FR2806207A1

FR2806207A1 - Electromagnet for actuating a mechanical part, especially a valve of an automotive vehicle IC engine, has magnetic poles placed to automatically brake the movable element thus reducing noise

Info

Publication number: FR2806207A1
Application number: FR0002988A
Authority: FR
Inventors: Denis Lambert
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2000-03-08
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2001-09-14
Anticipated expiration: 2020-03-08
Also published as: FR2806207B1

Abstract

The magnetic circuit (3) of the fixed part (2) of the electromagnet has a U-shaped form having an intermediate branch (10) about which the winding (4) is disposed, and the two lateral branches (11,12) between these the mobile equipment (6) moves, these lateral branches having two pairs of magnetic poles (11A,12A,11B,12B) spaced from each other for allowing a reduction of impact speed of this mobile equipment against the stop member (9) of the magnetic circuit. The electromagnet has a fixed part (2) having the magnetic circuit (3) provided with a winding (4) connected to a feed unit (5) and a mobile equipment (6) connected to a mechanical actuator, and adapted to be attracted and abut against the stop member (9) of the magnetic circuit of its fixed part (2).

Description

La présente invention concerne un électroaimant d'actionnement d'un organe mécanique, notamment une soupape de moteur thermique de véhicule automobile. The present invention relates to an electromagnet actuating a mechanical member, especially a motor vehicle engine valve.

On connaîtdéjà dans l'état de la technique, des électroaimants de ce type qui comportent une partie fixe munie d'un circuit magnétique associéà au moins un enroulement raccordéà des moyens d'alimentation de celui-ci et un équipage mobile reliéà l'organe mécaniqueà actionner et adapté pour être attiré et plaqué contre des moyens de butée du circuit magnétique de la partie fixe de celui-ci. Already known already in the state of the art, electromagnets of this type which comprise a fixed part provided with a magnetic circuit associated to at least one connected winding to means of supply thereof and a moving equipment connected to the mechanical member to operate and adapted to be attracted and tackled against stop means of the magnetic circuit of the fixed part thereof.

Ce type d'électroaimants est utilisé pour un grand nombre d'actionneurs mécaniques dont on désire contrôler électriquement la position. This type of electromagnet is used for a large number of mechanical actuators whose position is to be controlled electrically.

De façon générale, un tel électroaimant présente deux états stables,à savoir un état de repos et un état d'excitation. In general, such an electromagnet has two stable states, to know a state of rest and a state of excitation.

L'état de repos est en fait un état d'équilibre mécanique en l'absence d'alimentation électrique de l'enroulement dont la position est souvent fixée par un ressort de rappel. The state of rest is in fact a state of mechanical equilibrium in the absence of power supply of the winding whose position is often fixed by a return spring.

L'état d'excitation est obtenu en alimentant l'enroulement qui crée alors une force d'attraction électromagnétique de l'équipage mobile pour le plaquer et le maintenir contre le circuit magnétique, la force électromagnétique tendantà fermer Pentrefer du circuit magnétique et ainsià déplacer la partie mobile de l'électroaimant. The state of excitation is obtained by feeding the winding which then creates an electromagnetic attraction force of the moving element to press it and hold it against the magnetic circuit, the electromagnetic force tending to close Pentrefer magnetic circuit and so to move the moving part of the electromagnet.

Il existe dans l'état de la technique différents types d'électroaimants selon la forme du circuit magnétique. It exists in the state of the art different types of electromagnets according to the shape of the magnetic circuit.

La force maximale d'attraction de l'électroaimant est obtenue lorsque Pentrefer est complètement fermé et c'està l'instant où l'équipage mobile arrive au contact de la partie fixe de cet électroaimant que la vitesse de cet équipage mobile est la plus élevée. The maximum force of attraction of the electromagnet is obtained when Pentrefer is completely closed and it is at the moment when the mobile equipment comes into contact with the fixed part of this electromagnet that the speed of this mobile equipment is the highest.

On conçoit alors que l'impact de cet équipage mobile sur les moyens de butée du circuit magnétique est relativement violent et que ce choc génère un bruit qui peut être relativement important et gênant selon l'application, en particulier si cet électroaimant est utilisé de façon répétitive. Ainsi par exemple, si un tel électroaimant est utilisé pour actionner les soupapes d'un moteur thermique, celui-ci doit assurer l'ouverture et la fermeture d'une soupape tous les deux tours du moteur. It is then conceivable that the impact of this moving element on the abutment means of the magnetic circuit is relatively violent and that this shock generates a noise that can be relatively large and annoying depending on the application, particularly if this electromagnet is used so repetitive. For example, if such an electromagnet is used to actuate the valves of a heat engine, it must ensure the opening and closing of a valve every two revolutions of the engine.

Bien que cette solution présente un certain nombre d'avantages pour le fonctionnement du moteur en comparaisonà un actionnement par arbreà came, le bruit engendré par l'ensemble des électroaimants est tel qu'il constitue un inconvénient majeur de ce type de systèmes. Although this solution has a number of advantages for the operation of the motor in comparison to a shaft operation to cam, the noise generated by the set of electromagnets is as it constitutes a major disadvantage of this type of systems.

Pour réduire le bruit de fonctionnement de ces électroaimants, il est donc nécessaire de prévoir des moyens d'amortissement. To reduce the operating noise of these electromagnets, it is therefore necessary to provide damping means.

On a alors proposé dans l'état de la technique, d'utiliser des moyens d'insonorisation de l'actionneur pour réduire la transmission du bruit vers l'extérieur du capot du moteur du véhicule. It was then proposed in the state of the art to use soundproofing means of the actuator to reduce the transmission of noise to the outside of the engine hood of the vehicle.

Cependant, cette solution n'agit pas sur la cause du problème tout en alourdissant le véhicule. However, this solution does not act on the cause of the problem while weighing down the vehicle.

On a également proposé d'utiliser des moyens d'amortissement mécaniques ou hydrauliques. It has also been proposed to use mechanical or hydraulic damping means.

Cependant, l'utilisation de ces moyens présente également un certain nombre d'inconvénients, parmi lesquels une usure et la création d'un entreferà l'état excité, dont la valeur évolue au cours du temps.Il en résulte que le bruit engendré est plus élevé après usure qu'à l'état neuf du système. However, the use of these means also has a number of disadvantages, including wear and the creation of an air gap to the excited state, the value of which changes over time. It results that the noise generated is higher after wear than when the system is new.

De plus, ces moyens nécessitent des moyens d'étanchéité et sont consommateurs d'énergie. In addition, these means require sealing means and are energy consumers.

On a également proposé dans l'état de la technique, d'utiliser des moyens d'amortissement électrique qui consistentà réduire, annuler, voireà inverser J'excitation électrique de l'enroulement d'induction. De tels moyens sont efficaces mais nécessitent généralement de déterminer la position de l'équipage mobile afin d'asservir le courant d'excitation de l'enroulement pendant la phase d'attraction de cet équipage mobile. It has also been proposed in the state of the art to use electrical damping means which consist of reducing, canceling, even reversing the electrical excitation of the induction winding. Such means are effective but generally require to determine the position of the moving element in order to control the excitation current of the winding during the attraction phase of this moving element.

En effet, la vitesse de déplacement de l'équipage mobile dépend de plusieurs paramètres, tels que la chargeà déplacer, les frottements, la température de l'enroulement etc. Ainsi, un contrôle en boucle ouverte s'avère souvent insuffisant pour maîtriser la vitesse d'impact de l'équipage mobile sur la partie fixe. Indeed, the moving speed of the moving equipment depends on several parameters, such as the load to move, the friction, the temperature of the winding etc. Thus, an open-loop control is often insufficient to control the impact speed of the mobile equipment on the fixed part.

Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. The object of the invention is therefore to solve these problems.

A cet effet, l'invention a pour objet un électroaimant d'actionnement d'un organe mécanique, notamment une soupape de moteur thermique de véhicule automobile, du type comportant une partie fixe munie d'un circuit magnétique associéà au moins un enroulement raccordéà des moyens d'alimentation de celui-ci et un équipage mobile reliéà l'organe mécaniqueà actionner et adapté pour être attiré et plaqué contre des moyens de butée du circuit magnétique de la partie fixe de celui-ci, caractérisé en ce que le circuit magnétique de la partie fixe présente la forme générale d'unU muni d'une branche intermédiaire autour de laquelle est disposé l'enroulement et de deux branches latérales entre lesquelles se déplace l'équipage mobile, ces branches comportant au moins deux paires de pôles magnétiques, espacées l'une de l'autre, pour permettre une réduction de la vitesse d'impact de cet équipage mobile contre les moyens de butée du circuit magnétique. A With this effect, the invention relates to an electromagnet actuating a mechanical member, in particular a motor vehicle engine valve, of the type comprising a fixed part provided with a magnetic circuit associated with at least one winding connected with means of supply thereof and a moving element connected with the mechanical member to actuate and adapted to be attracted and pressed against stop means of the magnetic circuit of the fixed part thereof, characterized in that the magnetic circuit of the fixed part has the general shape of a U provided with an intermediate branch around which is arranged the winding and two lateral branches between which the moving element moves, these branches comprising at least two pairs of magnetic poles, spaced one on the other, to allow a reduction in the speed of impact of this mobile stop means of the magnetic circuit.

L'invention sera mieux compriseà l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquementà titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure1 représente une vue en coupe schématique d'un premier exemple de réalisation d'un électroaimant selon l'invention; et - la figure 2 représente une vue en coupe schématique d'un second exemple de réalisation d'un électroaimant selon l'invention. The invention will be better understood from the description which will follow, given only by way of example and with reference to the appended drawings in which to FIG: 1 represents a schematic sectional view of a first embodiment of an electromagnet according to the invention; FIG. 2 is a diagrammatic sectional view of a second exemplary embodiment of an electromagnet according to the invention. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

On a en effet représenté sur ces figures, un électroaimant d'actionnement d'un organe mécanique, notamment une soupape de moteur thermique de véhicule automobile. In these figures, an electromagnet has been shown for actuating a mechanical member, in particular a motor vehicle engine valve.

Sur ces figures, l'électroaimant est désigné par la référence générale 1 et comporte une partie fixe désignée par la référence générale 2 munie d'un circuit magnétique désigné par la référence générale3. Ce circuit magnétique est associéà au moinsà un enroulement, désigné par la référence générale 4, raccordéà des moyens d'alimentation de celui-ci en énergie électrique, désignés par la référence générale5. Cet électroaimant comporte également un équipage mobile, désigné par la référence générale6, comprenant par exemple un plateau, désigné par la référence générale7 et une tige8 de raccordement de ce plateauà l'organe mécaniqueà actionner, comme par exemple une soupape. In these figures, the electromagnet is designated by the general reference 1 and comprises a fixed part designated by the general reference 2 provided with a magnetic circuit designated by the general reference 3. This magnetic circuit is associated with at least with a winding, designated by the general reference 4, connected with of the power supply means of the latter in electrical energy, designated by the general reference 5. This electromagnet also comprises a mobile assembly, designated by the general reference 6, including for example a tray, designated by the general reference 7 and a rod 8 connecting this plate to the mechanical to operate, as for example a valve.

On conçoit alors que cet équipage mobile6 est adapté pour être attiré et plaqué contre des moyens de butée, désignés par la référence générale 9, du circuit magnétique de la partie fixe de celui-ci. It is then conceivable that this mobile unit 6 is adapted to be attracted and pressed against abutment means, designated by the general reference 9, of the magnetic circuit of the fixed part thereof.

Selon l'invention, le circuit magnétique3 de la partie fixe 2 de cet électroaimant présente la forme générale d'unU muni d'une branche intermédiaire, désignée par la référence générale10, autour de laquelle est disposé l'enroulement 4, et de deux branches latérales, respectivement11 et 12, entre lesquelles se déplace l'équipage mobile6. According to the invention, the magnetic circuit 3 of the fixed part 2 of this electromagnet has the general shape of a U provided with an intermediate branch, designated by the reference general 10, around which is arranged the winding 4, and two lateral branches, respectively 11 and 12, between which moves the moving element 6 .

Ces branches latérales11 et 12 comportent chacune au moins deux pièces polaires, respectivement11A, 11B et12A, 12B, définissant au moins deux paires de pôles magnétiques espacées l'une de l'autre. These side branches 11 and 12 each comprise at least two pole pieces, respectively 11A, 11B and 12A, 12B, defining at least two pairs of magnetic poles spaced apart from each other.

Ces paires de pôles magnétiques sont en fait espacées axialement si l'on considère l'axe de déplacement de l'équipage mobile par rapport au circuit magnétique. These pairs of magnetic poles are in fact spaced axially if one considers the axis of displacement of the moving element relative to the magnetic circuit.

Une telle structure permet de réduire la vitesse d'impact de l'équipage mobile contre les moyens de butée du circuit magnétique, ces moyens de butée étant formés par des surfaces de butée du circuit magnétique prévues entre la branche intermédiaire du circuit magnétique et la paire de pôles magnétiques la plus proche formée par les pôles11 B et 12B. Such a structure makes it possible to reduce the speed of impact of the moving element against the abutment means of the magnetic circuit, these abutment means being formed by abutment surfaces of the magnetic circuit provided between the intermediate branch of the magnetic circuit and the pair. of the nearest magnetic poles formed by the poles 11 B and 12B.

En effet, lors de son déplacement, quand l'équipage mobile franchit la première paire de pôles magnétiques constitués par les pièces polaires11 A et 12A, la force magnétique engendrée par celles-ci a tendanceà freiner cet équipage mobile afin d'en réduire la vitesse et donc d'amortir l'impact de celui-ci contre les moyens de butée9 du circuit magnétique. Indeed, during its displacement, when the moving equipment crosses the first pair of magnetic poles constituted by the pole pieces 11 A and 12A, the magnetic force generated by those it tends to slow down this mobile equipment in order to reduce its speed and thus to dampen the impact of this one against the means of stop 9 of the circuit magnetic.

Cet amortissement d'impact se traduit alors par une réduction du bruit engendré par celui-ci et donc une réduction générale du bruit de fonctionnement de cet électroaimant. Différents modes de réalisation de cet électroaimant peuvent être envisagés. This impact damping then results in a reduction of the noise generated by it and therefore a general reduction of the operating noise of this electromagnet. Different embodiments of this electromagnet can be envisaged.

Sur la figure 2, on a représenté une variante de réalisation dans laquelle les moyens de butée9 sont venus de matière avec les pièces polaires 11 B et 12B de la première paire de pôles magnétiques, c'est-à-dire les pièces les plus proches de la branche intermédiaire du circuit magnétique. FIG. 2 shows an alternative embodiment in which the abutment means 9 are integral with the pole pieces 11 B and 12B of the first pair of magnetic poles, that is to say the parts closest to the intermediate branch of the magnetic circuit.

Sur cette figure 2, des numéros de référence identiques désignent des pièces identiques ou analoguesà celles représentées sur la figure1. In this FIG. 2, identical reference numerals denote identical or similar parts to those shown in FIG. 1.

On notera qu'il est également possible de moduler la force d'attraction engendrée par l'enroulement en modulant le courant d'alimentation de celui-ci délivré par les moyens d'alimentation5 et ainsi de combiner l'amortissement électromagnétique qui vient d'être décrità un amortissement électrique. Note that it is also possible to modulate the attraction force generated by the winding by modulating the supply current thereof delivered by the supply means 5 and thus to combine the electromagnetic damping that has just been described to an electric damping.

En effet, la structure de l'électroaimant selon l'invention se prête toutà faità l'intégration d'un capteur de position de l'équipage mobile. Indeed, the structure of the electromagnet according to the invention lends all to to the integration of a position sensor of the moving equipment.

Un capteur sensible au champ magnétique peut en effet être intégré dans la branche du circuit magnétique passant par la première paire de pôles magnétiques, comme cela est illustré sur la figure 2. A sensor sensitive to the magnetic field can indeed be integrated in the branch of the magnetic circuit passing through the first pair of magnetic poles, as illustrated in FIG. 2.

Le flux magnétique dans cette branche dépend de la position de l'équipage mobile et il est donc possible de détecter le passage de cet équipage mobile devant cette paire de pôles magnétiques, en plaçant par exemple un bobinage du capteur de position sur l'une des pièces polaires1 IA ou12A, les plus éloignées de la branche intermédiaire du circuit magnétique. La tension mesurée aux bornes de ce bobinage est donc proportionnelleà la variation de flux et s'annule lorsque l'équipage mobile est en regard des pièces polaires. The magnetic flux in this branch depends on the position of the moving element and it is therefore possible to detect the passage of this moving element in front of this pair of magnetic poles, for example by placing a winding of the position sensor on one of the polar parts 1 IA or 12A, the farthest from the intermediate branch of the magnetic circuit. The voltage measured at the terminals of this winding is therefore proportional to the flow variation and vanishes when the moving element is opposite the pole pieces.

D'autres technologies de capteurs magnétiques, tels que par exemple des capteursà effet Hall ou magnéto-résistifs, peuvent bien entendu être utilisées pour obtenir une mesure directe du champ magnétique. Other magnetic sensor technologies, such as for example Hall effect or magnetoresistive sensors, can of course be used to obtain a direct measurement of the magnetic field.

D'autres moyens de détermination de la position de l'équipage mobile peuvent également être envisagés. Other means for determining the position of the moving element can also be envisaged.

C'est ainsi par exemple que des moyens d'analyse de la variation de l'inductance de l'enroulement peuvent également être envisagés. Le passage de l'équipage mobile en regard des pôles magnétiques, provoque en effet une variation caractéristique de la réluctance totale du circuit magnétique. L'inductance de l'enroulement varie de la même façon et ces variations sont mesurablesà partir de l'évolution du courant et de la tension d'alimentation de l'enroulement. Thus, for example, means for analyzing the variation of the inductance of the winding can also be envisaged. The passage of the moving element opposite the magnetic poles causes a characteristic variation of the total reluctance of the magnetic circuit. The inductance of the winding varies in the same way and these variations are measurable at from the evolution of the current and the supply voltage of the winding.

Ceci permet alors de contrôler, de façon classique, l'alimentation de l'enroulement. This then makes it possible to control, in a conventional manner, the power supply of the winding.

Bien entendu, d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés.Of course, other embodiments may be envisaged.

Claims

REVENDICATIONS 1. Electroaimant d'actionnement d'un organe mécanique, notamment une soupape de moteur thermique de véhicule automobile, du type comporta nt une partie fixe (2) munie d'un circuit magnétique(3) associéà au moinsà un enroulement (4) raccordéà des moyens(5) d'alimentation de celui-ci et un équipage mobile(6) reliéà l'organe mécaniqueà actionner et adapté pour être attiré et plaqué contre des moyens de butée(9) du circuit magnétique(3) de la partie fixe (2) de celui-ci, caractérisé en ce que le circuit magnétique(3) de la partie fixe (2) de l'électroaimant présente la forme générale d'unU muni d'une branche intermédiaire(10) autour de laquelle est disposé l'enroulement (4) et de deux branches latérales(11, 12) entre lesquelles se déplace l'équipage mobile (6), ces branches latérales comportant au moins deux paires de pôles magnétiques(1 1A, 12A, 11 B, 12B) espacées l'une de l'autre pour permettre une réduction de la vitesse d'impact de cet équipage mobile(6) contre les moyens de butée(9) du circuit magnétique. 2. Electroaimant d'actionnement d'un organe mécanique selon la revendication1, caractérisé en ce que les moyens de butée(9) comprennent des surfaces de butée disposées entre la branche intermédiaire(10) du circuit magnétique et la paire de pôles magnétiques(Il 1 B, 12B) la plus proche de celle- ci. 3. Electroaimant d'actionnement d'un organe mécanique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de butée(9) sont venus de matière avec la paire correspondante de pôles magnétiques(11 B, 12B). 4. Electroaimant d'actionnement d'un organe mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de contrôle de l'alimentation de l'enroulement (4) pour réduire la force d'attraction de l'équipage mobile(6) lorsque celui-ci s'approche des moyens de butée(9). 5. Electroaimant d'actionnement d'un organe mécanique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de contrôle sont raccordésà un capteur de position de l'équipage mobile(6). 6. Electroaimant d'actionnement d'un organe mécanique selon la revendication5, caractérisé en ce que le capteur de position est un capteur magnétique associéà la paire de pôles(1 1A, 12A) la plus éloignée de la branche intermédiaire(10) du circuit magnétique. 7. Electroaimant d'actionnement d'un organe mécanique selon la revendication5, caractérisé en ce que le capteur de position est formé par des moyens d'analyse de l'inductance de l'enroulement (4). CLAIMS 1. Electromagnet for actuating a mechanical member, especially a motor vehicle engine valve, of the type comprising a part fixed (2) provided with a magnetic circuit (3) associated with at least with a winding (4) connected with means (5) supply thereof and a moving element (6) connected to the mechanical organ to actuate and adapted to be attracted and pressed against stop means (9) of the magnetic circuit (3) of the fixed part (2) of the latter, characterized in that the magnetic circuit (3) of the fixed part (2) of the electromagnet has the general shape of a U provided with an intermediate branch (10) around which is arranged the winding (4) and two lateral branches (11, 12) between which moves the moving equipment (6), these side branches with at least two pairs of magnetic poles (1 1A, 12A, 11 B, 12B) spaced from each other to allow a reduction in the impact speed of this moving element (6) against the stop means (9) of the magnetic circuit. 2. Electromagnet actuating a mechanical member according to claim 1, characterized in that the abutment means (9) comprise abutment surfaces disposed between the limb intermediate (10) of the magnetic circuit and the pair of magnetic poles (Il 1 B, 12B) closest thereto. 3. Electromagnet actuating a mechanical member according to claim 2, characterized in that the abutment means (9) are integral with the corresponding pair of magnetic poles (11 B, 12B). 4. electromagnet for actuating a mechanical member according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises means for controlling the supply of the winding (4) to reduce the force of attraction of the moving element (6) when approaching the stop means (9). 5. Actuating electromagnet d a mechanical member according to claim 4, characterized in that the control means are connected to a position sensor of the moving element (6). 6. Electromagnet actuating a mechanical member according to claim 5, characterized in that the position sensor is a magnetic sensor associated with the pair. of poles (1 1A, 12A) farthest from the intermediate branch (10) of the magnetic circuit. 7. Electromagnet actuating a mechanical member according to claim 5, characterized in that the position sensor is formed by means of analysis of the inductor winding (4).