ;
- un mouvement rotatif de l’écrou généré par un moteur peut engendrer un mouvement de translation de la vis.
L’invention concerne en ce sens un dispositif de génération de mouvement linéaire, encore appelé moteur linéaire.
6.7. Variante à vis à pas variable
On présente en relation avec les figures 44 à 46 une variante d’un système vis-écrou magnétiques dont la vis a un pas variable.
Certains systèmes mécaniques permettent de générer un effort de poussée, comme par exemple les presses industrielles.
Afin d’optimiser les opérations de mise en forme au moyen d’un tel système, comme par exemple le formage de pièces, il peut être requis que l’arbre du vérin transmettant la poussée soit animé lors de sa course par une phase d’approche puis, par une phase de travail.
Au cours de la phase d’approche, la vitesse du vérin peut être plus rapide qu’au cours de la phase de travail, et l’effort développé lors de la phase d’approche peut être plus faible au regard des efforts nécessaires lors la phase de travail. Ce principe est illustré à la figure 44 qui illustre la variation de la vitesse du vérin et des efforts déployés par celui-ci au cours d’une opération de pressage.
Dans le domaine des presses utilisant des vérins hydrauliques, ce déplacement en deux phases nécessite la mise en œuvre de deux vérins, i.e. un petit vérin rapide pour la phase d’approche et un vérin plus lent mais développant des efforts plus importants pour la phase de travail.
Dans le domaine des presses utilisant des moteurs électriques rotatifs équipés de vis-écrou mécaniques, le déplacement en deux phases est obtenu en modulant à cet effet la vitesse du moteur électrique. Dans ce cas, les caractéristiques (mécaniques, lubrification) de la vis-écrou doivent donc être prévues sur toute leur longueur.
Dans ces cas, les systèmes sont compliqués et chers.
La variante discutée ci-après propose une solution pour permettre de faire varier la vitesse d’une vis et les efforts transmis par celle-ci sans modification de la vitesse de l’écrou ou de la vis selon que l’écrou ou la vis soit menant.
Cette variante est applicable à l’une ou l’autre des variantes de vis-écrou magnétiques selon l’invention. Elle peut également être mis en œuvre dans le cadre d’une vis-écrou magnétiques quelconque de l’art antérieur comme par exemple celles décrites dans le paragraphe dévolu à l’art antérieur. De manière générale, cette variante s’applique à tout type de système de vis-écrou magnétiques comprenant une vis et un écrou aptes à interagir magnétiquement entre eux.
La figure 45 illustre de manière schématique un système de vis-écrou magnétiques dont la vis est à pas variable.
Un tel système comprend :
- un écrou 441 apte à tourner ou à translater autour d’un axe ;
- une vis 440 apte à interagir magnétiquement avec l’écrou 441 et à translater ou à tourner à l’intérieur de l’écrou 441 selon l’axe.
L’écrou présente un pas constant tout le long de sa longueur. La vis présente un pas variable sur sa longueur.
Dans cette configuration, la vis présente deux portions, à savoir une portion P1 et une portion P2. Le pas des hélices de la portion P1 est plus petit que celui des hélices de la portion P2. La portion P1 de la vis comporte la quantité adéquate d’aimants pour transmettre les efforts souhaités. Le pas de la portion P1 correspond au pas de l’écrou.
La portion P2 comporte :
- un pas d’hélice plus grand et différent du pas de la partie P1 et donc de l’écrou. ;
- pas ou moins d’aimants que la partie P1 (le coût de fabrication est donc moins élevé).
Pour une vitesse de rotation donnée de l’écrou, la vis se translate à une vitesse plus rapide en générant des efforts plus faibles sur la portion P2 et à une vitesse plus lente en générant des efforts plus importants sur la portion P1.
Alternativement, pour une vitesse de translation donnée de la vis, l’écrou tourne plus vite sur la portion P2 en transmettant moins de couple et tourne moins vite sur la portion P1 en transmettant plus de couple.
Cette variante de l’invention permet donc de générer un système pouvant fonctionner avec une vitesse d’approche rapide et une vitesse de travail plus lente en sortie pour une vitesse donnée de l’élément menant (écrou ou vis). D’autres configurations avec plus de deux portions et/ou une répartition différente des portions sont possibles.
La coopération magnétique entre la vis et l’écrou sur la portion P2 est certes dégradée par rapport à la coopération magnétique de la vis et l’écrou sur la portion P1. Ceci n’est pas gênant car il n’y a pas de blocage contrairement à une vis-écrou mécanique où un changement significatif de pas provoque un coincement.
Le fait qu’il n’y ait pas d’aimants ou moins d’aimants sur la portion P2 n’est pas gênant pour la transmission des efforts car la valeur de ces derniers est plus faible et d’importance moindre, la vitesse étant privilégiée sur cette portion P2 contrairement à la portion P1 sur laquelle les efforts à transmettre sont privilégiés à la vitesse. Lorsque l’écrou est le rotor d’une machine électrique tournante -comme représenté en figure 40-, le flux magnétique traversant le stator de la machine électrique est moindre au niveau de la portion P2 et créé donc un défluxage de la machine. Ainsi, les caractéristiques intrinsèques de la machine (flux d’excitation diminué) sont modifiées et son rotor peut donc tourner plus vite pour une même tension d’alimentation du stator.
La figure 46 illustre une vue en perspective d’un exemple d’hélice 442 de vis à pas variable. Sur cette figure, la portion P1 de pas plus petit est plus longue que celle de la portion P2 de pas plus grand. La situation contraire sur les longueurs pourrait être possible. De la même façon, les portions P1 et P2 pourraient être de même longueur.
La vis pourrait comprendre sur sa longueur plus de deux portions consécutives de pas différents, des portions non consécutives pouvant avoir des pas égaux. La vis pourra par exemple comprendre trois portions consécutives numérotées 1, 2 et 3, la portion n°1 et n°3 pouvant avoir un pas identique mais la portion n°2 avoir un pas différent.
Claims (26)
- Système de vis-écrous magnétiques comprenant :
- un écrou apte à tourner ou à translater autour d’un axe ;
- une vis apte à interagir magnétiquement avec ledit écrou et à translater ou à tourner à l’intérieur dudit écrou selon ledit axe, un entrefer étant ménagé entre ladite vis et ledit écrou ;
ledit écrou portant deux hélices réalisées en matériau magnétique s’étendant parallèlement l’une à l’autre de manière hélicoïdale autour dudit axe, ledit écrou portant au moins un aimant, placé à la périphérie extérieure desdites hélices, le pôle nord dudit aimant étant relié à l’une desdites hélices et son pôle sud étant relié à l’autre desdites hélices de manière telle que lesdites hélices sont respectivement polarisées nord et sud ;
ladite vis portant deux hélices réalisées en matériau magnétique s’étendant parallèlement l’une à l’autre de manière hélicoïdale autour dudit axe, ladite vis portant au moins un aimant, placé à la périphérie intérieure desdites hélices, le pôle nord dudit aimant étant relié à l’une desdites hélices et son pôle sud est relié à l’autre desdites hélices de manière telle que lesdites hélices sont respectivement polarisées nord et sud ;
le pas desdites hélices dudit écrou étant essentiellement égal au pas desdites hélices de ladite vis. - Système selon la revendication 1 dans lequel ledit écrou et ladite vis comprennent une pluralité d’aimants en nombre pair, les polarités des aimants successifs étant inversées.
- Système selon la revendication 2 dans lequel lesdits aimants sont répartis essentiellement uniformément autour dudit axe.
- Système selon la revendication 2 ou 3 dans lequel les nombres d’aimants de ladite vis et dudit écrou sont égaux.
- Système selon la revendication 2 ou 3 dans lequel les nombres d’aimants de ladite vis et dudit écrou sont différents.
- Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel ladite vis et/ou ledit écrou comprend des plots en matériau magnétique de polarité nord et des plots en matériau magnétique de polarité sud, chaque plot de polarité nord étant en contact avec l’extrémité de polarité nord d’au moins un desdits aimants et avec l’hélice de polarité nord correspondante, et chaque plot de polarité sud étant en contact avec l’extrémité de polarité sud d’au moins un desdits aimants et avec l’hélice de polarité sud correspondante.
- Système selon la revendication 6 dans lequel chaque plot est en contact avec chaque enroulement de l’hélice correspondante.
- Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel lesdits aimants de ladite vis et/ou dudit écrou sont à aimantation ortho-radiale.
- Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel lesdits aimants de ladite vis et/ou dudit écrou sont à aimantation radiale.
- Système selon les revendications 6 ou 7 et 8 dans lequel chaque plot de polarité nord est au contact des pôles nord de deux aimants consécutifs et des enroulements de l’hélice de polarité nord correspondante, et chaque plot de polarité sud est au contact des pôles sud de deux aimants consécutifs et des enroulements de l’hélice de polarité sud correspondante.
- Système selon les revendications 6 ou 7 et 9 dans lequel chaque plot de polarité nord est au contact du pôle nord d’un aimant et des enroulements de l’hélice de polarité nord correspondante, et chaque plot de polarité sud est au contact du pôle sud d’aimant et des enroulements de l’hélice de polarité sud correspondante.
- Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 dans lequel un entrefer est ménagé entre les composants contigus de polarité différente dudit écrou et de ladite vis.
- Système selon la revendication 6 seule ou en combinaison avec l’une quelconque des revendications 7 à 12 dans lequel chaque hélice et/ou chaque plot comprend des évidements conformés respectivement au niveau des plots et/ou des enroulements correspondants de polarité différente pour délimiter au moins en partie lesdits entrefers.
- Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 13 dans lequel la surface des hélices dudit écrou orientée vers ladite vis présente une alternance de creux et de saillances en direction de ladite vis.
- Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 14 dans lequel la surface des hélices de ladite vis orientée vers ledit écrou présente une alternance de creux et de saillances en direction dudit écrou.
- Système selon la revendication 14 ou 15 dans lequel les creux et saillances des hélices de polarité nord dudit écrou et/ou de ladite vis sont décalés angulairement selon ledit axe de ceux des hélices de polarité sud dudit écrou et/ou de ladite vis.
- Système selon la revendication 16 dans lequel les creux et saillances des hélices de polarité nord dudit écrou et/ou de ladite vis sont décalés angulairement selon ledit axe de ceux des hélices de polarité sud dudit écrou et/ou de ladite vis de telle sorte que les saillances de polarité nord et les creux de polarité sud sont alignés selon ledit axe alors que les saillances de polarité sud et les creux de polarité nord sont alignés selon ledit axe.
- Système selon la revendication 14 ou 15 dans lequel les creux et saillances des hélices de polarité nord dudit écrou et/ou de ladite vis sont alignés selon ledit axe avec ceux des hélices de polarité sud dudit écrou et/ou de ladite vis de telle sorte que les saillances de polarité nord et les saillances de polarité sud sont alignés selon ledit axe alors que les creux de polarité sud et les creux de polarité nord sont alignés selon ledit axe.
- Système selon la revendication 6 seule ou en combinaison avec l’une quelconque des revendications 7 à 18 dans lequel la longueur des plots selon ledit axe est supérieure ou égale à celle desdits aimants selon ledit axe.
- Système selon la revendication 6 seule ou en combinaison avec l’une quelconque des revendications 7 à 19 dans lequel les extrémités opposées de chaque plot se situent respectivement essentiellement dans le plan des extrémités des enroulements d’extrémité des hélices dudit écrou et/ou de ladite vis.
- Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 20 dans lequel lesdites hélices sont monobloc ou constituées de plusieurs portions d’hélice.
- Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 21 dans lequel le pas des hélices de ladite vis n’est pas constant sur toute sa longueur.
- Système selon la revendication 22 dans lequel les hélices de ladite vis comprennent au moins deux portions de pas différents.
- Dispositif de génération de courant électrique comprenant un générateur électrique muni d’un rotor et d’un stator, et un système selon l’une quelconque des revendications 1 à 23, dans lequel ledit écrou ou ladite vis est lié audit rotor, une translation dudit écrou ou de ladite vis induisant une rotation dudit rotor et une génération de courant électrique par ledit générateur.
- Dispositif de génération d’un déplacement linéaire comprenant un moteur électrique muni d’un stator et d’un rotor, et un système selon l’une quelconque des revendications 1 à 23, dans lequel ledit écrou ou ladite vis est lié audit rotor, une rotation de ladite vis ou dudit écrou au moyen dudit moteur engendrant un déplacement linéaire dudit écrou ou de ladite vis.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 24 ou 25 dans lequel les aimants dudit écrou constituent les aimants dudit rotor.
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