ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION On connaît des machines à membrane déformable animée par un moteur électromagnétique comprenant au moins une partie fixe adaptée à canaliser un flux élec- tromagnétique agissant sur au moins une partie mobile pour provoquer un déplacement linéaire alternatif de la- dite partie mobile en réponse à une variation alternative du flux magnétique.

Par exemple, la machine illustrée dans le docu- ment US 6 361 284 B2 comporte une membrane disposée entre deux flasques rigides pour onduler sous l'action d'un mo- teur électromagnétique dont la partie mobile est rigide- ment reliée à un bord de la membrane de sorte qu'un dé- placement alternatif de la partie mobile provoque une on- dulation de la membrane perpendiculairement à son plan.

On a constaté que de telles machines émettent du bruit, qui, s'il n'est pas d'une puissance sonore impor- tante, peut néanmoins se révéler gnant dans des instal- lations dans lesquelles la machine est en fonctionnement fréquent, voire permanent, comme par exemple des aqua- riums ou des réfrigérateurs.

Une partie de ce bruit est attribué au fait que la partie mobile du moteur provoque, lors de son déplace- ment alternatif, un déplacement pulsé d'air qui produit une onde sonore cohérente.

Par ailleurs, la partie mobile présente une iner- tie non négligeable par rapport à celle de la partie fixe. Le déplacement alternatif de la partie mobile pro- voque alors des vibrations de la partie fixe qui provo- quent à leur tour des vibrations du support de la ma- chine, source de bruit supplémentaire.

OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet de proposer une machine électromagnétique à membrane déformable dont le fonction- nement est particulièrement silencieux.

BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION A cet effet, on propose selon l'invention une ma- chine électromagnétique à membrane déformable comportant au moins une partie fixe apte à canaliser un flux magné- tique interagissant avec au moins une partie mobile qui comporte des régions magnétiquement polarisées de façon qu'un déplacement alternatif de la partie mobile une va- riation alternative du flux magnétique dans la partie fixe se correspondent, la partie mobile étant cinémati- quement reliée à un bord de la membrane de sorte qu'au déplacement alternatif de la partie mobile corresponde une déformation de la membrane, dans laquelle la partie fixe et la partie mobile sont agencées pour conférer à la partie mobile un déplacement de type rotatif.

Ainsi, lors du mouvement de rotation alternatif de la partie mobile, l'air environnant la partie mobile est mis en mouvement essentiellement par cisaillement al- ternatif, qui ne produit aucune onde sonore cohérente.

En outre, la machine ne subit plus de vibrations linéaires alternatives, hormis celles générées par les mouvements et déformations de la membrane qui sont de faible amplitude et donc induisent un bruit faible.

La machine de l'invention est ainsi sensiblement moins bruyante que les machines connues.

De préférence, la ou les parties mobiles sont de forme substantiellement cylindrique circulaire et sont astreintes à tourner substantiellement autour de leur axe géométrique.

Ainsi, la partie mobile ne provoque aucun dépla- cement d'air, si ce n'est par cisaillement à proximité immédiate des parois de la partie mobile. Ce type de pa-

trie mobile rend le fonctionnement de la machine particu- lièrement silencieux.

Selon un mode particulier de réalisation, la ou les parties fixes comprennent chacune au moins une bobine traversée par un noyau formant un chemin magnétique pour le flux magnétique interrompu par un ou des espaces s'étendant entre des paires de parois actives du noyau, la ou les parties mobiles comprenant un corps délimité par deux faces parallèles entre lesquelles s'étendent les régions magnétiquement polarisées qui sont disposées de façon circonférentielle de sorte que deux régions adja- centes aient des polarisations opposées, la ou les par- ties mobiles étant chacune disposées dans un espace du noyau de sorte que les faces des parties actives de la partie mobile s'étendent en regard de parois actives du noyau.

Avantageusement, les parois actives du s'étendent en regard d'une partie centrale de la partie mobile en regard et ont une aire inférieure à une aire des régions magnétiquement polarisées de ladite partie mobile.

Selon une disposition particulière, le bord de la membrane est engagée dans une échancrure périphérique de la partie mobile. En variante, un organe de liaison s'étend entre le bord de la membrane et la partie mobile.

Selon un mode particulier de réalisation, la mem- brane est circulaire ou tubulaire et la machine comprend une pluralité de parties mobiles agencées pour tre dia- métralement opposées deux à deux et pour tourner dans des sens opposés.

Selon un aspect avantageux de l'invention, les parties mobiles comportent un balourd disposé pour com- penser des forces d'inertie alternatives de la membrane.

Avantageusement, la membrane s'étend entre deux flasques rigides ayant des formes adaptées pour conférer

à la membrane un mouvement d'ondulation progressif lors- qu'elle est animée par la ou les parties mobiles.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit en référence aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est un schéma de principe d'une pompe-à membrane circulaire selon un premier mode de réa- lisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la pompe de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue partielle de la figure 1, montrant l'un des rotors du moteur électromagnétique ; - la figure 4 est une vue de face de la figure 3, montrant le rotor en position d'équilibre ; - la figure 5 est une vue analogue à la figure 4, montrant le rotor en cours de rotation dans un premier sens de rotation ; - la figure 6 est une vue analogue à la figure 5, montrant le rotor en cours de rotation dans un second sens de rotation ; - la figure 7 est une vue analogue à la figure 4 d'une variante de réalisation de l'invention ; - la figure 8 est un schéma de principe d'une pompe à membrane circulaire selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 9 est une vue de dessous de la figure 8, montrant le moteur électromagnétique de la pompe de la figure 8 ; - la figure 10 est une vue analogue à la figure 9 montrant une variante de réalisation du moteur de la pompe de la figure 8 ; - la figure 11 est un schéma de principe d'un mo- teur électromagnétique selon un autre mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 12 est une vue de face de la figure 11, montrant le rotor en position d'équilibre.

- la figure 13 est une vue analogue à la figure 12 montrant le rotor en cours de rotation dans un premier sens de rotation ; - la figure 14 est une vue analogue à la figure 13 montrant le rotor en cours de rotation dans un second sens de rotation ; - la figure 15 est une vue analogue à la figure 12 montrant une variante de réalisation du rotor ; - la figure 16 est un schéma de principe d'une pompe à membrane tubulaire selon l'invention sur lequel les flasques de la pompe ont été omis ; - la figure 17 est un schéma de principe d'une pompe à membrane rectangulaire selon l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures 1 et 2, une pompe-. selon un premier mode de réalisation de l'invention comporte une membrane déformable 1 circulaire, ici réalisée en élastomère, astreinte à vibrer perpendiculairement à son plan entre deux flasques 2,3 rigides visibles en coupe à la figure 2. La vibration de la membrane 1 provoque de façon connue en soi l'aspiration de fluide par des en- trées situées en périphérie de la membrane 1, le fluide étant forcé par la vibration de la membrane vers une ou- verture centrale d'un des flasques, selon le circuit il- lustré par des flèches sur la figure 2.

Ici, la pompe est du type à membrane ondulante.

Comme cela est connu en soi du document US 6 361 284 B2, les flasques sont conformés pour amortir une onde réflé- chie de la membrane qui se propagerait de l'ouverture centrale vers la périphérie, de sorte que la membrane vi- bre selon une ondulation progressive qui permet de trans- férer l'énergie de vibration de la membrane au fluide sous forme d'énergie cinétique provoquant ainsi le mouve-

ment dudit fluide vers l'ouverture centrale.

La membrane 1 est astreinte à vibrer perpendicu- lairement à son plan au moyen d'un moteur électromagnéti- que comprenant : - une partie fixe ou stator qui comporte une bo- bine 6 et un noyau 7 en matériau ferromagnétique (de pré- férence formé par empilement de tôles). Le noyau 7 est composé de branches 8 dont l'une traverse la bobine 6, chaque branche ayant deux extrémités qui sont terminées par une face 9 qui s'étend parallèlement à une face simi- laire d'une extrémité d'une branche adjacente. Les faces 9 en regard forment ensemble l'une des paires de parois actives 9 du noyau 7 et délimitent entre elles un espace du noyau 7 ; - des parties mobiles ou rotors 10 de forme cy- 1 indrique circulaire, comportant des régions magnétique- ment polarisées s'étendant entre deux faces parallèles 13, et disposés dans les espaces qui s'étendent entre les paires des parois actives du noyau 7. On remarquera que lesdits espaces sont disposés angulairement de façon ré- gulière de sorte que les rotors 10 sont deux à deux dia- métralement opposés. Comme cela est visible à la figure 2, chacun des rotors 10 comporte une échancrure périphé- rique 12 dans laquelle est engagée une portion du bord 5 de la membrane 1.

L'alimentation de la bobine 6 en courant alterna- tif provoque la génération d'un champ magnétique alterna- tif qui circule dans les branches 8 du noyau 7 pour pas- ser au travers des rotors 10. Cette circulation provoque, ainsi que cela sera expliqué plus loin en relation avec les figures 3 à 7, des mouvements synchronisés de rotation alternative des rotors 10 autour d'un axe imaginaire 11 coïncidant substantiellement avec leur axe géométrique.

Les rotors 10 diamétralement opposés tournent dans des sens opposés, de sorte que les portions du bord

5 de la membrane 1 engagées dans les échancrures 12 des rotors 10 sont simultanément levées et abaissées de façon synchronisée, au rythme de la rotation alternative des rotors 10. Le bord 5 de la membrane 1 est ainsi astreint à osciller perpendiculairement au plan de la membrane 1, ce qui provoque la vibration de celle-ci perpendiculaire- ment à son plan.

La vibration de la membrane 1 est donc obtenue à l'aide de parties mobiles (les rotors 10) uniquement ro- tatives, de forme cylindrique circulaire, donc ne provo- quant aucun déplacement pulsé d'air susceptible de donner naissance à une onde sonore cohérente.

Par ailleurs, la rotation en opposition des ro- tors 10 diamétralement opposés entraîne naturellement l'annulation deux à deux des forces inertielles engen- drées par la rotation desdits rotors, ce qui supprime une source potentielle de vibration, et donc de bruit." En outre, la présence de l'encoche 12 provoque un léger décalage du centre de masse des rotors 10 dans une direction diamétralement opposée à l'encoche. Les rotors 10 tournant sensiblement autour de leur axe géométrique, ce décalage crée un balourd qui forme une masse d'équilibrage des efforts d'inertie générés par les os- cillations de la membrane 1. Cet équilibrage naturel con- tribue également à diminuer les vibrations (et donc le bruit) de la pompe.

Le principe de fonctionnement du moteur électro- magnétique de la pompe est expliqué ci-dessous en rela- tion avec les figures 3 à 7.

A la figure 3, on a représenté une portion du mo- teur électromagnétique comprenant un rotor 10 disposé dans l'espace s'étendant entre deux parois actives 9 du noyau 7. On constate que les faces parallèles 13 du rotor 10 s'étendent avec un entrefer faible en regard des pa- rois actives 9 du noyau 7.

le rotor 10 est en matière métallique et a subi un traitement métallurgique lui conférant quatre secteurs aimantés (les directions d'aimantation s'étendent d'une face à l'autre des rotors 10) disposés de sorte que deux secteurs adjacents aient des polarisations opposées, ré- férencées N et S pour nord et sud respectivement, visi- bles à la figure 4. Les quatre secteurs forment des ré- gions-magnétiquement polarisées qui partagent le rotor 10 en quatre parties d'aires égales, les secteurs étant cen- trés-sur l'axe géométrique 11 du rotor 10.

Au repos, lorsque la bobine 6 n'est pas alimen- tée, le rotor 10 se place de lui-mme dans une position représentée à la figure 4 dans laquelle les secteurs N et les secteurs S présentent la mme aire en regard des pa- rois actives 9. Pour mieux visualiser cette identité d'aires, l'aire présentée par les secteurs N en regard des parois actives 9 est soulignée par des hachures en traits mixtes, tandis que l'aire présentée par les sec- teurs S en regard des parois actives 9 est soulignée par des points.

Cette position est une position d'équilibre sta- ble, et correspond à la fermeture maximale des flux in- duits par les secteurs aimantés du rotor 10 dans les branches 8 adjacentes du noyau 7. Lorsque l'on écarte an- gulairement le rotor 10 de cette position, une force de rappel électromagnétique agit sur le rotor 10 pour le ra- mener dans la position d'équilibre.

La force de rappel agit également à l'encontre d'un déplacement linéaire (notamment vertical) du rotor 10. Celui-ci est ainsi naturellement maintenu en lévita- tion dans sa position d'équilibre, ce qui évite le re- cours à un axe ou à un ressort de maintien, ce qui con- tribue à la simplicité du moteur, et au silence de son fonctionnement.

Cette stabilité est due d'une part à la forme non

circulaire des parois actives 9 du noyau 7, et d'autre part aux dimensions desdites parois actives qui présen- tent une aire en regard des faces du rotor 10 inférieure à la somme des aires des régions magnétiquement polari- sées. Cette stabilité est par ailleurs due au fait que les parois actives s'étendent en regard d'une région cen- trale des faces du rotor 10.

La circulation d'un flux magnétique généré par la bobine 6 dans le noyau 7 modifie cet équilibre et provo- que la rotation du rotor 10 autour de son axe géométrique 11 dans un sens tendant à augmenter l'aire présentée en regard des parois actives 9 par ceux des secteurs N ou S dont la polarisation est orientée dans le mme sens que le flux magnétique généré par la bobine 6.

Les figures 5 et 6 illustrent les positions angu- laires du rotor 10 au cours de sa rotation sous l'effet du champ magnétique généré par la bobine 6. A la figure 5, le rotor 10 est illustré tournant dans un premier sens pour lequel l'aire des secteurs S en regard des faces ac- tives 9 tend à augmenter au détriment de l'aire des sec- teurs N. A la figure 6, le rotor 10 est illustré tournant dans un deuxième sens pour lequel l'aire des secteurs N en regard des faces actives 9 tend à augmenter au détri- ment de l'aire des secteurs S.

En pratique, le rotor 10 oscille avec une course angulaire dépendant d'un rapport entre l'intensité du champ magnétique généré par la bobine 6 et l'inertie des parties mobiles de la pompe.

A la figure 7 est illustrée une variante de réa- lisation 10'du rotor qui est ici fait d'un bloc cylin- drique circulaire de résine dans lequel sont noyés des tronçons 14 d'un barreau aimanté, les tronçons 14 étant disposés circonférentiellement pour présenter des sens d'aimantation alternés. Chacun des tronçons 14 forme une région magnétiquement polarisée. Ce type de rotor a un

comportement similaire à celui décrit en relation avec les figures 3 à 6. La position illustrée à la figure 7 est la position d'équilibre, dans laquelle les aires pré- sentées par les tronçons N en regard des parois actives 9 du noyau sont égales aux aires présentées par les tron- çons S en regard des parois active 9.

Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention illustré aux figures 8 et 9, la membrane vi- brante circulaire 1, toujours astreinte à vibrer entre des flasques 2,3, a son bord 5 relié à deux rotors 20 au moyen de lames métalliques 25 flexibles qui s'étendent du bord 5 de la membrane pour tangenter les rotors 20 sur leur périphérie. Les lames 25 sont fixées sur les rotors 20 par tout moyen approprié, comme un vissage ou un col- lage.

Les rotors 20 font partie d'un moteur électroma- gnétique comportant une bobine 16 et un noyau 17 compor- tant deux branches 18 (dont l'une traverse la bobine 16).

Les branches 18 se terminent par des parois actives 19 entre lesquelles sont disposés les rotors 20. Le fonc- tionnement de ce moteur est en tous points similaire à celui décrit en relation avec les figures 3 à 7.

Le mouvement de rotation alternée des rotors 20 provoqué par l'alimentation de la bobine 16 en courant alternatif entraîne la génération d'efforts alternés et synchronisés de traction/compression dans les lames 25, qui font osciller le bord 5 de la membrane 1 dans une di- rection perpendiculaire à son plan, ce qui provoque une vibration de la membrane 1.

Les rotors 20 tournent dans des sens opposés de sorte que les effets inertiels de la rotation des rotors 20 s'annulent naturellement.

Afin de contrer les efforts d'inertie engendrés par les déplacements et le vibrations de la membrane, on peut prévoir de disposer un balourd sur les rotors 20. On

peut également, selon un mode de réalisation particulier de l'invention, décaler l'axe de rotation du rotor par rapport à son centre de masse en prévoyant une réparti- tion des régions magnétiquement polarisées autour d'un axe décalé par rapport au centre de masse. Comme cela est visible à la figure 8, les secteurs aimantés N, S ne sont pas exactement symétriques, mais s'étendent à partir d'un point C décalé du centre de masse G du rotor 20. Le déca- lage a été exagéré sur la figure pour tre plus visible.

Le centre de gravité est ainsi décalé par rapport au centre de rotation du rotor 20, ce qui crée un balourd apte à contrer les efforts d'inertie de la membrane 1.

Selon une variante de réalisation, la pompe de la figure 8 comporte non plus un moteur à deux rotors, mais deux moteurs à un seul rotor, comme cela est illustré à la figure 10. Chacun des rotors 20'est associé à un noyau 17'et une bobine 16'. Les noyaux 17'sont. formés d'une seule branche passant au travers de la bobine 16' correspondante et s'étendant en forme de fourche pour présenter en extrémité des parois actives 19'qui s'étendent en regard l'une de l'autre.

Les bobines 16'sont électriquement associées de façon à ce que les rotors 20'tournent en opposition l'un de l'autre de façon synchrone.

En variante, les moteurs monorotors précédents peuvent tre remplacés par des moteurs monorotors tel que celui illustré à la figure 11, qui comprend un rotor 30 coopérant avec une partie fixe composée d'une bobine 26 et d'un noyau 27 composé de deux branches 28 (dont l'une traverse la bobine 26). Chaque branche 28 a une forme gé- nérale en U dont les extrémités définissent une paroi ac- tive 29 du noyau.

Comme cela est visible à la figure 12, le rotor 30 comporte deux secteurs aimantés (notés N, S) dans des sens opposés. Dans la position d'équilibre telle

qu'illustrée à la figure 12, le secteur N présente une aire en regard des parois actives 29 du noyau 27 égale, à l'aire que le secteur S présente en regard des parois ac- tives du noyau.

Lorsque la bobine 26 est alimentée, les branches 28 du noyau 27 conduisent le flux magnétique généré par la bobine 26 pour conférer aux deux extrémités d'une mme branche des polarités opposées. Le rotor 30 est alors as- treint à tourner de façon à présenter en regard de chaque extrémité le secteur de polarisation correspondante. Les figures 13 et 14 illustrent des positions angulaires pri- ses par le rotor 30 lors de rotations de celui-ci sous l'effet du champ magnétique généré par la bobine 26.

Dans une variante de réalisation illustrée à la figure 15, le rotor 30'comporte un bloc de résine de forme cylindrique circulaire dans lequel sont noyés six tronçons 31 de barreau aimanté disposés circonférentiel- lement de sorte que deux tronçons adjacents aient des po- larisations opposées.

Le rotor trouve naturellement une position d'équilibre telle qu'illustrée à. la figure 15 dans la quelle les aires des tronçons S en regard du noyau sont égal aux aires des tronçons N en regard du noyau.

L'invention est applicable à des pompes à mem- brane non plane, telle que celle illustrée à la figure 16, qui comporte une membrane tubulaire 41. Les rotors 40 sont agencés à proximité d'un bord 45 de la membrane 41 pour recevoir ledit bord dans une échancrure 52. La mem- brane 41 est maintenue tendue grâce à des moyens de ten- sion non représentés ici. La pompe comporte par ailleurs un flasque interne qui s'étend dans la membrane et un flasque externe qui s'étend autour de la membrane. Les flasques ne sont pas représentés ici.

Les rotors 40 sont ici agencés pour tourner en opposition deux à deux. La rotation alternée synchronisée

des rotors 40 provoque une déformation alternée du bord 45 de la membrane 41. La tension imposée à la membrane 41 transforme celle-ci en un milieu propagatif qui permet la propagation d'une onde générée par les déformations alternées du bord 45 depuis ledit bord vers le bord libre de la membrane 41.

De mme, l'invention peut tre appliquée à une pompe. à membrane rectangulaire, telle que celle illustrée à la figure 17.

L'un des bords 55 de la membrane 51 est reçue dans l'échancrure d'un rotor 60 qui coopère avec une par- tie fixe composée d'un noyau 58 passant au travers d'une bobine 56. La rotation alternée du rotor 60 provoque des oscillations du bord 55 de la membrane 51, qui provoque son ondulation entre les flasques 52,53, la membrane 51 étant maintenue tendue par des moyens de tension non re- présentés., L'invention n'est pas limitée aux modes particu- liers de réalisation qui viennent d'tre décrits, mais bien au contraire englobe toute variante entrant dans le cadre de l'invention tel que défini par les revendica- tions.

En particulier, bien que l'on ait illustré les rotors comme étant naturellement rappelés vers une posi- tion d'équilibre par fermeture du flux des régions magné- tiquement polarisées dans le noyau, on pourra prévoir des rotors mécaniquement solidaires du noyau via un axe de rotation ou un ressort de centrage.

Bien que l'on ait illustré des parties mobiles comme étant des rotors parfaitement circulaires, les par- ties mobiles pourront prendre toute autre forme, en veillant cependant à minimiser tout mouvement pulsé d'air engendré par la rotation alternative de la partie mobile susceptible de donner naissance à une onde sonore.

Bien que l'on ait illustré des machines compor-

tant des membranes associées à un moteur électromagnéti- que et fonctionnant en pompe, il est évident que l'invention couvre un fonctionnement inverse de ces ma- chines lors duquel la membrane est mise en vibration par passage forcé d'un fluide, la vibration de la membrane entraînant des oscillations alternées du ou des rotors qui génèrent dans la ou les bobines un courant alterna- tif.' Bien que l'on ait indiqué que la ou les parties mobiles comprennent des régions magnétiquement polarisées constituées de secteurs aimantés ou de tronçons de bar- reau aimanté, chacune des régions magnétiquement polari- sées pourra tre remplacée de façon strictement équiva- lente par un bobinage de fil conducteur dont l'axe s'étend perpendiculairement aux faces de la partie mo- bile, le bobinage étant alimenté en courant continu via des contacts tournants ou encore des fils souples.

Il est évident que l'on pourra inverser le rôle de la partie fixe et de la partie mobile, par exemple en remplaçant le noyau par un aimant permanent et en pré- voyant dans la partie mobile des bobinages alimentés en courant alternatif.