FR2537800A1 - Moteur lineaire a deux axes - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES MOTEURS LINEAIRES. UN MOTEUR LINEAIRE A DEUX AXES COMPREND NOTAMMENT UNE STRUCTURE D'AIMANT 12, UNE PIECE POLAIRE CENTRALE 20, UNE PAIRE DE PIECES POLAIRES LATERALES 32, 34 DEFINISSANT DES ENTREFERS 40, 42 AVEC LA PIECE POLAIRE CENTRALE, ET UNE STRUCTURE D'INDUIT 14 QUI S'ADAPTE SUR LA PIECE POLAIRE CENTRALE. LA STRUCTURE D'INDUIT PORTE DEUX BOBINES 52, 54 POUR LE MOUVEMENT SELON UN PREMIER AXE ET UNE BOBINE 64 POUR LE MOUVEMENT SELON UN SECOND AXE, ORTHOGONAL AU PREMIER. APPLICATION AUX SYSTEMES D'ENREGISTREMENT A DISQUE OPTIQUE.

Description

La présente invention concerne les moteurs li-

néaires à deux axes, destinés par exemple à déplacer un

objectif d'une tête optique dans un système d'enregistre-

ment optique du type dans lequel on utilise un faisceau laser pour enregistrer et reproduire une information de façon optique au moyen d'un disque tournant qui contient

des supports d'enregistrement optiques.

Il est bien connu dans le domaine de l'enregis-

trement optique qu'un objectif, tel que celui que porte la t 9 te optique dans un système d'enregistrement optique,

doit être déplacé continuellement pour focaliser le fais-

ceau laser traversant l'objectif sur un disque tournant qui contient dessupports d'enregistrement optiques, à

cause de variations continues de la distance entre l'ob-

jectif et le disque tournant, du fait d'un voile mécani-

que dans le système d'entraînement Même un voile de très

faible valeur dans le disque entraînera la défocalisa-

tion du faisceau laser, et une focalisation correcte est évidemment indispe i W Ians ce système d'enregistrement

optique Si le faisceau laser n'est pas correctement foca-

lisé, la densité de puissance du faisceau ne sera pas suffisamment élevée pour effectuer l'écriture sur les

supports d'enregistrement optiques.

On connaît des têtes optiques d'un type dans lequel une structure de bobine mobile déplace un induit dans lequel un objectif est monté de façon à s'approcher

et à s'éloigner des supports d'enregistrement optiques.

La tête optique est portée par un bras qui assure une com-

mande de position grossière En outre, on sait également

qu'il est souhaitable de disposer d'une commande de posi-

tion -fine pour déplacer l'objectif vers l'intérieur et vers l'extérieur dans la direction radiale par rapport aux supports d'enregistrement optiques, afin de corriger de légères erreurs de poursuite de piste pour la piste d'enregistrement particulière sur laquelle on désire que

l'objectif focalise le faisceau laser On connaît un dis-

positif de lecture optique dans lequel le mouvement de fo-

calisation comme le mouvement de poursuite vers l'inté-

rieur et vers l'extérieur sont réalisés dans le même dis-

positif Le dispositif est décrit dans le brevet européen

publié n O O 002 547 Cette description montre des combi-

naisons séparées de bobine et de structure d'aimant pour

les mouvements de poursuite et pour les mouvements de fo-

calisation. Bien que l'invention concerne essentiellement

n'importe quel ensemble ou élément original, ou combinai-

son d'ensembles ou d'éléments, décrits ici et/ou représen-

tés sur les dessins annexés, un aspect particulier de

l'invention auquel celle-ci n'est cependant en rien limi-

tée, porte sur un moteur linéaire à deux axes, comprenant: une structure d'aimant comportant au moins deux aimants permanents à énergie élevée et une pièce polaire centrale

allongée, et une paire de pièces polaires latérales allon-

gées disposées parallèlement et en position adjacente à

la pièce polaire centrale, dans la direction de la lon-

gueur, pour créer une-paire d'entrefers par rapport à la pièce polaire centrale; une structure d'induit conçue de façon à s'adapter sur la pièce polaire centrale et autour

de celle-ci, cette structure d'induit comportant une pre-

mière structure de bobine placée dans un premier plan de référence de coordonnées, dans la paire d'entrefers, et une seconde structure de bobine placée dans un second plan de référence de coordonnées, différent du premier, dans la paire d'entrefers; et une structure de suspension à flexion destinée à monter la structure d'induit sur la

structure d'aimant pour qu'elle puisse accomplir un mouve-

ment dans deux directions, à savoir une première direction perpendiculaire au premier plan de référence de coordonnées et une seconde direction perpendiculaire au second plan de

référence de coordonnées, la structure de suspension à fle-

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xion supportant la structure d' induit de façon à empê-

cher des rotations et des translations non désirées, tout en permettant les premier et second mouvements par rapport

à la structure d'aimant -

Un autre aspect non restrictif de l'invention porte sur un moteur linéaire à deux axes -comprenant: une structure fixe d'aimant et de pièce polaire ayant pour

but de produire un champ magnétique entre une paire d'en-

trefers, comprenant une pièce polaire centrale et des

pièces polaires latérales qui l'entourent, cette struc-

ture comprenant une paire d'éléments supérieurs dont l'un est placé en position adjacente à chaque c 8 té de la pièce polaire centrale et définit les entrefers incorporés à un circuit magnétique complet qui comprend la pièce polaire centrale et les pièces polaires latérales; une structure d'induit placée autour de la pièce polaire centrale et à

l'intérieur des entrefers; une première structure de bo-

bine supportée par la structure d'induit de façon à pro-

duire un mouvement dans une première direction; une se-

conde structure de bobine supportée par-la structure d'in-

duit de façon à produire un mouvement dans une seconde

direction orthogonale à la première direction, les premiè-

re et seconde structures de bobine étant supportées par la structure d'induit à l'intérieur des entrefers; une

structure de suspension à flexion pour la structure d'in-

duit, destinée à supporter la structure d'induit à l'inté-

rieur des entrefers de façon à permettre un mouvement li-

néaire dans les première et seconde directions et à empe-

cher d'autres mouvements de la structure d'induit, cette

structure de suspension ou de support à flexion compre-

nant des premier et second fils métalliques de support qui s'étendent à partir de la structure d'aimant vers une

extrémité de la strlcture d'induit et forment une struc-

ture à parallélogramme orthogonale aux première et secon-

de directions, et des troisième et quatrième fils métalli-

ques de support qui s'étendent à partir de la structure -

d'aimant vers l'autre extrémité de la structure d'induit et forment une structure à parallélogramme orthogonale

aux première et seconde directions.

La structure d'induit qui s'adapte sur la pièce polaire centrale se déplace dans les entrefers qui sont

formés entre la pièce polaire centrale et les deux piè-

ces polaires latérales qui sont parallèles et adjacentes à la pièce polaire centrale Cette configuration est

telle que le flux magnétique dans les entrefers est diri-

gé vers la pièce polaire centrale à partir des deux piè-

ces polaires latérales, ou bien il est dirigé des deux

côtés de la pièce polaire centrale vers les pièces polai-

res latérales En d'autres termes, pour que les bobines d'induit produisent le mouvement nécessaire du moteur,

le flux doit soit être dirigé vers la pièce polaire cen-

trale à partir des pièces polaires centrales, soit être

dirigé de la pièce polaire centrale vers les pièces po-

laires latérales Cependant, avec les bobines du mode de réalisation préféré de l'invention, le moteur ne peut pas produire les mouvements exigés si le flux magnétique est dirigé vers la pièce polaire centrale d'un côté et

à l'opposé de la pièce polaire centrale de l'autre côté.

La structure de suspension à flexion consiste

de préférence en une paire de suspensions à flexion oppo-

sées, du type à parallélogramme, dans lesquelles une pre-

mière suspension à flexion à parallélogramme comporte deux

éléments à fil métallique parallèles supportant une extré-

mité de la structure d'induit à partir d'un côté de la

pièce polaire centrale, et une seconde suspension à fle-

xion à parallélogramme comporte deux éléments à fil métal-

lique parallèles supportant l'autre extrémité de la struc-

ture d'induit à partir de l'autre côté de la pièce polaire centrale. La première structure de bobine peut consister en

une paire de bobines de poursuite, chacune d'elles compor-

tant une première partie placée dans le premier plan de

référence de coordonnées dans les entrefers, et une se-

conde partie qui retourne dans un plan de référence diffé-

rent, à l'extérieur des entrefers.

Dans les modes de réalisation préférés, la piè-

ce polaire centrale de la structure d'aimant comporte une ouverture et la structure d'induit comporte des moyens

pour le montage d'un objectif sur cette ouverture.

Un aspect supplémentaire non restrictif de

l'invention porte sur un moteur linéaire à deux axes com-

prenant: une pièce polaire magnétique inférieure formant

une structure de base; une paire d'aimants latéraux mon-

tés de façon qu'un aimant se trouve de chaque côté de

la pièce polaire inférieure; une paire de pièces polai-

res supérieures montées de façon que l'une d'ellesse

trouve sur chaque aimant latéral; une pièce polaire cen-

trale intérieure montée sur la pièce polaire magnétique inférieure et espacée de chaque pièce polaire supérieure, pour former des entrefers avec la pièce polaire centrale intérieure et avec chaque pièce polaire supérieure; une

structure d'induit destinée à porter une structure de len-

tille; une première bobine sur la structure d' induit cette bobine produisant un mouvement de focalisation de la structure d'induit lorsqu'elle est traversée par un

courant; des seconde et troisième bobines sur la structu-

re d'induit, qui sont orthogonales à la première bobine et qui produisent un mouvement de poursuite de la structure d'induit, lorsqu'elles sont traversées par un courant; et des moyens de montage qui sont destinés au montage de la

structure d'induit qui doit être placée sur la pièce polai-

re centrale intérieure et autour de celle-ci, et qui sont destinés à positionner les première, seconde et troisième

bobines dans les entrefers entre les pièces polaires laté-

rales supérieures et la pièce polaire centrale intérieure.

Chacune des pièces polaires supérieures compor-

te de préférence une paire de faces qui sont plus proches de la pièce polaire centrale intérieure à leurs extrémités,

afin de concentrer le flux magnétique.

La structure d' induit peut porter une palette indicatrice associée à une pièce fixe et comportant une structure de lampe et des moyens de détection de lumière placés par rapport à la palette de façon que le mouvement de cette dernière produise une variation de la lumière re

çue par les moyens de détection de lumière, afin de con-

trôler le mouvement de la structure d'induit.

Chacune des pièces polaires latérales allongées comprend de préférence une paire de faces s'approchant davantage de la pièce polaire centrale aux extrémités de la pièce polaire latérale, de façon que les extrémités de la structure d'induit se trouvent à l'intérieur de l'entrefer plus étroit qui est formé par ces faces, en association avec la pièce polaire centrale, afin que la

plus grande force de déplacement soit exercée aux extré-

mités de la structure d'induit pour mieux commander le mouvement de celleci et pour limiter le mouvement non

désiré de la structure d'induit.

Cette structure d'induit peut comporter une paire de pattes de montage supérieures prévues pour être accouplées à la structure à flexion, et elle peut

en outre comprendre une structure de capot conçue de fa-

çon à fixer mécaniquement le moteur linéaire et à assurer

l'accouplement avec la pièce polaire centrale, cette struc-

ture de capot comprenant au moins une paire d'éléments en forme de fente qui sont conçus de façon à se conformer aux pattes de montage et à définir les limites extrêmes de la course de la structure d'induit au moyen des fentes qui

sont placées en position adjacente au chemin que parcou-

rent les pattes de montage.

Le moteur linéaire à deux axes a de préférence

une fréquence de vibration naturelle inférieure à 50 Hz.

La configuration géométrique de modes de réali-

sation préférés de moteurs linéaires à deux axes confor-

mes à l'invention est relativement simple, ce qui permet d'avoir une masse relativement faible En outre, la ré- partition de masse peut être faite de façon à éviter une vibration parasite sur des harmoniques, aussi bien sous l'effet de perturbations extérieures que sous l'effet de

l'excitation des bobines.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention seront mieux compris à la lecture de la descrip-

tion qui va suivre de modes de réalisation, et en se ré-

férant'aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 montre une représentation éclatée d'un moteur linéaire à deux axes conforme à l'invention, prévu pour l'utilisation dans une tête optique dans un système d'enregistrement optique; La figure 2 montre un autre mode de réalisation du moteur linéaire à deux axes conforme à l'invention; La figure 3 montre une représentation éclatée

du moteur linéaire à deux axes représenté sur la figure 2;-

La figure 4 montre un détail du moteur linéaire à deux axes des figures 2 et 3; et La figure 5 montre une représentation éclatée d'un mode de réalisation supplémentaire du moteur linéaire

à deux axes conforme à l'invention.

On va maintenant considérer la figure 1 montrant un moteur linéaire à deux axes 10, conforme à l'invention, qui comprend une structure d'aimant 12 et une structure d'induit 14, qui s'adapte sur une partie au moins de la structure d'aimant et autour de cette partie La structure d'aimant 12 forme un circuit magnétique double au moyen de

deux aimants permanents 24, 26 agissant par l'intermédiai-

re de deux pièces polaires supérieures 32, 34, qui ont la même polarité magnétique, et d'une seule pièce polaire

inférieure 16, à laquelle est fixée une pièce polaire cen-

trale 20 qui est entourée-par la structure d'induit 14 et

qui comporte des faces 18 Un entrefer magnétique est dé-

fini entre la pièce polaire centrale 20 et chacune des pièces polaires supérieures 32, 34, et des lignes de flux magnétique traversent ces entrefers dans des directions opposées, c'est-à-dire vers la pièce polaire centrale des deux côtés, ou à partir de la pièce polaire centrale des deux côtés, comme l'indiquent les marquages de polarité et les flèches sur la figure 1 On utilise cet entrefer magnétique et le champ que détermine son orientation pour produire un mouvement de la structure d'induit 14, comme

on l'expliquera.

Le système de référence de coordonnées sur le-

quel cette description est basée est représenté en 22,

et l'axe Z représente l'axe de focalisation par rapport à un support d'enregistrement, l'axe X représente un axe de poursuite en direction radiale relatif au passage d'une piste d'enregistrement à une autre sur le support d'enregistrement, tandis que l'axe Y est tangent à une

piste de données sur le support d'enregistrement.

La structure d'aimant 12 est allongée dans la

direction de l'axe X qui représente une direction de sé-

lection de piste, orientée radialement vers l'intérieur

ou vers l'extérieur, par rapport au support d'enregis-

trement La pièce polaire supérieure 32 comporte un bord

dirigé vers l'intérieur qui forme une face plane parallè-

le et adjacente à un bord 36 de la pièce polaire centrale

La pièce polaire supérieure 34 comporte un bord diri-

gé vers l'intérieur, 38, qui forme un espace plan et allon-

gé avec un bord adjacent, faisant face vers l'extérieur, de la pièce polaire centrale 20 L'espace entre la pièce polaire supérieure 34 et la pièce polaire centrale 20 constitue ce qu'on appelle l'entrefer 40 et l'espace entre la pièce polaire centrale 20 et la pièce polaire

supérieure 32 constitue ce qu'on appelle l'entrefer 42.

La structure d'induit 14 comporte un corps 44

ayant une ouverture pour le montage d'une structure d'ob-

jectif 48, et ce corps s'adapte sur la pièce polaire cen-

trale 20 et autour de celle-ci La structure d'objectif 48 est fixée sur une ouverture 50 qui traverse la pièce polaire centrale 20 de façon qu'un faisceau laser du système d'enregistrement optique puisse traverser la structure d'objectif 48 Le corps 44 porte une paire de bobines de poursuite 52, 54, distantes l'une de l'autre en étant déplacées vers les extrémités du corps, et qui

sont connectées électriquement en série.

Du fait de la pièce polaire 16, les bobines de poursuite 52, 54 ne peuvent pas entourer entièrement le

corps 44 dans ce mode de réalisation de l'invention Cha-

que bobine de poursuite 52, 54 doit donc consister en

une première partie respective 56, 58 qui coupe les li-

gnes de flux magnétique dans les entrefers 40, 42, et en une seconde partie respective 60, 62 qui est destinée à fermer le circuit électrique et qui passe autour des extrémités du corps 44 dans le plan X-Y, et à distance des entrefers 40, 42 Dans les modes de réalisation de l'invention qui sont représentés sur les figures 2 et 5, ces bobines passent entièrement autour de la structure

d'induit.

Une seule bobine de focalisation 64 entoure com-

plètement le corps 44 dans le plan X-Y, pour produire le mouvement de focalisation du moteur linéaire La bobine de focalisation 64 est positionnée de façon à se déplacer

dans les entrefers 40, 42.

Le corps 44 est supporté par une paire de sus-

pensions à flexion 66, 68 Les suspensions à flexion sont des structures à parallélogrammes opposées qui imposent au centre de la structure d'induit 14 de se déplacer selon une trajectoire rectiligne dans la direction de l'axe X 253 t 8 OO

et dans la direction de l'axe Z, pour de petites dévia-

tions, sans aucun mouvement dans la direction de l'axe Y. Les extrémités de la structure d'induit peuvent ne pas se déplacer selon un mode rectiligne dans la même mesure que le centre de la structure d'induit, mais c'est le centre

de la structure d'induit, o se trouve la structure d'ob-

jectif, qui est critique Les suspensions à flexion 66, 68 procurent des forces de rappel destinées à ramener l'induit au centre approximatif de sa course quand aucun

courant d'attaque n'est présent dans les bobines de pour-

suite 52, 54 ou la bobine de focalisation 64 Lorsque l'induit se déplace jusqu'aux extrémités de sa course,

le rayon à partir des points de fixation de la-suspen-

sion à flexion demeure constant, ce qui produit une très faible rotation du corps 44 autour de l'axe Z. Chaque suspension à flexion 66, 68 comporte

une pièce respective 70, 72 pour le montage sur la struc-

ture d'aimant Les pièces de montage 70, 72 sont fixées à la structure d'aimant 12 par des moyens de fixation 2 Q appropriés tels que des vis 74, 76 qui traversent la pièce de montage et pénètrent dans des trous respectifs '

78, 80 dans les aimants permanents 26, 24.

Les suspensions à flexion 66, 68 comportent des éléments à flexion qui s'étendent vers le corps 44

à partir des pièces de montage 70, 72 Dans l'applica-

tion particulière qui est représentée ici, une paire d'éléments sous forme de fils métalliques parallèles,82,

84, s'étendent à partir de la pièce de montage 70 de fa-

çon à être supportés sur le corps 44 De façon similaire, la suspension à flexion 68 comporte une paire d'éléments

à flexion 86, 88, sous la forme de fils métalliques pa-

rallèles, qui s'étendent à partir de la pièce de montage

72 vers le corps de l'induit et qui sont fixés à ce der-

nier Ces éléments en fil métallique peuvent consister en un fil métallique rigide ou en un fil métallique à ressort

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tel qu'un fil d'instrument de musique Les éléments sous forme de fils métalliques 82, 84, 86, 88 commandent le

mouvement du corps 44 en ne permettant qu'une transla-

tion du corps selon les axes X et Z, par rapport à la structure d'aimant En outre, seules des rotations extrê- mement faibles autour de l'axe Z sont permises Un seul mouvement indésirable est possible, et il consiste en une inclinaison (c'est-à-dire une rotation autour de

l'axe Y) relativement faible dans la direction longitudi-

nale, qui est contenue dans le plan X-Z Cette inclinai

son dans le plan X-Z est cependant limitée par les di-

mensions relativement faibles qui interviennent dans la structure, ainsi que par la raideur des éléments sous

forme de fils métalliques 82, 84, 86, 88.

A titre d'exemple, on peut sélectionner pour les aimants permanents 24, 26 des aimants 28, 30 ayant une énergie extrêmement élevée, par exemple environ

l T A m 1, ce qui est -le produit représentant l'éner-

gie spécifique d'un type d'aimant, et ce produit est obtenu à un point de la courbe de démagnétisation qui représente une condition de fonctionnement optimisée

pour cet aimant,c'est-à-dire les caractéristiques correc-

tes en ce qui concerne la largeur de l'entrefer, la lon-

gueur de l'aimant, l'aire et le volume de l'aimant, les

techniques de concentration de flux, etc Ceci ne signi-

fie pas nécessairement que l'aimant permanent parvient à

cette énergie dans une application particulière quelconque.

Cette énergie spécifique est le produit maximal de la va-

leur de la force magnétisante par l'induction résiduelle,

d'après la courbe de démagnétisation d'un tel aimant per-

manent Cette énergie spécifique indique l'énergie que

chaque unité de volume de la matière de l'aimant peut four-

nir pour une utilisation externe Ceci signifie en fait qu'une bobine traversée par un courant donné et située

dans le champ de force d'un tel aimant permanent peut pro-

duire plus d'énergie que si on utilisait un aimant perma-

nent ayant une énergie spécifique plus faible Des aimants permanents ayant cette valeur d'énergie externe peuvent

consister en aimants à base de céramiques, de terres ra-

res et d'alliages fer-cobalt qui sont disponibles dans le commerce.

Le corps 44 se déplacera de façon caractéristi-

que d'environ 0,3 mm vers l'avant et vers l'arrière à par-

tir d'une position centrale, dans la direction de pour-

suite, et d'environ 0,7 mm vers le haut et vers le bas à

partir d'une position centrale, dans la direction de fo-

* calisation Les entrefers 40, 42 peuvent avoir approxima-

tivement 1 mm de largeur La bobine de focalisation 64 peut consister en environ 35 à 40 spires de fil de 0,137 mm de diamètre Chacune des bobines de poursuite 52, 54 peut consister en environ 20 à 25 spires de fil

de 0,137 mm de diamètre Le corps 44 peut mesurer appro-

ximativement 7 mm à 8 mm de largeur (dans la direction

de l'axe Y), et 16 mm à 18 mm de longueur (dans la direc-

tion de l'axe X) Le corps peut peser environ 2 g Les éléments de fil 82, 84, 86, 88 peuvent consister en fil métallique pour instruments de musique, par exemple de

l'acier inoxydable du type 303.

On va maintenant considérer les figures 2 et 3

qui sont respectivement des représentations à l'état assem-

blé et à l'état éclaté d'un autre mode de réalisation d'un moteur linéaire à deux axes conforme à l'invention, qui consiste en un induit mobile 100 et en une structure fixe 102 formée par un aimant et des pièces polaires L'induit 100 est une structure en coquille qui comporte une cavité intérieure pratiquement creuse L'induit est supporté par

des fils métalliques de suspension 104, 106, 108, 110 L'in-

duit comporte des pattes de montage 105, 109 qui s'accou-

plent respectivement aux fils métalliques 104, 108 et main-

tiennent ces derniers Des pattes de montage similaires (non représentées) sont utilisées pour les fils métalliques

106, 110 Les pattes de montage 105, 109 pincent ferme-

ment les fils métalliques 104, 108, de façon que ces der-

niers ne pivotent pas au niveau de la patte et de façon que le mouvement soit commandé exclusivement par la fle-

xion des fils L'induit 100 comporte des bobines de pour-

suite 112, 114 qui correspondent aux bobines de poursuite

52, 54 du mode de réalisation représenté sur-la figure 1.

L'induit comporte une bobine de focalisation 116 qui cor-

respond à la bobine de focalisation 64 représentée dans le mode de réalisation de la figure 1 L'induit supporte

une structure de lentille 118 Les détails de la struc-

ture de lentille n'ont pas une grande importance dans le

cadre de cette description, mais ils sont évidemment

appropriés au système optique employé pour l'enregistre-

ment optique.

La structure 102 comporte une pièce polaire in-

férieure 130 qui forme une base Une pièce polaire inté-

rieure 132 est fixée à la pièce polaire inférieure 130,.

et elle est en réalité contenue à l'intérieur de la structure d'induit et doit être introduite dans l'induit pour bobiner les bobines de poursuite 112, 114 Cette

pièce polaire intérieure 132 est fixéesà la pièce po-

laire inférieure 130 à l'aide de vis 134 Dans l'assem-

blage de la pièce polaire intérieure 132 dans la cavité creuse de l'induit 100, on met en place des plaquettes de

bobine 101, 103 au fond de l'induit pour maintenir la piè-

ce polaire intérieure 132 et pour éviter que l'induit ne s'écrase lorsqu'on bobine les bobines de poursuite Dans ce mode de réalisation, on bobine les bobines de poursuite

après l'assemblage mécanique précédent.

Des aimants permanents latéraux 140, 142 sont montés sur la pièce polaire inférieure 130 et fonctionnent d'une manière très semblable à celle des aimants permanents

24, 26 qui ont été décrits en relation avec le mode de réa-

lisation de la figure 1.

Des pièces polaires 150, 152 sont supportées au sommet des aimants permanents 140, 142 et comportent des faces respectives 154, 156, 158, 160, pour former des entrefers entre les bobines situées sur l'induit et la pièce polaire intérieure 132 Les faces 154, 156, 158, s'approchent plus près de la pièce polaire intérieure

132 que le reste des pièces polaires supérieures respec-

tives, pour former des entrefers plus étroits pour les bobines de poursuite 112, 114, et pour concentrer le flux magnétique aux extrémités de l'induit, de façon que la plus grande force s'exerce aux extrémités de l'induit et non au milieu En exerçant des forces de déplacement aux extrémités de l'induit, on parvient à une meilleure

commande du mouvement et il en résulte une moindre ten-

dance aux mouvements parasites.

Les structures d'aimants et de pièces polaires sont maintenues en place et supportées respectivement

par un support avant 166 et par un support arrière 168.

Il faut noter qu'une encoche 170 est formée dans le sup- port arrière 168 Ceci a pour but de faire en sorte qu' une palette

indicatrice 172, qui est portée par l'induit

, puisse se déplacer dans l'encoche La palette indi-

catrice comporte une très petite fente 174 avec une ou-

verture formée à l'intérieur pour le passage de la lu-

mière Un élément émetteur de lumière 176 projette de la

lumière à travers la fente 174 vers un support de photo-

transistor, ou récepteur de lumière, 178 Le mouvement de l'induit est ainsi indiqué par le mouvement alternatif de

la fente 174 dans le faisceau lumineux que produit l'élé-

ment émetteur de lumière 176.

Ce mode de réalisation de l'invention présente l'avantage sur le mode de réalisation représenté sur la figure 1 qui consiste-en ce que les bobines de poursuite 112, 114 passent entièrement autour de l'induit, sans avoir à faire un détour en passant autour de l'extrémité du

corps 44, comme le montre la figure 1 Cependant, ce mo-

de de réalisation de l'invention exige effectivement que

la pièce polaire intérieure 132 soit emprisonnée de fa-

çon permanente par la structure de bobine et que l'in-

duit et la pièce polaire intérieures soient fixés ensem-

ble pour toujours Ce mode de réalisation peut être plus

souhaitable pour la plupart des applications commercia-

les de l'invention Cependant, il est également possible que le mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 1 soit également considéré comme souhaitable

dans certaines situations.

La figure 4 montre l'élément émetteur de lu-

mière 176 qui projette de la lumière par la fente 174 de la palette indicatrice 172 vers une paire de détecteurs de lumière 178 a, 178 b, pour déterminer le mouvement de la palette indicatrice La différence entre les courants produits par les détecteurs 178 a, 178 b est représentative

de changements d'intensité lumineuse résultant du mouve-

ment de la palette indicatrice 172 On peut ainsi utili-

ser le courant différentiel provenant des détecteurs pour

indiquer la direction et la valeur du mouvement de l'in-

duit. On va maintenant considérer la figure 5 qui montre un autre mode de réalisation d'un moteur linéaire

à deux axes conforme à l'invention -Ce mode de réalisa-

tion est étroitement lié au mode de réalisation représenté

sur les figures 2, 3 et 4, ce qui fait qu'un certain nom-

bre de pièces ou d'éléments sont identiques Dans la des-

cription du mode de réalisation de la figure 5, les pièces et les éléments identiques portent des numéros de référence

identiques à ceux utilisés dans la description du mode de

réalisation des figures 2, 3 et 4 Les pièces qui sont fon-

damentalement similaires et ont fondamentalement-,la même fonction mais avec de petites différences de structure

portent un numéro d'élément suivi d'une lettre Les piè-

ces et les éléments qui sont totalement différents ont

des numéros totalement différents La différence essen-

tielle du mode de réalisation de la figure 5 par rapport aux autres modes de réalisation réside dans le montage mé- canique, pour lequel on utilise un capot extérieur 200 de

façon à maintenir mécaniquement et à fixer les autres élé-

ments du moteur linéaire à deux axes sur une pièce 130 a

qui constitue une plaque de base et une pièce polaire in-

férieure Comme le montre la figure 5, qu'on peut compa-

rer à la figure 3, la pièce polaire inférieure 130 a rem-

plit une fonction similaire dans l'assemblage du moteur

linéaire à deux axes, mais elle a une configuration dif-

férente pour le mode de réalisation de la figure 5, de

façon à pouvoir s'adapter au capot 200.

L'induit 100 du mode de réalisation considéré

est essentiellement identique à l'induit du mode de réa-

lisation représenté sur la figure 2 Cependant, les pat-

tes de montage 105 a, i O 9 a sont légèrement différentes, de façon à fixer les fils métalliques de suspension 104 a, 106 a, 108 a, li Oa Comme la figure 3 le montre le mieux, les fils métalliques 104, 106, 108, 110 ont une partie courbée qu'on utilise pour les fixer dans les pattes de montage Dans le mode de réalisation de l'invention qui est représenté sur la figure 5, les fils métalliques 104 a, 106 a, 108 a il Qa sont rectilignes et sont insérés dans un trou qui est formé dans les pattes de montage 105 a, 109 a, 1 11 a Le fil métallique 106 a s'adapte dans une patte de

montage (non représentée).

Une pièce polaire intérieure 132 a remplit essen-

tiellement la m Mme fonction, et de la même manière, que la pièce polaire intérieure 130 qui est représentée sur la figure 3 La pièce polaire intérieure 132 a est cependant formée d'une manière légèrement différente, pour le montage sur la pièce polaire 130 a Les aimants permanents 140, 142 ainsi que les pièces polaires supérieures 150, 152 sont

identiques aux pièces correspondantes qui sont représen-

tées sur les figures 2, 3 et 4.

Le capot 200 est monté sur la pièce polaire 130 a au moyen de vis qui traversent les cotés du capot

et pénètrent dans les côtés de la pièce polaire 130 a.

Les aimants permanents 140, 142 et les pièces polaires , 152 sont assemblés sur la pièce polaire 130 a Des éléments de support à flexion 202, 204 sont montés sur les pièces polaires 150 et 152 à l'aide de vis, comme il est représenté Les éléments de support à flexion 202 et 204 supportent les fils métalliques 104 a, 106 a, 108 a,

1 l Qa qui à leur tour, supportent ensemble l'induit 100.

Une plaque à bornes 206 est montée sur la pièce polaire

130 a et fait fonction de terminaison pour les fils pro-

venant des bobines de poursuite A l'état assemblé, les pattes de montage 105 a, 109 a sur l'induit 100 traversent les encoches 105 b, i O 9 b dans le capot 200 et effectuent un mouvement alternatif dans ces encoches On fait en sorte que l'induit et les pattes de montage ne touchent pas le capot 200 aux extrémités de ces encoches, mais les

encoches constituent un guide et limitent dans le cas ex-

treme la course de l'induit, pour protéger la structure.

Ce mode de réalisation de l'invention présente l'avantage

qui consiste en ce que l'assemblage mécanique des compo-

sants est relativement aisé, et en ce que le capot 200 est

utilisé très avantageusement en tant qu'élément de struc-

ture de l'ensemble, et pour protéger le moteur linéaire à deux axes contre des dommages mécaniques externes De plus, on peut également utiliser le capot pour protéger le moteur

linéaire à deux axes contre des champs électriques ou magné-

tiques parasites, ainsi que pour confiner tous les champs électriques et magnétiques produits par le moteur linéaire

à deux axes et pour leg empêcher de rayonner vers l'exté-

rieur.

253780 O

Il est prévu que la fréquence de vibration cor-

respondant à la résonance naturelle de l'induit, en liai-

son avec le système de suspension à flexion, soit une fréquence relativement basse, de façon à être inférieure à toute fréquence apparaissant naturellement dans un sys-

tème d'enregistrement optique Du fait qu'un système d'en-

registrement optique peut être soumis à une vibration à

une fréquence descendant jusqu'à 60 Hz, à cause des trans-

formateurs d'alimentation fonctionnant sur la fréquence du secteur aux E U A, ou sur la fréquence du secteur

de 50 Hz courante dans les autres pays, il est souhaita-

ble que ce système ait une-fréquence de résonance naturel-

le inférieure à 50 Hz, et dans la région de 30 à 50 Hz.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux dispositifs et aux procédés

décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'inven-

tion.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 Moteur linéaire à deux axes caractérisé en ce qu'il comprend: une structure d'aimant ( 12) comportant au moins deux aimants permanents à énergie élevée ( 24, 26) et une pièce polaire centrale allongée ( 20) ainsi qu'une paire de pièces polaires latérales allongées ( 32, 34) disposées parallèlement et en position adjacente à

la pièce polaire centrale, dans la direction de la lon-

gueur, pour créer une paire d'entrefers ( 40, 42) par rap-

port à la pièce polaire centrale;-une structure d'induit ( 14) conçue de façon à s'adapter sur la pièce polaire centrale ( 20) et autour de celleci, cette structure d'induit comportant une première structure de bobine ( 52, 54) placée dans un premier plan de référence de coordonnées dans la paire d'entrefers ( 40, 42) et une seconde structure de bobine ( 64), dans un second plan de référence de coordonnées, différent du premier, dans la paire d'entrefers; et une structure de suspension à flexion ( 66, 68) destinée au montage de la structure

d'induit ( 14) sur la structure d'aimant ( 12), pour per-

mettre un mouvement dans deux directions, à savoir une

première direction perpendiculaire au premier plan de ré-

férence de coordonnées et une seconde direction perpendi-

culaire au second plan de référence de coordonnées, cette structure de suspension à flexion supportant la structure

d'induit de façon à empêher des translations et des rota-

tions non désirées, tout en permettant les premier et se-

cond mouvements par rapport à la structure d'aimant.

2 Moteur linéaire à deux axes, caractérisé en ce qu'il comprend: une structure fixe de pièces polaires et d'aimants ( 12) destinée à produire un champ magnétique entre une paire d'entrefers ( 40, 42), comprenant une pièce polaire centrale ( 20) et des pièces polaires environnantes ( 32, 34) ainsi qu'une paire d'éléments supérieurs dont l'un est placé en position adjacente à chaque côté de la pièce polaire centrale et définit les entrefers dans le cadre

d'un circuit magnétique complet qui comprend la pièce po-

laire centrale et les pièces polaires latérales; une structure d'induit ( 14) placée autour de la pièce polaire centrale et à l'intérieur des entrefers ( 40, 42); une pre-

mière structure de bobine ( 52, 54) supportée par la struc-

ture d'induit de façon à produire un mouvement dans une première direction; une seconde structure de bobine ( 64) supportée par la structure d'induit de façon à produire 1 o un mouvement dans une seconde direction orthogonale à la première direction; les première et seconde structures de bobine ( 52, 54, 64) étant supportées par la structure d'induit à l'intérieur des entrefers; une structure de suspension à flexion ( 66, 68) pour la structure d'induit, destinée à supporter la structure d'induit à l'intérieur des entrefers, pour permettre un mouvement linéaire dans

les première et seconde directions et pour empêcher d'au-

tres mouvements de la structure d'induit, la structure de support ou de suspension à flexion comprenant des premier

et second fils métalliques de support ( 82, 84) qui s'éten-

dent à partir de la structure d'aimant vers une extrémité de la structure d'induit et qui forment une structure à

parallélogramme orthogonale aux première et seconde direc-

tions, et des troisième et quatrième fils métalliques de support ( 86, 88) qui s'étendent à partir de la structure d'aimant vers l'autre extrémité de la structure d'induit et qui forment une structure à parallélogramme orthogonale

aux première et seconde directions.

3 Moteur linéaire à deux axes selon l'une quel-

conque des revendications 1 ou-2, caractérisé en ce que

la structure de suspension à flexion consiste en une pai-

re de suspensions à flexion à parallélogramme opposées ( 66,

68), dans laquelle une première suspension à flexion à pa-

rallélogramme ( 66) comporte deux éléments à fil-métallique

parallèles ( 82, 84) qui supportent une extrémité de la struc-

ture d'induit ( 14) à partir d'un côté de la pièce polaire

centrale ( 20), et une seconde suspension à flexion à pa-

rallélogramme ( 68) comporte deux éléments à fil métallique parallèles ( 86, 88) qui supportent l'autre extrémité de la structure d'induit ( 14) à partir de l'autre côté de

la pièce polaire centrale ( 20).

4 Moteur linéaire à deux axes selon l'une quel-

conque des revendications i à 3, caractérisé en-ce que la

première structure de bobine ( 52, 54) consiste en une paire de bobines de poursuite, chacune d'elles comportant

une première partie placée dans le premier plan de réfé-

rence de coordonnées, dans les entrefers ( 40, 42),et une seconde partie qui retourne dans un plan de référence

différent, à l'extérieur des entrefers.

5 Moteur linéaire à deux axes selon l'une quel-.

conque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la

pièce polaire centrale ( 20) de la structure d'aimant ( 12) comporte une ouverture ( 50) et la structure d'induit ( 14)

comporte des moyens pour le montage d'un objectif ( 48) au-

dessus de cette ouverture.

6 Moteur linéaire à deux axes, caractérisé en ce qu'il comprend: une pièce polaire magnétique inférieure ( 130) formant une structure de base; une paire d'aimants latéraux ( 140, 142) montés respectivement de chaque c 8 té

de la pièce polaire inférieure; une paire de pièces polai-

res supérieures ( 150, 152) montées respectivement sur cha-

que aimant latéral; une pièce polaire centrale intérieure ( 132) montée sur la pièce polaire magnétique inférieure et espacée de chacune des pièces polaires supérieures, pour

former des entrefers avec la pièce polaire centrale inté-

rieure et avec chaque pièce polaire supérieure ( 150, 152);

une structure d'induit ( 100) destinée à porter une struc-

ture de lentiile ( 118); une première bobine ( 116) sur la structure d'induit qui, lorsqu'elle est traversée par un

courant, produit un mouvement de focalisation de la struc-

22- ture d'induit; des seconde et troisième bobines ( 112,

114) sur la structure d'induit, orthogonales à la premiè-

re bobine et qui produisent un mouvement de poursuite de la structure d'induit lorsqu'elles sont traversées par un courant; et des moyens de montage ( 166, 168) destinés au montage de la structure d'induit qui doit être placée sur la pièce polaire centrale intérieure ( 132) et autour de

celle-ci, et destinés à positionner les premières secon-

de et troisième bobines ( 112, 114, 116) dans les entre-

fers entre les pièces polaires latérales supérieures

( 150, 152) et la pièce polaire centrale intérieure ( 132).

7 Moteur linéaire à deux axes selon la reven-

dication 6, caractérisé en ce que chacune des pièces po-

laires supérieures ( 150, 152) comporte une paire de faces ( 154, 156, 158, 160) qui sont formées de façon à être plus proches de la pièce polaire centrale intérieure ( 132)

à ses extrémités, afin de concentrer le flux magnétique.

8 Moteur linéaire à deux axes selon l'une quel-

conque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il

comprend une ouverture pour le passage de la lumière à travers la pièce polaire centrale intérieure, et la struc

ture d'induit porte la structure de lentille ( 118) au-

dessus de cette ouverture.

9 Moteur linéaire à deux axes selon l'une quel-

conque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la

structure d'induit porte une palette indicatrice ( 172) as-

sociée à une pièce fixe ( 174) et comprenant une structure de lampe ( 176) et des moyens de détection de lumière ( 178) placés par rapport à la palette indicatrice de façon que le mouvement de cette palette produise une variation de la lumière reçue par les moyens de détection de lumière, pour

contrôler le mouvement de la structure d'induit.

Moteur linéaire à deux axes selon l'une quel-

conque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que cha-

cune des pièces polaires latérales allongées ( 32, 34) com-

porte une paire de faces ( 38) s'approchant davantage de la pièce polaire centrale ( 20) aux extrémités de la pièce polaire centrales de façon que les extrémités de la

structure d'induit ( 14) se trouvent à l'intérieur de l'en-

trefer plus étroit qui est formé par ces faces, en asso- ceation avec la pièce polaire centrale, pour que la plus grande force de déplacement soit exercée aux extrémités

de la structure d'induit, afin de mieux commander le mou-

vement de la structure d'induit et de limiter un mouve-

ment non désiré de la structure d'induit.

11 Moteur linéaire à deux axes selon l'une

quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce

que la structure d'induit ( 100) comporte une paire de pattes de montage supérieures ( 105, 109) prévues pour être accouplées à la structure de suspension à flexion ( 104, 108) et comprend en outre une structure de capot ( 200) prévue pour fixer mécaniquement le moteur linéaire et pour être accouplée à la pièce polaire centrale, cette

structure de capot comprenant au moins une paire de fen'-

tes ( 105 b, 109 b) prévues de façon à se conformer aux pattes de montage et à définir les limites extrêmes de la course de la structure d'induit, par le fait que ces fentes sont adjacentes au chemin que parcourent les pattes

de montage.

12 Moteur linéaire à deux axes selon l'une quel-

conque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il

a une fréquence naturelle de vibration inférieure à 50 Hz.