Dispositivo de accionamiento lineal electromagnético que comprende un elemento móvil provisto de una multitud de masas imantadas.

Dispositivo de accionamiento lineal electromagnético, que consta:

- de un bastidor (1) ferromagnético cuyas paredes (10, 11) delimitan un espacio interno (12) que comprende al menos dos entrehierros magnéticos (300, 310);

- de un elemento móvil (2) que consta de una multitud de masas imantadas (21, 22, 23), estando dicho elemento adaptado para deslizarse linealmente dentro de dichos entrehierros, en una dirección de desplazamiento (X-X'), entre dos posiciones extremas, estando dichas masas imantadas dispuestas en dicho elemento móvil de tal modo que puedan atravesar dichos entrehierros magnéticos;

- al menos de dos pares de devanados (30A, 30B, 31A, 31B) de espiras electromagnéticas dispuestos en el interior de dicho espacio interno, estando dichos devanados alineados a lo largo de la dirección de desplazamiento (X-X') de dicho elemento móvil, estando los devanados de cada par dispuestos a ambos lados de dicho elemento móvil, de forma simétrica con respecto a dicha dirección de desplazamiento, estando cada uno de dichos devanados montado sobre un núcleo ferromagnético (300A, 300B; 310A, 310B) dispuesto dentro de dicho espacio interno, de forma perpendicular a dicha dirección de desplazamiento, delimitando dichos núcleos ferromagnéticos (300, 310) dichos entrehierros, estando dichos devanados yuxtapuestos uno junto al otro de tal de tal modo que presenten unas zonas adyacentes (3A, 3B) dispuestas entre dichos dos entrehierros y en las que las porciones de espiras están situadas en al menos un plano perpendicular (P2, P3) a dicha dirección de desplazamiento,

caracterizándose por el hecho de que:

- al menos una de las masas imantadas (22) está dimensionada de tal modo que tenga al menos una porción constantemente situada frente a dichas porciones de espiras situadas en dichas zonas adyacentes (3A, 3B) cuando dicho elemento móvil (2) se desplaza entre las dos posiciones extremas;

- la posición de las masas imantadas (21, 22, 23) en el elemento móvil (2) es tal que cada entrehierro magnético (300, 310) está constantemente atravesado por al menos una de dichas masas imantadas cuando dicho elemento móvil se desplaza entre las dos posiciones extremas.

Dispositivo de accionamiento lineal electromagnético que comprende un elemento móvil provisto de una multitud de masas imantadas 5 Campo técnico de la invención La invención tiene por objeto un dispositivo de accionamiento lineal electromagnético que comprende un elemento móvil provisto de una multitud de masas imantadas. También tiene por objeto la utilización de este dispositivo para activar un selector de caja de cambios o de embrague.

La invención se refiere al campo técnico general de los motores lineales electromagnéticos.

Estado de la técnica

Se conoce por los documentos de patente FR 2 886 485 (NORTIA CONSULT.) , FR 2 957 713 (ADULIS) , FR 2 818 430 (RENAULT) , JP 7 329 783 (HIGASHI NIPPON RYOKAKU TETSUDO) o por el artículo: "J. C. VANNIER, P. VIDAL, A. AGNERAY: Design and sizing of electromagnetic linear actuactors for valve applications, SENSACT, Gifsur-Yvette, 2007", unos dispositivos electromagnéticos de accionamiento lineal que constan:

- de un bastidor ferromagnético cuyas paredes delimitan un espacio interno que comprende al menos un entrehierro magnético; -de un elemento móvil que consta de varias masas imantadas, estando dicho elemento adaptado para deslizarse linealmente dentro de dicho entrehierro en una dirección de desplazamiento, entre dos posiciones extremas, estando dichas masas imantadas dispuestas en dicho elemento móvil de tal modo que cada una cree un campo magnético, que dentro de dicho entrehierro magnético, es casi perpendicular a dicha dirección de desplazamiento; -al menos de un par de devanados de espiras electromagnéticas dispuesto en el interior de dicho espacio interno, estando dichos devanados alineados a lo largo de la dirección de desplazamiento de dicho elemento móvil. Estos devanados están dispuestos a ambos lados del elemento móvil, de forma simétrica con respecto a la dirección de desplazamiento. Cada uno está montado sobre un núcleo ferromagnético dispuesto dentro del espacio interno del bastidor, de forma perpendicular a la dirección de desplazamiento del elemento móvil, delimitando dichos núcleos ferromagnéticos dichos entrehierros.

La introducción de una corriente en los devanados de espiras electromagnéticas atravesadas por los campos magnéticos inducidos por las masas imantadas, generan unas fuerzas de Laplace que, para las porciones de espiras perpendiculares al eje de desplazamiento del elemento móvil, estarán en su eje de desplazamiento, provocando de este modo el desplazamiento de dicho elemento. Se puede controlar el desplazamiento del elemento móvil en función de la intensidad y del sentido de la corriente que circula en los devanados. El experto en la materia conoce bien el funcionamiento de este tipo de dispositivo de accionamiento lineal electromagnético, que podrá en particular remitirse a los documentos citados con anterioridad.

El documento de patente FR 2 886 485 citado con anterioridad describe, en referencia a su figura 3, una forma de realización en la que las paredes del bastidor ferromagnético delimitan un espacio interno que comprende al menos 45 dos entrehierros magnéticos y en el que están dispuestos al menos dos pares de devanados de espiras electromagnéticas. Los devanados están yuxtapuestos uno junto al otro de tal modo que presentan unas zonas adyacentes dispuestas entre los dos entrehierros y en las que las porciones de espiras están situadas en unos planos perpendiculares a la dirección de desplazamiento del elemento móvil. Esta configuración permite aumentar la carrera de desplazamiento del elemento móvil, pero no permite aumentar la potencia mecánica generada por dicho 50 elemento móvil.

La fuerza de Laplace generada en las masas imantadas solo es máxima cuando una de las masas está situada frente a las porciones de espiras adyacentes. En efecto, en esta posición, prácticamente la totalidad del flujo magnético inducido por la masa imantada corta estas porciones de espiras adyacentes. Ahora bien, la configuración 55 del elemento móvil implica que las masas imantadas solo están temporalmente situadas frente a las porciones de espiras adyacentes. La fuerza de Laplace generada no es, por lo tanto, máxima en todo el desplazamiento del elemento móvil.

Además, los flujos magnéticos inducidos por los devanados interfieren con el flujo magnético inducido por las masas 60 imantadas. Los flujos magnéticos inducidos por las bobinas siguen el mismo paso que los flujos inducidos por las masas imantadas, provocando estas interferencias unas saturaciones magnéticas que alteran la generación de la fuerza de Laplace. Es por lo tanto preciso sobredimensionar el bastidor ferromagnético (previendo en particular unos espesores excesivos) y utilizar unos devanados de gran tamaño, con el fin de obtener una relación peso/potencia óptima. Este sobredimensionamiento implica de hecho un tamaño excesivo que es inaceptable en algunas 65 aplicaciones, por ejemplo en el sector automovilístico o aeronáutico.

Igualmente, una parte de los flujos magnéticos inducidos por las masas imantadas pasa por las paredes de los extremos formando un tope de fin de carrera y no por las bobinas. El flujo magnético que pasa por las paredes de los extremos no puede, por lo tanto, generar una fuerza de Laplace, que se ve necesariamente reducida.

Otro problema reside en el hecho de que cuando ninguna corriente atraviesa los devanados, las masas imantadas tienden a pegarse contra las paredes metálicas de los extremos. En ausencia de corriente, el carro móvil tiene, por lo tanto, tres posibles posiciones: o bien centrado entre los dos entrehierros, o bien pegado a una de las paredes de los extremos. Esto tiende a complicar mucho el servoposicionamiento del carro móvil.

El solicitante ha podido comprobar que para que el elemento móvil desarrolle una fuerza significativa y pueda por ejemplo activar un selector de caja de cambios o de embrague de un vehículo automóvil, es preciso prever unos devanados de espiras electromagnéticas de gran tamaño así como una importante corriente de control (alta intensidad y alta tensión, por ejemplo 80 amperios a 12 voltios) . El tamaño de este dispositivo es, por lo tanto, importante y su rendimiento global (potencia eléctrica/potencia mecánica) mediocre. Además, teniendo en cuenta el tamaño de los componentes y, en particular, el tamaño de los devanados de espiras electromagnéticas, el tiempo de reacción del elemento móvil no es óptimo cuando se cambia el sentido de la corriente en dichos devanados.

El documento de patente JP 7 329 783 da a conocer un dispositivo de accionamiento lineal de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación principal. En las figuras 9 de este documento, al menos una de las masas imantadas está dimensionada de tal modo que tenga al menos una porción situada frente a algunas porciones de espiras situadas en las zonas adyacentes cuando el elemento móvil se desplaza entre las dos posiciones extremas. Sin embargo, este dispositivo tiene un tamaño relativamente grande y, en cualquier caso, algunas de las zonas adyacentes no contribuyen a desarrollar una fuerza de Laplace. El rendimiento global de este dispositivo no es, por lo tanto, óptimo.

La invención pretende resolver este estado de las cosas. De manera más particular, un objetivo de la invención es mejorar el rendimiento global de este tipo de dispositivo de accionamiento lineal.

Otro objetivo de la invención es reducir el tamaño de este tipo de dispositivo de accionamiento lineal, conservando al mismo tiempo la misma potencia mecánica desarrollada.

La invención también tiene como objetivo mejorar el tiempo de reacción del elemento móvil en sus desplazamientos.

Descripción de la invención La solución que propone la invención es un dispositivo de accionamiento lineal electromagnético del tipo descrito con anterioridad y que consta:

- de un bastidor ferromagnético cuyas paredes delimitan un espacio interno que comprende al menos dos entrehierros magnéticos;

- de un elemento móvil que consta de una multitud de masas imantadas, estando dicho elemento adaptado para deslizarse linealmente dentro de dichos entrehierros, en una dirección de desplazamiento, entre dos posiciones extremas, estando dichas masas imantadas dispuestas en dicho elemento móvil de tal modo que puedan atravesar dichos entrehierros magnéticos;

- al menos de dos pares de devanados de espiras electromagnéticas dispuestos en el interior de dicho espacio interno, estando dichos devanados alineados a lo largo de la dirección de desplazamiento de dicho elemento móvil, estando los devanados de cada par dispuestos a ambos lados de dicho elemento móvil, de forma simétrica con respecto a dicha dirección de desplazamiento, estando cada... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de accionamiento lineal electromagnético, que consta:

- de un bastidor (1) ferromagnético cuyas paredes (10, 11) delimitan un espacio interno (12) que comprende al menos dos entrehierros magnéticos (300, 310) ; -de un elemento móvil (2) que consta de una multitud de masas imantadas (21, 22, 23) , estando dicho elemento adaptado para deslizarse linealmente dentro de dichos entrehierros, en una dirección de desplazamiento (X-X) , entre dos posiciones extremas, estando dichas masas imantadas dispuestas en dicho elemento móvil de tal modo que puedan atravesar dichos entrehierros magnéticos; -al menos de dos pares de devanados (30A, 30B, 31A, 31B) de espiras electromagnéticas dispuestos en el interior de dicho espacio interno, estando dichos devanados alineados a lo largo de la dirección de desplazamiento (X-X) de dicho elemento móvil, estando los devanados de cada par dispuestos a ambos lados de dicho elemento móvil, de forma simétrica con respecto a dicha dirección de desplazamiento, estando cada uno de dichos devanados montado sobre un núcleo ferromagnético (300A, 300B; 310A, 310B) dispuesto dentro de dicho espacio interno, de forma perpendicular a dicha dirección de desplazamiento, delimitando dichos núcleos ferromagnéticos (300, 310) dichos entrehierros, estando dichos devanados yuxtapuestos uno junto al otro de tal de tal modo que presenten unas zonas adyacentes (3A, 3B) dispuestas entre dichos dos entrehierros y en las que las porciones de espiras están situadas en al menos un plano perpendicular (P2, P3) a dicha dirección de desplazamiento, caracterizándose por el hecho de que: -al menos una de las masas imantadas (22) está dimensionada de tal modo que tenga al menos una porción constantemente situada frente a dichas porciones de espiras situadas en dichas zonas adyacentes (3A, 3B) cuando dicho elemento móvil (2) se desplaza entre las dos posiciones extremas; -la posición de las masas imantadas (21, 22, 23) en el elemento móvil (2) es tal que cada entrehierro magnético (300, 310) está constantemente atravesado por al menos una de dichas masas imantadas cuando dicho elemento móvil se desplaza entre las dos posiciones extremas.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el elemento móvil (2) consta de una masa imantada central (22) y de dos masas imantadas laterales (21, 23) dispuestas a ambos lados de dicha masa imantada central, estando dichas masas alineadas en la dirección de desplazamiento (X-X) de dicho elemento móvil.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2, en el que las dos masas imantadas laterales (21, 23) tienen la misma polaridad, presentando la masa imantada central (22) una polaridad inversa.

4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 o 3, en el que la masa imantada central (22) tiene una longitud superior a la de las dos masas imantadas laterales (21, 23) .

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la longitud de la masa imantada central (22) es tal que comprende una porción constantemente situada frente a dichas porciones de espiras situadas en dichas zonas adyacentes (3A, 3B) , cuando el elemento móvil (2) se desplaza entre las dos posiciones extremas.

6. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los devanados (30A, 30B, 31A, 31B) son atravesados por una corriente, corriente que se aplica de tal modo que tenga la misma dirección y el mismo sentido en las porciones de espiras situadas en las zonas adyacentes de dichos devanados.

7. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que:

- el bastidor ferromagnético (1) comprende dos paredes longitudinales (10) paralelas contra las cuales están dispuestos los pares de devanados (30A, 30B, 31A, 31B) de espiras electromagnéticas, careciendo dichas paredes longitudinales de pared lateral que pueda definir las dos posiciones extremas del elemento móvil (2) ; -dicho elemento móvil está formado por un carro (20) que soporta las masas imantadas (21, 22, 23) , comprendiendo dicho carro unos elementos de guiado (24) que se extienden fuera de dicho bastidor, elementos que atraviesan unas paredes laterales (5C, 5D) a la altura de las aberturas (210) , estando dichas paredes laterales realizadas con un material no ferromagnético.

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 en el que el bastidor ferromagnético (1) comprende unas paredes transversales (13) dispuestas a ambos lados de los núcleos ferromagnéticos (300A, 300B, 310A, 310B) , siendo dichas paredes transversales paralelas y extendiéndose de forma perpendicular a las paredes longitudinales (10) de dicho bastidor.

9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8 en el que los núcleos ferromagnéticos (300A, 300B, 310A, 310B) son huecos.

10. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9 en el que el bastidor ferromagnético (1) está realizado en dos partes (1A, 1B) idénticas dispuestas de forma simétrica con respecto a la dirección de desplazamiento (X-X) del elemento móvil (2) .

11. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el bastidor ferromagnético (1) está cubierto por una carcasa (5, 5A, 5B, 5C, 5D) de protección realizada en un material no ferromagnético, inyectándose resina dentro de dicha carcasa.

12. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la carcasa (5, 5A, 5B, 5C, 5D) consta de unas ranuras o aletas (50) para evacuar las calorías generadas por los devanados (30A, 30B, 31A, 31B) de espiras electromagnéticas.

13. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el bastidor (1) consta de unas muescas de posición (4A, 4B, 4C) configuradas para desviar una parte de los flujos magnéticos inducidos por las masas 15 imantadas (21, 22, 23) , estando un sensor de efecto Hall situado dentro de cada una de dichas muescas.

14. Utilización del dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13, para activar un selector de caja de cambios o de embrague de un vehículo automóvil, estando dicho selector conectado al elemento móvil (2) .