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Perfectionnements aux appareils électromagnétiques
Cette invention se rapporte aux appareils électromagné- tiques et particulièrement à ceux du type à induit et champ magnétique- compound, propres à actionner des commutateurs électriques, des vannes à vapeur, à air, à eau ou à gaz et leurs équivalents, et elle a pour objet un appareil de cons- truction simple et de fabrication peu coûteuse, de disposition condensée et de fonctionnement sûr, qui fonctionne à la fois en avant et en arrière, évitant ainsi l'emploi de ressorts, de leviers, de contrepoids, ou de dispositifs de rappel analogues, et dans lequel le courant ne passe que pendant la période de
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mouvement de l'induit et/ou de 1'inducteur
Suivant cette invention l'appareil comprend essentielle- ment un aimant de champ magnétique,
un induit coopérant avec cet aimant, l'un de ces éléments étant animé d'un mouvement de rotation par rapport à l'autre, des arrêts pour limiter le déplacement de l1 élément tournant, une bobine bifurquée enroulée sur l'un de ces éléments, un collecteur susceptible de se déplacer à l'unisson avec l'élément tournant et desti- né à contrôler les circuits passant par la bobine bifurquée et par la bobine de l'aimant de champ si celui-ci est du type électromagnétique, des balais coopérant avec ce collec- teur et un dispositif pour fermer le circuit passant par le collecteur et ses-balais.
Dans le dessin annexé qui représente cette invention :
Fig. 1 montre schématiquement l'appareil pourvu d'un induit plat en double té.
Fig 2 montre schématiquement une forme modifiée d'in- duit et d'aimant de champ.
Fig 3 représente une commande de soupape au moyen de l'appareil électromagnétique qui fait l'objet de cette inven- tion.
Fig. 4 est une élévation de face de l'appareil arrangé pour actionner un commutateur électrique, le couvercle de la boîte de l'appareil étant enlevé.
Fig. 5 en est une vue en élévation derrière, et
Fig. 6.est une élévation de côté.
En se référant à la Fig. 1, 1 désigne un électro-aimante 2' l'induit correspondant muni de pièces polaires 3 et 4,5 et 6 les segments de collecteur montés sur l'arbre de l'in- duit 2 et tournant avec celui-ci, et 7 un commutateur coopé- rant avecdeux contacts 8 et 9 de même polarité électrique -
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et servant à fermer le circuit passant par les deux balais fixes 10 et 11, l'enroulement induit 12 et les bobines de champ 13 et 14.
L'induit 2 qui peut être de forme rectangulaire ou autre est enroulé de telle manière qu'il peut être excité alterna- tivement dans deux parties séparées, c'est-à-dire qu'il est constitué d'une seule bobine ayant une dérivation commune 15 disposée en un point intermédiaire entre les deux extrémités de la bobine, les extrémités libres de oette bobine étant raccordées aux deux segments 5 et 6 du collecteur, ménageant ainsi au courant des parcours alternatifs à travers l'enrou- lement d'induit.
Les segments 5 et 6 du collecteur sont dis- posés de telle manière que les balais 10 et 11 avec lesquels ils coopèrent ne se trouvent pas simultanément en contact avec ces segments lorsque l'induit est au repos, et ne se trouvent que momentanément en contact simultané lorsqu'ils se déplacent d'une position à l'autre, mais comme un seul balai est en action à un moment déterminé, aucun courant ne peut passer à travers l'autre circuit. Les bobines 13 et 14 de l'aimant de champ sont enroulées sur l'électro-aimant 1 de la manière usuelle, mais l'extrémité libre de la bobine
13 est reliée à l'enroulement induit au point de dérivation
15 tandis que l'extrémité libre de la bobine 14 est raccordée à la source de courant 16.
Au lieu d'enrouler les bobines 13 et 14 sur les branches de l'aimant, comme c'est représenté, on peut les disposer sous forme de bobine unique enroulée sur la traverse qui relie les deux branches, comme le montrent les Figs. 3, 4 et 6. Les balais 10 et 11, qui sont alternati- vement en contact avec les segments 5 et 6 du collecteur, sont reliés alternativement par l'intermédiaire du commutateur 7 à l'autre conducteur de la source de courant.
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si le circuit est fermé entre la source de courant 16, le commutateur 7, le contact 8 ou 9, et le balai 10 ou il qui se trouve au moment considéré en contact avec le segment 5. ou 6, le courant circule à travers ce balais et ce segmenta puis dans l'un ou l'autre des enroulements bifurquée de 1'i duit pour arriver au point de dérivation 15 et- de là aux en- roulements de champ d'où. il retourne à la source de courant.
Le passage de ce courant a pour effet d'exciter 1* induit de manière que son action soit momentanément en opposition avec le champ inducteur ce qui provoque le déplacement de l'induit suivant un angle de 90 approximativement ou un angle plus petit, selon les besoins de l'appareil qu'il s'agit de comman- der, et le mouvement de rotation partiel communiqué à l'ar- bre, ou commutateur ou à la came, est utilisé pour actionner ou contrôler un autre mécanisme qui y est relié.
Ce mouvement du collecteur a pour effet de rompre le contact entre le ba- lai et le segment de collecteur avant que Isolément tournant de l'appareil ne s'arrête, et en même temps d'amener en con- tact le balai et le segment de collecteur opposés, de maniè- re à placer l'appareil dans la position voulue pour le mou- vement en sens inverse., si le commutateur 7 est alors amené en contact avec l'autre plot, l'élément rotatif tourne dans le sens opposé.
L'électro-aimant et le collecteur sont de préférence construits et disposés de telle manière que les aimants "soulfflent" automatiquement tout arc qui pourrait se produire entre les segments et les balais du collecteur, ou entre les plots du commutateur lorsque 1'appareil est employé pour ac- tionner un commutateur.
Des arrêts appropriés empêchent l'arbre de tourner d'un angle supérieur à 90 , de sorte que l'induit ne peut prendre une -position neutre.
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L'appareil ci-dessus décrit peut être actionné à l'aide d'u dispositif thermostatique ou autre dispositif automati- ,¯ .. que ou mécanique ou bien à la main, mais quel que soit le dispositif utilisé, il doit être employé comme moyen d'établir les circuits suivant les parcours alternatifs de la bobine bifurquée.
En vue d*augmenter le couple de démarrage et par consé- quent la rapidité diction du dispositif, le champ magnéti- que cré par Isolément tournant lorsque le circuit est fermé peut être rendu moins stable en munissant cet élément d'un pôle intermédiaire situé à égale distance entre ses pôles, comme c'est indiqué en 17 sur la Fig. 1, par exemple sur 1* induit 2.
Quant au fonctionnement, si l'on suppose que les organes se trouvent dans la position représentée sur la Fig. 1, que le commutateur 7 est un thermostat commandé par les variations de température et que par suite d'une augmentation de tempé- rature ce thermostat ferme le circuit par le plot 8 relié au balai 10, le courant qui circule à travers l'une des subdi- visions de la bobine 12 de l'induit, excite celui-ci et dé- termine la polarité magnétique des deux pôles 3 et 4 ;
lapo- larité du pôle auxiliaire 17 est la même que celle du pôle
4 et la polarité résultante du pôle 4 et du pote auxiliaire
17 est située en un point entre le pôle 4 et le pôle auxi- liaire 17, ce qui fait que l'instabilité du système magnéti- que est augmentée, donnant lieu à un couple de démarrage plus élevé et par conséquent à un accroissement de la rapidité daction. Le segment 5 est amené hors de contact d'avec le balai 10, rompant ainsi le circuit et établissant le contact des segments 6 du collecteur avec le balai 11, de manière que
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l'appareil soit ramené dans la position voulue pour le focm tionnement en sens inverse.
La forme de construction préférée de l'invention est représentée sur la Fig. 2 dans laquelle l'aimant de champ 1 et l'induit 2 sont formés de plaques de fer laminées, de la manière connue; l'induit est pourvu d'un pôle auxiliaire 17, l'enroulement d'induit 12, dans ce cas, étant bobiné sur ce dernier dans les rainures 18 ménagées entre les pôles 3 et 4 et le pôle auxiliaire 17. Les extrémités libres de l'enrou- lement d'induit sont comme précédemment reliées aux segments 5 et 6 et l'extrémité libre de l'enroulement inducteur est reliée au point de dérivation 15 de l'enroulement d'induit 12.
Les organes occupant les positions représentées sur la Fig.2 le cycle des opérations est semblable à celui décrit ci-dessus avec référence à la Fig. 1, et si l'on suppose que le courant électrique passe par le segment 5 du collecteur'et l'une des dérivations de l'enroulement Induit 12, et de là par le point de dérivation 15 aux bobines de champ 13 et 14, les polarités magnétiques relatives des aimants ainsi excités s'établiront comme c'est indiqué par les lettres "N" et "S" Dans ce mode de construction le couple de démarrage peut être encore aug- menté en disposant l'induit par rapport à l'inducteur de telle façon que l'entrefer de l'induit varie de largeur dans le sens radial, comme c'est représenté sur la Fig..2.
On peut obtenir ce résultat en donnant au rayon de courbure la même longueur ou à peu près la même longueur aux extrémités des pôles de l'aimant de champ et à la périphérie des pôles de l'induit, mais en disposant d'axe d'oscillation de l'in- duit excentriquement par rapport au centre de courbure des pôles de l'aimant de champ.
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Si l'on désire obtenir un couple de démarrage plus puis- sant dans un sens que dans l'autre, on peut aménager la bo- bine de l'induit de façon à introduire une résistance dans l'une de ses dérivations, cette résistance pouvant être cons- tituée par un élément distinct disposé à l'extérieur de la bobine d'induit, ou pouvant être solidaire de celle-ci, par exemple, au lieu d'employer un conducteur de cuivre sur toute la longueur de la bobine, une partie de la bobine constituant l*une des routes offertes au passage du courant peut être en cuivre et le reste de la bobine, formant l'autre route, peut être en une matière ayant un coefficient de résistance plus élevé que le cuivre.
On verra qu'une modification de l'appareil peut être réalisée, en employant comme organe mobile un système d'ai- mant de champ tournant excité pat un solénofde présentant une dérivation en son milieu ou près de son milieu, en combinai- son avec un induit fixe. suivant une autre forme d'exécution, l'électro-aimant peut être remplacé par un aimant permanent, l'enroulement sur 1'induit étant effectué comme sur la Fig. 1, ou bien l'aimant de champ peut être constitué par un électro-aimant, dont la bobine excitatrice présente une dérivation en son milieu ou près de son milieu et l'induit peut être un aimant permanent.
L'application de l'appareil qui' fait l'objet de cette invention à la commande d'une soupape est représentée schéma- tiquement sur la Fig. 3 dans laquelle 2 représente l'induit, de forme approximativement circulaire, pourvu sur sa périphé- rie d'une come 19 suceptble d'agir sur un galet 20 porté à
1 extrémité d'une tige 21 dont l'autre extrémité est pourvue d'une vis de réglage 22. La tige 21 est destinée à actionner un levier 23 articulé en 24 et nunui 'dune bielle 25 relle 25 relié à
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son autre extrémité à une soupape 26 montée dans une 'boîte 27.
L'induit 2 est représenté dans sa positio médiane et se dé- place vers la droite dans le sens de la 'flèche. Si le mouve- ment se continue, la tige de came 21 et par conséquent la sou- pape 26 sont soulevées. Lorsque l'induit se meut.dans l'autre sens, la tige de came descend et la soupape se ferme. Le re- tour de la tige peut se faire sous l'action de la pesanteur ou d'un ressort qui peut être disposé de manière a agir soit sur la tige de came, soit sur le levier 21 ou sur tout autre organe désiré du mécanisme.
L'appareil de contrôle électro- magnétique peut être disposé dans une boîte convenable 28 qui peut également être pourvue d'un guide 29 pour la tige de came 21. si l'appareil est destiné à actionner un commutateur électrique, il peut être convenablement construit comme celui représenté sur les Figs. 4, 5 et 6, dans lequel le commutateur comprend deux lames de contact fixes 30 et 31 isolées lune -de l'autre, et une plaque de contact 32 montée sur l'induit à collecteur combiné 33 et susceptible d'établir un circuit entre les lames 30 et 31 de manière à envoyer le courant dans le dispositif en circuit avec celles-ci et à commander ce dispositif.
Dans cette construction, les arrêts limitant le mouvement oscillant de l'induit 33 sont formés par les extré- mités de la rainure 34, ménagée dans la boite 35 destinée a contenir l'appareil et dans laquelle se déplace une goupille 36 portée par l'induit, un léger ressort 37 étant utilisé pour retenir la gounille à l'extrémité de la rainure dans l'une ou l'autre position.