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Générateur électromagnétique de vibrations.
Pour la production des forces des vibrations magné- tiques on emploie de préférence des systèmes d'aimant compor- tant des surfaces d'entrefer de l'aimant et de l'armature op- posées, c'est-à-dir planes, perpendiculaires à la direction des vibrations parce que ces surfaces permettent une fabrica- tion simple et précise. La constitution en principe d'un semblable générateur de vibrations est représentée à la fig.1 On a désigné par 1 un,aimant comportant la bobine d'excita- tion 2, une armature 3 et un système de ressorts 4 qui accou- ple élastiquement les masses de l'aimant et de l'armature avec la masse utile 5 raccordée à celle-ci.
La bobine d'ai- mant 2 est alimentée par exemple par un réseau à courantal-
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ternatif par l'intermédiaire d'une soupape électrique 6 consistant en un tube redresseur ou en un redresseur sec.
L'alimentation, peut toutefois aussi se faire à partir d'un @ réseau à courant continu suivant le principe d'interruption.
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D'une manière générale la force d'attraction pro- duite par un système d'aimant est, comme on le sait, propor- tionnelle au produit du carré du courant électrique tra- versant le circuit magnétique et de la variation de la conduc- tibjlité magnétique du trajet du flux utile qui passe par l'entrefer de travail variable par suite du mouvement. Dans le cas des surfaces d'entrefer opposées ou mentionnées ci- dessus, on obtient par calcul ou par mesure une dépendance de la conductibilité magnétique par rapport à l'entrefer qui est d'ailleurs relativement plate dans la z8ne de la plus grande valeur de l'entrefer, mais présente pour de petites valeurs de l'entrefer une pente extrêmement abrupte, comme on peut le voir à la fige 2 à la courbe a.
Pour obtenir des rendements pratiquement utilisa- bles pour la transformation de puissance, il est nécessaire de placer la vibration dans une zône de ltentrefer dans la- quelle il y a une pente suffisante de la conductibilité. La commande de vibration est alors prévue seulement d'un côté, c'est-à-dire seulement dans un sens des vibrations, pour des rançons de simplicite de construction.
Pour une disposition suivant la fig. 1 on obtient une allure de la force d'attrac- tion K clam:: le temps à peu près suivant la fige 3, qui peut se remplacer approximativement par une force constante Kl et uneforce oscillante superposée K La force k1 a pour con- séquence un déportement unilatéral de la vibration résultante et cela. à partir de la position médiane, qui correspond à l'entrefer de repos @ o jusque dans la nouvelle posi- tion médiane correspondant à O Si C est la constante
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des ressorts de l'ensemble du système oscillant, ona ¯ o =o=o k1/c Toute la zone de vibration se déplace de cette grandeur dans la zone de plus petite valeur moyenne de l'entrefer.
Si alors la puissance électrique amenée s'élève et si on augmente le courant en partant de 0, par exemple par l'élévation progressive de la tension, la largeur de vibra- tion so indiquée à la fig. 2 augmente également et cela d'a- bord continûment avec l'augmentation de la puissance jusqu'à ce que la vibration parvienne dans la zône de plus petit en- trefer. Si la tension est encore élevée davantage, il se pro-. duit à partir d'une certaine largeur de vibration - sans changement du réglage électrique - une augmentation brusque de la largeur de vibration qui conduit à un choc de l'arma- ture contre les pôles d'aimant. On observe en même temps une diminution du courant absorbé.
A l'intérieur de cette zone critique de vibration qui s'étend approximativement de # = 0,5 # à #=o aucun réglagestablede la largeur de vibration n'est possible. La raison de ce comportement ins- table réside dans le fait que lors du passage de la vibration dans la z8ne de très petit entrefer, la force d'attraction augmente même en cas de diminution de courant, par suite de la montée rapide de la conductibilité magnétique, plus rapi- dement que la force de ressort opposée, qui est approximati- vement proportionnelle à l'écart de la position de repos.
Ces conditions sont représentées à la fig. 4 pour des forces statiques. km1, km2 et km3 représentent la force de traction ma gnétique pour trois valeurs du courant sous la dépendance de l'entrefer et Kf la force de ressort lors de lajustage du système vibratoire pour un entrefer de repos( . Avec km1 et km2 des positions d'équilibre stables # et # sont pos- sibles. si on produit par une action étrangère de force, une déviation jusqu'à ou #2 il se produit une attraction supplémentaire de l'armature jusqu' à l'aimant. Avec km3 en-
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cune position d'équilibre stable n'est plus possible.
Dans un electro-magnetique générateur de vibrations il se produit par suite de la mène corrélation l'état d'instabilité dès que la lar- geur de vibration se(voir fig. 2) avec le déplacment dépasse certaines valeurs dépendant du réglage électrique.
la zône qui permettrait par suite de la forte montée de la conductibilité une transformation de puissance avec un bon rendement ne peut donc pas être utilisée à cause de l'état de fonctionnement instable'! Une augmentation stable de la largeur de vibration est possible dans ces circonstances seu lement par le fait que la vibration est reportée dans son en- i semble dans la z8ne de grand entrefer, avec l'inconvénient d'une plus grande absorption de courant et d'un plus petit rendement, ou également par le fait que d'autres formes des surfaces de délimitation de l'entrefer sont employées qui permettent une allure différente en principe de la conducti- biilite la long du trajet.
Ce sont en particulier les formes dans lesquellse les surfaces d'entrefer de l'armature et de l'aimantglissent parallèlement ou obliquement l'une par rap- port 1- l'autre ou glissent l'une dans l'autre. Ces formes ont totuefois par rapport aux surfaces simplement opposées le grand inconvénient qu'elles exigent dans la production une précision notableemnt plus grande et de plus grandes dépenses.
Suivant la présente invention, la difficulté dé- ^.rite :le 'instabilite est éliminée par le fait que l'accrois- sement .le conductibilité pour de petites valeurs d'entrefer est diminuse par une saturation systématiquement accrune dans les parties appropriées du circuit magnétique du generateur de vibrations au peint que l'augmentation de la force d'attraction magnétique n'est pas plus grande que l'aug- montation de la force antagoniste du ressort du système vibra- tojre et que,
par conséquent la conductibilité prend approxima- tivement l''allure de la courbe b de la fig. 2. Tandis qu'au- trament on s'est efforcé de maintenir élevé le rendement de
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machines électriques en évitant une saturation élevée à l'ex- cès, dans le cas présent l'emploi d'une induction de l'ordre de grandeur de 20 à 25.000 Gauss est le moyen de permettre sans renoncer à la forme simple, en opposition, de l'entrefer, un fonctionnement stable du générateur de vibration et cela dans la zone d'un petit entrefer, c'est-à-dire avec un bon rendement.
L'effet de la saturation élevée se produit seule- ment en effet lorsqu'on s'approche de la valeur maxima, dans le temps, du flux magnétique, c'est-à-dire vers la fin de la course lorsqu'on s'approche de la valeur la plus petite de l'entrefer caractérisé à la fig. 2 = min mais pas encore pendant la partie restante de la course, de sorte que l'ac- croissement de conductibilité pratiquement non changée ici peut tre utilisé pleinement.
Si l'enroulement d'aimant du générateur de vibra- tions est raccordé à une tension fixe de reseau, le flux doit atteindre pour un nombre de spires donné une fréquence donnée une valeur maxima déterminée pour établir l'équilibre de ten- sion et cela indépendamment de la valeur possédée par la con- ductibilité d'ensemble du circuit magnétique dans une position quelconque de l'armature car pour la grandeur delaforce d'attraction, seule est déterminante la partie du flux pas- sant par l'entrefer de travail dans l'armature, c'est-à-dire le flux utile.
Pour éviter une augmentation inutile du cou- rant absorbé, on obtient une autre conformation de l'idée de l'invention par le fait que seule l'armature est fortement saturée, de sorte que de ce fait l'accroissement du flux utile est limité et le couplage du flux d'ensemble nécessaire pour l'équilibre de tension se produit par l'augmentation du flux de dispersion. Pour obtenir l'effet poursuivi de façon aussi marquée que possible, il est à recommander de ne pas abaisser la conductibilité de dispersion du système d'aimant jusqu'à une valeur minima qui serait autrement digne d'être poursuivie
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mais de l'égaler à un rapport déterminé en corrélation avec la conductibilité du flux utile.
Il peut, par exemple, être avantageux, pour cette égalisation, de la conductibilité de dispersion, de prévoir une élévation supplémentaire par le placement de tôles dites de dispersion. Il en résulte toute- fois une diminution du facteur de puissance qui est sans im- portance en comparaison de l'avantage du fonctionnement stable.
Un autre avantage s'obtient par le fait que suivant la présente invention, l'armature est faite en tôle de dynamo fortoment alliée au moyen d'éléments supplémentaires. On ob- tient ainsi un recourbement plus net de la courbe de magnéti- .33 tien du circuit du flun utile et en même temps une diminu- tion des pertes magnétiques dans l'armature fortement saturée.
l corps d'aimantlui-même estfabriqué cependant avantageu- sement en '.de de dynamo de sorte que l'augmentation du flux de dispersion n'est -cas limitée par une saturation se produi- sant trop tôt Outre l'élimination de l'instabilité, la pré- serto invention a pour conséquence une amélioration des pro- prietes de fonctionnemt de générateurs électromagnétiques de vibrations en ce sens que des inégalités de l'entrefer, pro- verent de défauts de fabrication, ne peuvent plus agir aussi fortement dans le sens d'une répartition inégale de la force d'attraction d'ensemble dans la surface d'entrefer,
comme ce serait possible sans étrangle'ment de l'accroissement de con- ductibilite
Bien que la conformation du système d'aimant d,e gé- nerateurs électromagnétiques de vibrations, suivant la pré- cente inventin ait d'abord pour but d'obtenir moyennant l'emploi des surfaces d'entrefer opposées fabricables le plus simplament, un fonctionement stable danstoute la zone de vibration, elle est applicable avec le même avantage à d'au- tres forces de surfaccc quelconques de l'entrefer qui ont pour conséquence pour de petites valeurs d'entrefer un accorisse-
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ment trop rapide de la conductibilité et par conséquent des zones de vibration instables.
Le danger de l'instabilité est naturellement parti- culièrement grand dans le cas de l'accroissement de vibration agissant d'un côté à cause du déplacement vers un côté de la position médiane de vibration. Mais également dans le cas de commande agissant des deux côtés, c'est-à-dire dans les deux sans de vibration, un comportement instable est possible lors- qu'on veut utiliser les zones de petitentrefer pour des rai- sons expliquées ci-avant. Dans ce cas également, la conforma- tion suivant la présente invention est applicable avec le même effet.
Revend, testions.
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I/ Générateur électromagnétique de vibrations, par exemple'pour la commande de chenaux de transport, de cribles à secousses et d'autres appareils comportant des masses oscil- lantes accouplées par un système de ressort, caractérisé en ce que le nombre de spires des bobines d'aimant, les sections transversales des différentes parties du circuit magnétique et la 'tension sont choisis de telle façon l'un par rapport à l'autre que par la production d'une forte saturation lors de la croissance du flux d'ensemble à sa valeur maxima dans le temps, l'accroissement de la conductibilité magnétique du tra- jet du flux utile, accroissement qui est déterminant pour la force d'attraction magnétique est fortement étranglé lorsqu'on approche de la' valeur minima de l'entrefer de travail.