<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
$ààV1T D'IyV$yt$QL "Système de transmission du mouvement à distance"
La présente invention a trait à une méthode et des moyens pour reproduire le mouvement, et plus particulièrement à une méthode et des moyens pour reproduire le mouvement à distance.
L'invention s'applique tout particulièrement à l'indication à distance, c'est-à-dire à la transmission à distance des indications d'un appareil de mesure, mais elle peut etre également employée pour la commande à distance de tout objet désiré.
En conséquence, un des buts de la présente invention est de fournir de nouveaux moyens pour reproduire à distance le mouvement et plus particulièrement le mouvement angulaire.
Un autre but de l'invention est de fournir un nouveau système de commande à distance qui permette à un objet plaeé en un point déterminé, d'être commandé à distance à partir d'un autre point éloigné du premier.
<Desc/Clms Page number 2>
Un autre but de l'invention est encore de fournir un nouveau système d'indication ou de mesure à distance, c'est-àdire un système dans lequel le mouvement d'un organe ou d'un appareil de mesure se trouvant en un point donné est transmis à distance et reproduit en un point éloigné au moyen d'un indicateur approprié.
Avec ces buts en vue, l'invention fournit un nouveau système électrique de transmission à distance de mouvement, comportant deux dispositifs électro-magnétiques identiq es, dont un est utilisé connue transmetteur et l'autre comme récepteur, et dont chacun comprend un stator et un rotor n'ayant pas de balais, de bagues de frottement ou de commutateur d'aucune sorte , ce qui lait que le système proposé à un couple de résistance mécanique réduit au minimum possible.
Le fonctionnement du système est basé sur la méthode formant l'objet de la présente invention et qui est caractérisée par les mesures suivantes: on produit un ourant auternatll d'excitation de fréquence fondamentale, on établit dans un circuit magnétique, placé au point de départ de la commande, un flux unidirectionnel dont on déplace angulairement la direction ou 1 'axe suivant le mouvenient à transmettre à distance, on su#erpose sur ce flux unidirectionnel un flux <er- natif produit par ledit courant d'excitation de fréquence fandamentale, afin de produire des variations périodiques de la réluctance dudit circuit magnétique,
et par la suite des va- riations périodiques dudit flux unidirectionnel qu'on utilise pour produire un courant alternatif qui est une deuxième harmonique dudit courant d'excitation, on transmet ce courant de deuxième harmonique au point où le mouvement doit être reproduit et on Inutilisé en ce point pour produire un flux alter- -natif de fréquence correspondante, dans un circuit magnétique
<Desc/Clms Page number 3>
prévu en ce point, on superpose sur ce flux alternatif un autre flux alternatif produit par un courant alternatif d'excitation de même fréquence fondamentale qu'au point de départ pour ±lire varier d'une façon périodique la réluctance de ce dernier circuit magnétique,
ce qui fpit que le flux alternatif produit par ledit courant de fréquence harmonique de deuxième ordre par rapport à la fréquence du courant d'excitation se trouve rectifié pour donner lieu à un flux pulsatoire unidirectionnel de valeur moyenne telle qu'il fournit un champ unidirectionnel de direction correspondant à celle du flux unidirectionnel au point de départ de la commande et qu'on fait réagir sur un autre champ unidirectionnel de position angulaire variable pour produire au point de réception un couple amenant ce dernier champ à reproduire par son axe le mouvement du dispositif de commande
L'invention est caractérisée également par la méthode d'indication à distance de la mesure d'un facteur ou d'une grandeur déteminée par un appareil de mesure et qui comprend des me- sures suivantes :
dispose un circuit magnétique près de l'ap- pareil de mesure et un circuit magnétique identique au point se trouvant à distance on amène un courant alternatif d'excitation de fréquence fondamentale aux deux circuits magnétiques, on établit un champ magnétique unidirectionnel pour produire un flux unidirectionnel dans le circuit magnétique de l'appareil de mesure, on fait déplacer angulairement la direction de ce flux unidirectionnel suivant le sens et la grandeur des changements de facteur mesuré, on superpose sur ledit fluxunidirectionnel, au moyen dudit courant d'excitation de fréquence fondamentale, un flux alternatif pour saturer périodiquement ledit circuit magnétique, afin de produire des variations périodiques dudit flux unidirectionnel qu'on utilise pour produire un courant alternatif qui est une deuxième harmonique dudit courant d'excitation,
on trnasmet ce e urant alternatif de deuxième harmonique
<Desc/Clms Page number 4>
au point où l'indication doit être reproduite et on l'utilise en ce point pour produire un flux alternatif de fréquence correspondante dans le circuit magnéto prévu en ce gint, on superpose sur ce flux alternatif un autre flux alternatif qu'on produit par un courant alternatif d'excitation de même fréquence fondamentale pour saturer périodiquement ledit circuit magnétique,
ce qui a pour résultat que ledit flux alternatif de fréquence correspondent à la deuxième harmonique du courant d'excitation se trouve rectifié pour donner lieu à un flux pulsatoire unidirectionnel de direction ou d'axe correspondant à celui du flux unidirectionnel commandé par l'appareil de mesure au point de départ et qu'on fait réagir sur un autre champ unidirectionnel pour reproduire en ce point éloigné le mouvement du dit appareil de mesure et l'indiquer au moyen d'un indica- teur entraîné mécaniquement en fonction de ce mouvement.
L'invention est d'autre part caractérisée par une nouvelle combinaison comprenant un appreil de mesure placé en un point donné, dn indicateur placé en un point éloigné du premier, un enroulement stator polyphasé près de l'appareil de mesure, un enroulement stator monophasé associé avec ledit enroulement poly phase, un enroulement stator polyphasé similaire au premier, placé au point éloigné et relié électriquement à ce premier enroulement, un enroulement stator monophasé associé avec ce deuxième enroulement polyphasé, une source de courant alternatif pour exciter un desenroulements du coté de l'appareil de mesure et un enroulement correspondant du coté de l'indicateur,
un aimant tournant à pelés ou aimant permanent en relation inductiv avec les enroulements du coté de l'appareil de mesure et ayant une connexion d'entraînement avec ledit appareil de mesure et un aimant tournent à pèles, similaire su premier en relation inductive avec les enroulements du coté de l'indicateur et
<Desc/Clms Page number 5>
ayant une connexion d'entrainement avec ledit indicateur pour actionner ce dernier en fonction de la réaction entre le champ dudit aimant et le champ produit par lesdits enroulements.
Finalement l'invention est caractérisée par la réalisation d'un nouveau dispositif elctro-magnétique pouvant s'employer comme transmetteur ou comme récepteur et destiné à constituer, par la connexion avec un dispositif identique fonctionnant comme récepteur ou transmetteur, un système de transmission de nouvement à distance, ce dispositif comprenant un stator ayant un enroulement polyphasé et un enroulement monophasé dont l'un est excité par un courant alternatif, et un aimant tournant à pôles se trouvant en relation magnétique avec lesdits enroulements.
Les buts et caractéristiques ci-dessus, ainsi que d'autres apparaîtront clairement de la description suivante et des dessins y annexés montrant une forme de réalisation de l'invention. Il est bien entendu cependant que ces dessins ne sont donnés qu'à titre d'exemple nullement limitatif.
Sur les dessins, où les mêmes références se rapportent aux mêmes parties sur lesdifférentes figures:
Figure I représente d'une façon plus ou moins schématique une forme de réalisation de l'appareil suivant l'invention, appliqué à la transmission à distance des indications d'un appareil de mesure.
Figure 2 est une vue schématique d'une partie de l'appareil transmetteur montré sur la figure I ;
Figure 3 est une vue schématique d'une partie correspondante de l'appareil récepteur montré sur la figure I.
Figure 4 est un diagramme explicatif montrant la relation entre les flux magnétiques ,lesvoltages et lescourants dans le transmetteur;
Figure 5 est un diagramme explicatif montrant la relation entre
<Desc/Clms Page number 6>
les flux magnétiques et les courants dans le récepteur;
Figure 6 est un diagramme explicatif montrant la relation entre les voltages dans les enroulements triphasés du transmetteur et du récepteur;
Figure 7 montre la courbe de magnétisation du noyau du transmetteur.
On se reportera maintenant aux dessins et plus partie librement à la figure I. Le nouvel appareil qui permet de mettre en oeuvre la méthode nouvelle objet de l'intention comprend , dans le mode de réalisation représenté, un tronametteur 8 et un récepteur 9 placé à une certaine distance du transmetteur, auquel il est connecté électriquement d'une façon qusera exposée plus complètement par la suite.
Comme représenté ,le transmetteur comporte un stator 10 en forme de bague ou d'anneau de substance magnétique de haute perméabilité telle par exemple que du "Peralley" ce stator constitue un noyau qui présente des pièces polaire? dirigée, vers l'intérieur de l'anneau et disposées dans le cas présent à 120 les unes des autres. Sur la partie annulaire du noyau dudit stator 10 est monté .un enroulement monophasé 14, enroulé sur les parties du noyau comprises entre chaque paire de pièces polaires adjacentes. Trois enroulements 15, 16 et 17 sont montés respectivement sur les pièces polaire* II, 12 et 13 dudit noyau du stator 10 et sont connectés en triphasé au point de jonction 18 pour réaliser un montage (triphasé) en étoile.
Le récepteur qui est à une certaine distance du transmetteur et qui est identique à ce dernier, comprend de même un stator en forme d'anneau ou de bagne de substance magnétique de haute perméabilité, telle que du "Permalley"; qui constitue un noyau présentant une série de pièces polaires 20, 21, 22 dirigées vers l'intérieur de l'anneau et disposées à 1200 les unes des autres comme dans le cas du transmetteur. Sur la partie annulaire du
<Desc/Clms Page number 7>
du noyau dudit stator 19 est monté un enroulement monophasé 23 qui est enroulé sur les parties dudit noyau 19 comprises entre les pièces polaires adjacentes.
Trois enroulements 24, 25 et 26 sont montés respectivement sur les pièces polaires 20, 21 et 22 du noyau du stator 19, et sont connectés en triphasé au point de jonction 27 pour réaliser un montage triphasé en étoile analogue au montage des trois enroulements 15, 16 et I? du transmetteur.
Les extrémités des trois enroulements triphasés 15, 16 et 17 du stator 10 du transmetteur sont connectés respectivement aux extrémités de l'enroulement triphasé 24, 25 et 26 du stator 19 du récepteur, au moyen des conducteurs 27, 28 et 29 , tandis que l'enroulement monophasé 14 monté sur le noyau 10 du transmetteur est connecté à l'enroulement monophasé correspondant 23 du noyau 19 du récepteur au moyen des conducteurs 30 et 31; ces enroulements 14 et 23 sont tous les deux excités par un courant alternatif approprié, de fréquence r, fourni par une source convenable 32, qui est reliée aux conducteurs 30 et 31 par les conducteur* 33 et 34.
La source de courant alternatif 32 peut être un générateur de courant alternatif, tel qu'un alternateur ou un tube à vide, par exemple.
Un rotor 35 constitué par un organe magnétique de polarité fixe, tel que par exemple un aimant permanent rotatif ayant des pôles nord et sud désignés par N et S, et produisant un champ magnétique unidirectionnel, est monté à l'intérieur du noyau 10 du stator du transmetteur, concentriquement avec ce noyau et coopère avec les pièces polaires II, 12 et 13 de celui-ci. Le rotor magnétique 35 a, dans le présent exemple, la forme d'un disque dont la moitié supérieure constitue un pole Nord et la moitié inférieure un pôle Sud.
Le récepteur comporte de même un rotor 36, identique au rota
<Desc/Clms Page number 8>
35 du transmetteur, et monté à l'intérieur du noyau 19 du stator du récepteur; ce rotor coopérant avec les pièces polaires 20, 21 et 22 dudit stator.
Des moyens sont prévus pour faire turner le rotor 35 en fonction du facteur qui doit^être mesuré et indiqué à distance par le récepteur d'une façon qui sera exposée plus complètement ci-après. Dans le cas présent ces moyens comportent un arbre de commande 37 dont une extrémité est reliée au rotor 35 et dont 1 'a utre extrémité porte un pignon qui engrène avec un secteur denté 39 pivotant en 40, ledit secteur étant relié à un instrument de mesure tel que, par exemple un soufflet où règne un certain vide ou anéroïde 41, par une tringlerie 42 et un levier 43. Il en résulte que lorsque l'anéroïde ou soufflet 41 se dilate ou se @@ ntracte,
le secteur denté 39 tourne autour de son pivot 40 et entraine le pignon de façon à faire tourner le rotor magnétique 35 d'un angle et dans un sens qui correspond à l'amplitude et au sens de déplacement du soufflet ou anéroïde 41.
Le rotor aimanté du récepteur est relié à un indicatu r 44 d'une façon appropriée quelconque, par exemple au moyen d'un arbre 45 dont une extrémité est reliée au rotor magnétique 36 et l'autre extrémité à une aign lle 46 qui coopère avec une échelle de 1'indicateur 44.
En se reportant maintenant à la figure 2, sur laquelle est représentée une partie du circuit magnétique du transmetteur montré sur la figure 1, on voit que l'enroulement monophasé 14 qui est excité à partir de la source 32, par un courant alternatif , crée dans la partie annulaire du stator 10 un flux 1 qui est d'abord dans le sens indiqué par la flèche , puis s 'inverse de sorte qu'une inversion périodique du flux à 1 se produit) à une fréquence correspondant à la fréquence f du cour. ant alternatif fourni par la source 32.
Quand le rotor magné-
<Desc/Clms Page number 9>
tique 35 se trouve dans la position montrée sur la figure 2, il dirige à travers la pièce polaire 11 et l'anneau 10 du stator un flux @ 2 dans le sens indiqué par les flèches, c'est- à-dire que le flux Ci 2 après avoir pénétré dans la pièce polaire
11, se divise en deux parties, l'une allant vers la gauche, et l'autre vers la droite comme indiqué sur la figure 2.
Le flux @ 1 produit par le courant alternatif de la source
32 varie de telle façon qu'il a une amplitude suffisante pour saturer lesdiverses parties de l'annesu 10 pendant une partie du cycle, comme montré sur la fig 7, c'est-à-dire quand 0) 1 et 0 2 sont de même sens.
La figure 4 des dessins montre les variations du courant d'excitation Il de fréquence fondamentale fourni par la source 32 à l'enroulement 14, ainsi que les variations des flux 0 1 et 0 2 qui varient avec les changements de la réluctance du circuit magnétique consitté parle noyau annulaire 10 du stator Par suite des variations du flux 0 2 une tendon E2 harmonique du second ordre par rapport au courant d'excitation Il prend naissance dans l'enroulement 15 monté autour de la pièce polaire 11.
De la même manière , des tensions harmonistes du second ordre par rapport audit courant prennent naissance dans les enroulements 16 et 17 qui sont montés respectivement autour des pièces polaire! 12 et 13.
Sur la figure 6 sont représentées les valeurs des tensions de chacune des phases du système triphasé constituées par la connexion en triphasé des enroulements 15, 16 et 17 au point de fonction 18, la tension de la phase comprise entre les enroulement 15 et 16 étant désignée par E1-2, la tension entre les enroulements 15 et 1.7 par Eg-3 et la tension de la phase entre les enroulements 15 et 17 par E1-3. Ces tensions haoniques du second ordre sont en phase et seule leur amplitude varie avec la position du rotor magnétique 35 par rapport aux pièces polaires 11, 12 et
<Desc/Clms Page number 10>
13 sur lesquelles sont montés respectivement les enroulements 15 , 16 et 17 .
Quand le rotor magnétique 36 du récepteur se trouve dans la même position que le rotor magnét qe 35, comme représenté sur la fig. 1, c'est-à-dire quand lesrotors 35 et 36 août en accord, la même action se produit dans le noyau 19 et les enroulements 24, 25 et 26 que dans le noyau 10 et lesenreulements 15, 16 et17 de sorte que des tensions harmoniques du second ordre par rapport au curant d'excftat on 11 prennent naissance dans les enroulements 24, 25 et 26 connectés en triphasé, ces tensions étant égales aux tensions harmoniques du second ordre produites dans les enroulements 15, 16 et 17 mais de sens contraire, de sorte qu'aucun courant ne passe dans les conducteurs 27, 28 et 29 par lesquels les enroulements 15,
16 et 17 sont reliés aux enroulements 24, 25 et 26 du récepteur.
Toutefois, si le rotor magnétique 35 est déplacé, les tensions induites dans les enroulements 15, 16 et 17 cessent d'être égales à celles des enroulements 24, 25 et 26 , et des courants d'échange prennent naissance dans les conducteurs 27, 28 et 29, ce qui détermine la création dans le récepteur d'un couple ame- nant le rotor magnétise 36 en accord avec le rotor magnétise 35 du transmetteur de la façon qui va être maintenant décrite se reportant à la figure 3.
Sur la figure 3 est représentée une partie du circuit magnétique du récepteur montré sur la figure 1, qui correspond à la partie du circuit magnétiquedu transmetteur décrite précédemment en se référant à le figure 2, à cela près que le rotor magnétique 36 se trouve maintenant dans une poaitaon différente de celle du rotor magnétique 35 du transmetteur, le déplacement relatif entre les deux rotors ayant été déterminé par exemple en faisant tourner le rotor magnétique 35 du transmette
<Desc/Clms Page number 11>
teur d'un certain angle, de façon à le décaler par rapport au rotor magnétique 36 du récepteur, Ainsi, dans la position du rotor magnétique 36 vaprésenté sur la figure 3,
auen flux n'est envoyé par ledit rotor dans la pièce polaire 20 et par conséquent aucune tension n'est induite dans l'enroulement 20 pour équilibrer la tension qui y est envoyée par l'enroulement correspondant 15 du transmetteur. Par suite, un courant 12 de fréquence harmo- nique du second ordre par rapport au courant Il passe dans l'enroulement 24 et fait naître dans la pièce polaire 20 et le noyau annulaire du stator du récepteur un flux @ 2. L'enroulement 23 étant alicenté par le courant alternatif 11 de fréquence fondamentale produit un flux (9 1 qui sature diverses parties du noyau 19 pendant une fraction du cyle.
Sur la figure 5 sont représentés le courant d'excitation 11 de fréquence fondamentale, le flux @ 1 et le flux @ 2 produit par le courant harmonique du second ordre 12. Il est à noter que durant la moitié de chacun des cycles du courant harmonique du second ordre 12, le noyau annulaire 19 est saturé du flux @ 2 peut passer, ma is que pendant l' au tre moi ti é du cyd. e du courant harmonise du second ordre 12 le noyau 19 n'est pas saturé.et qu'une fraction importante du flux @ 2 peut passer. Il en résulte que la valeur moyenne du flux (9 2 dans le noyau 19 du stator du récepteur n'est pas nulle, mais est positive comme indiqué par la ligne pointillée sur la figure 5.
Ce flux @ 2 détermine la création d'un pôle Sud dans la pièce polaire 20 conme indiqué en S sur la figure 3 . Ce pèle Sud attire donc le pôle Nord du rotor magnétise 36 ce qui donne naissance à un couple qui amène le rotor magnétique 36 dans la position où il est en accord avec le rotor magnétique 35 du transmetteur.
De ce qui précède, il résulte que si le rotor magnétique 35 du transmetteur (figure 1) est entrainé par l'arbre 37 en fonction de l'expansion ou de la contraction de l'anéroïde 41, des courants har-
<Desc/Clms Page number 12>
moniques du second ordre par rapport au courant d'excita,tion 11 s'établissent entre les enroulements 15, 16 et 17 du trans metteur et les enroulements 24, 25 et 26 du récepteur respectivement et ces courants donnent naissance dans le noyau 19 à un flux pulsatoire unidirectionnel, la valeur moyenne de ce flux étant telle que le champ produit soit unidirectionnel, le sens de ce champ correspondant à celui du champ unidirectionne du rotor magnétique 35 du transmetteur quand il a été déplacé.
Ce champ réagissent sur le champ du rotor magnétique 36 du récepteur détermine la rotation de ce rotor magnétise e et cette rotation sera. communiquée à l'index 46 de l'indicateur 44 par l'arbre 45. L'indication de l'index 46 par rapport à l'échelle 47 correspond à la grandeur mesurée par l'anéroïde 41 et trans mise par le transmetteur 8.
En résumé la méthode suivent l'invention est mise en oeuvre par l'appareil décrit ci-dessus de la façon suivante: le cour ant alternatif d'excitation 11 de fréquence fondamentale f est fourni par la source 32 tandis) que le rotor magnétique 35 produit dans le circuit magnétique constitué par le noyau 10 du transmetteur un flux unidirectionnel. La direction ou l'axe dudit flux unidirectionnel 0 2 étant fixe par rapport au rotor, tourne avec celui-ci et est ainsi déplacé angulairement autour de l'axe dudit rotor lorsque celui-ci est actionné suivant l'expansion ou la contraction de l'anéroïde 41.
Sur ce flux unidirectionnel 0 2 produit dans le noyau 10 par le rotor magnétique 35 est superposé un flux alternatif @ 1. produit par le courant alternatif d'excitation 11 fourni par la source 32 à l'enroulement 14, et qui fait varier périodiquement la réluctance du circuit magnétique en l'o@eurence par la saturation périodique dudit circuit et impose ainsi une variation périodique eu flux uni-directionnel produit par
<Desc/Clms Page number 13>
une variation périodique au flux unidirectionnel produit par le rotor magnétique 35.
Par suite de la variation périodique du flux uni-directionnel 2 un ccurant alternatif 12 qui est une deuxième harmonique du courant d'excitation 11 traversant l'enroulement 14, est induit dans chaen des enroulements 15, 16 et 17. Ces courants d'harmonique de second ordre 12 sont trans.
mis au récepteur 9 placé à distance et produisent dans le circuit magnétique de celui-ci constitué par le noyau 19, des flux alternatifs sur lesquels vient se superposer le flux alter natif de fréquence fondamentale produit par l'enroulement 23 a- limenté par la source 32, ce qui a pour résultat que les flux alternatifs de l'harmonique de second ordre produitspar les enroulements 24, 25 et 26 se trouvent rectifiés pour donner lieu à flux pulsatoire uni-directionnel dont la valeur moyenne est telle qu'il produit un champ uni-directionnel de l'axe ou de direction correspondant à celle du flux uni-directionnel produit par le rotor magnétique 35 du transmetteur dans la position où ce rotor a été déplacé sous l'action de l'anéroi 4I (comme représenté sur la figure 3).
Ce champ uni-directionnel réagissant avec le champ uni-directionnel du rotor magnétique 36 donne lieu à un couple provoquant la rotation dudit rotor magnétique 36, et par vonséquent l'entraînement de l'aiguille indicatrice 46 devant l'échelle 47 de l'indicateur 44.
Comme indiqué précédemment , l'indicateur 44 n'est donné qu'à titre d'exemple et peut être remplacé par tout objet que l'on voudrait commander à distance à partir d'un point de tension où serait placé le transmetteur. Par exemple, on peut concervoir à la place de l'indicateur 44 une tourelle de mitrailleuse qui serait commandée à distance par l'intermédiaire du transmetteur actionné à la main ou, en d'autres termes, la rotation du rotor magnétique 35 actionné à la main d'un trans-
<Desc/Clms Page number 14>
metteur tel que 8 peut servir pour actionner à distance par l'intermédiaire d'un récepteur tel que 9, la positon angulaire d'une tourelle de mitrailleuse ou, en général, d'un support d'arme à feu.
De ce qui précède) il ressert ainsi que l'invention fournit une nouvelle méthode et des nouveaux moyens pour transmettre ou reproduire à distance des mouvements angulaires ainsi qu'un nouveau système de mesure et d'indication à distance de tout facteur désiré.
L'invention fournit également unnouveau dispositif électro-magnétique pouvant s'employer indifféremment comme transmetteur ou comme récepteur, et destiné à constituer, par la liaison de deux de ces dispositifs, un système de trans- mission à distance de mouvements angulaires, ce dispositif comportant d'une part un stator muni d'un anroulement polyphasé et d'un enroulement monophasé, dont un est à exciter par une surce de courant alternatif, et d'autre part un rotor magnétique à pôles placé en relation magnétique avec les deux enroulements du stator.
Bien qu'une seule forme de l'invention ait élé décrite et représentée, divers modifications et changements dans la forme et la disposition relative desparties et des circuits, évidents à tout homme de l'art, pourront y être apportés sans sortir du domaine de la présente invention. Ainsi, par exemple , au lieu de trois pôles II, 12 et 13 et de trois enroulements 15, 16 et 17 utilisés dans le transmetteur, on pourrait employer quatre ou cinq pôles ou quatre ou cinq enroulements correspondants, étant bien entendu que le nombre correspondant de pôles et d'enroulements doit être prévu au récepteur.
<Desc / Clms Page number 1>
EMI1.1
$ ààV1T D'IyV $ yt $ QL "Remote motion transmission system"
The present invention relates to a method and means for reproducing the movement, and more particularly to a method and means for reproducing the movement at a distance.
The invention applies most particularly to remote indication, that is to say to the remote transmission of indications from a measuring device, but it can also be used for the remote control of any object. longed for.
Consequently, one of the aims of the present invention is to provide new means for remotely reproducing the movement and more particularly the angular movement.
Another object of the invention is to provide a new remote control system which allows an object placed at a determined point to be controlled remotely from another point remote from the first.
<Desc / Clms Page number 2>
Another object of the invention is also to provide a new remote indication or measurement system, that is to say a system in which the movement of a member or of a measuring device located at a point given is transmitted remotely and reproduced at a distant point by means of an appropriate indicator.
With these objects in view, the invention provides a new electrical system for remote transmission of movement, comprising two identiq es electro-magnetic devices, one of which is used as a transmitter and the other as a receiver, and each of which comprises a stator and a rotor having no brushes, friction rings or switch of any kind, which means that the proposed system has a mechanical resistance torque reduced to the minimum possible.
The operation of the system is based on the method forming the object of the present invention and which is characterized by the following measures: an auternatll excitation current of fundamental frequency is produced, it is established in a magnetic circuit, placed at the starting point control, a unidirectional flow of which the direction or axis is angularly displaced along the movement to be transmitted at a distance, an alternating flow is applied on this unidirectional flow produced by said excitation current of fandamental frequency, in order to to produce periodic variations in the reluctance of said magnetic circuit,
and following the periodic variations of said unidirectional flux which is used to produce an alternating current which is a second harmonic of said excitation current, this second harmonic current is transmitted to the point where the motion is to be reproduced and unused. at this point to produce an alternating -native flux of corresponding frequency, in a magnetic circuit
<Desc / Clms Page number 3>
provided at this point, we superimpose on this alternating flux another alternating flux produced by an alternating current of excitation of the same fundamental frequency as at the starting point in order to read vary periodically the reluctance of this last magnetic circuit,
which fpit that the alternating flux produced by said current of second order harmonic frequency with respect to the frequency of the excitation current is rectified to give rise to a unidirectional pulsating flow of average value such that it provides a unidirectional field of direction corresponding to that of the unidirectional flow at the starting point of the command and that reacts on another unidirectional field of variable angular position to produce at the point of reception a torque causing this latter field to reproduce the movement of the device by its axis control
The invention is also characterized by the method of remote indication of the measurement of a factor or a quantity determined by a measuring device and which comprises the following measurements:
has a magnetic circuit near the measuring device and a magnetic circuit identical to the point located at a distance one brings an alternating current of excitation of fundamental frequency to the two magnetic circuits, one establishes a unidirectional magnetic field to produce a flux unidirectional in the magnetic circuit of the measuring device, the direction of this unidirectional flux is moved angularly according to the direction and the magnitude of the changes in factor measured, it is superimposed on said unidirectional flux, by means of said excitation current of fundamental frequency , an alternating flux for periodically saturating said magnetic circuit, in order to produce periodic variations of said unidirectional flux which is used to produce an alternating current which is a second harmonic of said excitation current,
we transmit this alternating second harmonic urant
<Desc / Clms Page number 4>
at the point where the indication must be reproduced and it is used at this point to produce an alternating flux of corresponding frequency in the magneto circuit provided in this gint, we superpose on this alternating flux another alternating flux which is produced by a AC excitation current of the same fundamental frequency to periodically saturate said magnetic circuit,
the result of which is that said alternating frequency flow corresponding to the second harmonic of the excitation current is rectified to give rise to a unidirectional pulsating flow of direction or axis corresponding to that of the unidirectional flow controlled by the control device. measurement at the starting point and that one reacts on another unidirectional field to reproduce at this remote point the movement of said measuring device and to indicate it by means of an indicator driven mechanically as a function of this movement.
The invention is further characterized by a new combination comprising a measuring device placed at a given point, an indicator placed at a point remote from the first, a polyphase stator winding near the measuring device, a single-phase stator winding associated with said poly phase winding, a polyphase stator winding similar to the first, placed at the remote point and electrically connected to this first winding, a single phase stator winding associated with this second polyphase winding, a source of alternating current to excite one of the windings on the side of the measuring device and a corresponding winding on the side of the indicator,
a rotating magnet with peeled or permanent magnet in inductive relation with the windings on the side of the measuring apparatus and having a drive connection with said measuring apparatus and a magnet rotating peels, similar to the first in inductive relation with the windings on the indicator side and
<Desc / Clms Page number 5>
having a drive connection with said indicator for actuating the latter in accordance with the reaction between the field of said magnet and the field produced by said windings.
Finally, the invention is characterized by the production of a new electro-magnetic device which can be used as a transmitter or as a receiver and intended to constitute, by connection with an identical device functioning as a receiver or transmitter, a newly developed transmission system. remotely, this device comprising a stator having a polyphase winding and a single phase winding, one of which is excited by an alternating current, and a rotating magnet with poles being in magnetic relation with said windings.
The above objects and features, as well as others, will become clear from the following description and the accompanying drawings showing one embodiment of the invention. It is understood, however, that these drawings are given only by way of non-limiting example.
In the drawings, where the same references refer to the same parts in the different figures:
Figure I shows more or less schematically an embodiment of the device according to the invention, applied to the remote transmission of indications from a measuring device.
Figure 2 is a schematic view of part of the transmitter apparatus shown in Figure I;
Figure 3 is a schematic view of a corresponding part of the receiving apparatus shown in Figure I.
Figure 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the magnetic fluxes, voltages and currents in the transmitter;
Figure 5 is an explanatory diagram showing the relationship between
<Desc / Clms Page number 6>
magnetic fluxes and currents in the receiver;
Figure 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the voltages in the three phase windings of the transmitter and the receiver;
Figure 7 shows the magnetization curve of the transmitter core.
Reference will now be made to the drawings and more freely to FIG. I. The new apparatus which makes it possible to implement the new method object of the intention comprises, in the embodiment shown, a trunmitter 8 and a receiver 9 placed at some distance from the transmitter, to which it is electrically connected in a way that will be exposed more fully later.
As shown, the transmitter comprises a stator 10 in the form of a ring or ring of magnetic substance of high permeability such as for example "Peralley" this stator constitutes a core which has pole pieces? directed towards the inside of the ring and in this case arranged at 120 from each other. On the annular part of the core of said stator 10 is mounted .a single-phase winding 14, wound on the parts of the core included between each pair of adjacent pole pieces. Three windings 15, 16 and 17 are respectively mounted on the pole pieces * II, 12 and 13 of said core of stator 10 and are three-phase connected to junction point 18 to achieve a star (three-phase) connection.
The receiver which is at a certain distance from the transmitter and which is identical to the latter, likewise comprises a stator in the form of a ring or of a prison of high permeability magnetic substance, such as "Permalley"; which constitutes a core having a series of pole pieces 20, 21, 22 directed towards the inside of the ring and arranged at 1200 from each other as in the case of the transmitter. On the annular part of the
<Desc / Clms Page number 7>
of the core of said stator 19 is mounted a single-phase winding 23 which is wound on the parts of said core 19 included between the adjacent pole pieces.
Three windings 24, 25 and 26 are mounted respectively on the pole pieces 20, 21 and 22 of the core of the stator 19, and are three-phase connected to the junction point 27 to achieve a three-phase star assembly similar to the assembly of the three windings 15, 16 and I? of the transmitter.
The ends of the three three-phase windings 15, 16 and 17 of the stator 10 of the transmitter are connected respectively to the ends of the three-phase winding 24, 25 and 26 of the stator 19 of the receiver, by means of the conductors 27, 28 and 29, while the the single-phase winding 14 mounted on the core 10 of the transmitter is connected to the corresponding single-phase winding 23 of the core 19 of the receiver by means of the conductors 30 and 31; these windings 14 and 23 are both excited by a suitable alternating current, of frequency r, supplied by a suitable source 32, which is connected to the conductors 30 and 31 by the conductors * 33 and 34.
The alternating current source 32 can be an alternating current generator, such as an alternator or a vacuum tube, for example.
A rotor 35 consisting of a magnetic member of fixed polarity, such as for example a rotating permanent magnet having north and south poles designated by N and S, and producing a unidirectional magnetic field, is mounted inside the core 10 of the stator of the transmitter, concentrically with this core and cooperates with the pole pieces II, 12 and 13 thereof. The magnetic rotor 35 has, in the present example, the shape of a disc, the upper half of which constitutes a North pole and the lower half a South pole.
The receiver likewise comprises a rotor 36, identical to the rota
<Desc / Clms Page number 8>
35 of the transmitter, and mounted inside the core 19 of the stator of the receiver; this rotor cooperating with the pole pieces 20, 21 and 22 of said stator.
Means are provided for rotating rotor 35 according to the factor to be measured and remotely indicated by the receiver in a manner which will be discussed more fully below. In the present case these means comprise a control shaft 37, one end of which is connected to the rotor 35 and the other end of which carries a pinion which meshes with a toothed sector 39 pivoting at 40, said sector being connected to a measuring instrument such as, for example, a bellows where there is a certain vacuum or aneroid 41, by a linkage 42 and a lever 43. As a result, when the aneroid or bellows 41 expands or contracts,
the toothed sector 39 rotates around its pivot 40 and drives the pinion so as to rotate the magnetic rotor 35 at an angle and in a direction which corresponds to the amplitude and to the direction of movement of the bellows or aneroid 41.
The magnetized rotor of the receiver is connected to an indicator 44 in any suitable manner, for example by means of a shaft 45, one end of which is connected to the magnetic rotor 36 and the other end to a pin 46 which cooperates with an indicator scale 44.
Referring now to Figure 2, in which is shown part of the magnetic circuit of the transmitter shown in Figure 1, it can be seen that the single-phase winding 14 which is excited from the source 32, by an alternating current, creates in the annular part of the stator 10 a flux 1 which is first of all in the direction indicated by the arrow, then s' reversed so that a periodic inversion of the flux at 1 occurs) at a frequency corresponding to the frequency f of the court. alternative ant provided by source 32.
When the magnetized rotor
<Desc / Clms Page number 9>
tick 35 is in the position shown in figure 2, it directs through the pole piece 11 and the ring 10 of the stator a flux @ 2 in the direction indicated by the arrows, that is to say that the flux Ci 2 after entering the pole piece
11, is divided into two parts, one going to the left, and the other to the right as shown in figure 2.
Flux @ 1 produced by the alternating current of the source
32 varies in such a way that it has sufficient amplitude to saturate the various parts of the year 10 during part of the cycle, as shown in fig 7, i.e. when 0) 1 and 0 2 are Same direction.
Figure 4 of the drawings shows the variations of the fundamental frequency excitation current II supplied by the source 32 to the winding 14, as well as the variations of the fluxes 0 1 and 0 2 which vary with changes in the reluctance of the magnetic circuit. consitté by the annular core 10 of the stator As a result of the variations of the flux 0 2 a harmonic tendon E2 of the second order with respect to the excitation current It originates in the winding 15 mounted around the pole piece 11.
In the same way, harmonic voltages of the second order with respect to said current arise in the windings 16 and 17 which are mounted respectively around the pole pieces! 12 and 13.
In figure 6 are represented the values of the voltages of each of the phases of the three-phase system constituted by the three-phase connection of the windings 15, 16 and 17 to the function point 18, the voltage of the phase between the windings 15 and 16 being designated by E1-2, the voltage between the windings 15 and 1.7 by Eg-3 and the phase voltage between the windings 15 and 17 by E1-3. These second order haonic voltages are in phase and only their amplitude varies with the position of the magnetic rotor 35 with respect to the pole pieces 11, 12 and
<Desc / Clms Page number 10>
13 on which the windings 15, 16 and 17 are respectively mounted.
When the magnetic rotor 36 of the receiver is in the same position as the magnetic rotor 35, as shown in fig. 1, i.e. when the rotors 35 and 36 August agree, the same action occurs in the core 19 and the windings 24, 25 and 26 as in the core 10 and the windings 15, 16 and 17 so that second order harmonic voltages with respect to the current of excftat on 11 arise in the windings 24, 25 and 26 connected in three phase, these voltages being equal to the second order harmonic voltages produced in the windings 15, 16 and 17 but of direction contrary, so that no current passes through the conductors 27, 28 and 29 through which the windings 15,
16 and 17 are connected to the windings 24, 25 and 26 of the receiver.
However, if the magnetic rotor 35 is moved, the voltages induced in the windings 15, 16 and 17 cease to be equal to those of the windings 24, 25 and 26, and exchange currents arise in the conductors 27, 28 and 29, which determines the creation in the receiver of a torque driving the magnetized rotor 36 in accordance with the magnetized rotor 35 of the transmitter as will now be described with reference to FIG. 3.
In figure 3 is shown a part of the magnetic circuit of the receiver shown in figure 1, which corresponds to the part of the magnetic circuit of the transmitter described previously with reference to figure 2, except that the magnetic rotor 36 is now in a different poaitaon from that of the magnetic rotor 35 of the transmitter, the relative displacement between the two rotors having been determined for example by rotating the magnetic rotor 35 of the transmitter
<Desc / Clms Page number 11>
tor of a certain angle, so as to offset it with respect to the magnetic rotor 36 of the receiver, Thus, in the position of the magnetic rotor 36 v presented in FIG. 3,
auen flux is sent by said rotor into pole piece 20 and therefore no voltage is induced in winding 20 to balance the voltage sent thereto by corresponding winding 15 of the transmitter. As a result, a current 12 of harmonic frequency of the second order with respect to the current Il passes through the winding 24 and gives rise in the pole piece 20 and the annular core of the stator of the receiver a flux @ 2. The winding 23 being alicenté by the alternating current 11 of fundamental frequency produces a flux (9 1 which saturates various parts of the core 19 during a fraction of the cycle.
In figure 5 are represented the excitation current 11 of fundamental frequency, the flux @ 1 and the flux @ 2 produced by the harmonic current of the second order 12. It should be noted that during half of each of the cycles of the harmonic current of the second order 12, the annular core 19 is saturated with the flow @ 2 can pass, but during the other half of the cyd. e of the harmonized current of the second order 12 the core 19 is not saturated. and that a large fraction of the flux @ 2 can pass. As a result, the average value of the flux (9 2 in the core 19 of the receiver stator is not zero, but is positive as indicated by the dotted line in Figure 5.
This flow @ 2 determines the creation of a South pole in the pole piece 20 as indicated in S in Figure 3. This South peel therefore attracts the North pole of the magnetized rotor 36 which gives rise to a torque which brings the magnetic rotor 36 into the position where it is in agreement with the magnetic rotor 35 of the transmitter.
From the above, it follows that if the magnetic rotor 35 of the transmitter (Figure 1) is driven by the shaft 37 depending on the expansion or contraction of the aneroid 41, harsh currents
<Desc / Clms Page number 12>
monics of the second order with respect to the excitation current 11 are established between the windings 15, 16 and 17 of the transmitter and the windings 24, 25 and 26 of the receiver respectively and these currents give rise in the core 19 to a unidirectional pulsating flux, the average value of this flux being such that the produced field is unidirectional, the direction of this field corresponding to that of the unidirectional field of the magnetic rotor 35 of the transmitter when it has been moved.
This field react to the field of the magnetic rotor 36 of the receiver determines the rotation of this magnetized rotor and this rotation will be. communicated to the index 46 of the indicator 44 by the shaft 45. The indication of the index 46 with respect to the scale 47 corresponds to the quantity measured by the aneroid 41 and transmitted by the transmitter 8.
In summary, the method according to the invention is implemented by the apparatus described above as follows: the alternating excitation current 11 of fundamental frequency f is supplied by the source 32 while) the magnetic rotor 35 produces in the magnetic circuit formed by the core 10 of the transmitter a unidirectional flux. The direction or axis of said unidirectional flow 0 2 being fixed with respect to the rotor, rotates with the latter and is thus displaced angularly around the axis of said rotor when the latter is actuated according to the expansion or contraction of the rotor. aneroid 41.
On this unidirectional flux 0 2 produced in the core 10 by the magnetic rotor 35 is superimposed an alternating flux @ 1. produced by the alternating excitation current 11 supplied by the source 32 to the winding 14, and which periodically varies the reluctance of the magnetic circuit in effect by the periodic saturation of said circuit and thus imposes a periodic variation on the uni-directional flux produced by
<Desc / Clms Page number 13>
a periodic variation in the unidirectional flux produced by the magnetic rotor 35.
As a result of the periodic variation of the uni-directional flux 2 an alternating current 12 which is a second harmonic of the excitation current 11 passing through the winding 14, is induced in each of the windings 15, 16 and 17. These harmonic currents second order 12 are trans.
placed at the receiver 9 placed at a distance and produce in the magnetic circuit thereof formed by the core 19, alternating flows on which is superimposed the native alternating flux of fundamental frequency produced by the winding 23 supplied by the source 32, which results in the alternating fluxes of the second order harmonic produced by windings 24, 25 and 26 are rectified to give rise to uni-directional pulsating flux whose average value is such that it produces a field uni-directional of the axis or direction corresponding to that of the uni-directional flux produced by the magnetic rotor 35 of the transmitter in the position where this rotor has been moved under the action of the aneroi 4I (as shown in figure 3).
This uni-directional field reacting with the uni-directional field of the magnetic rotor 36 gives rise to a torque causing the rotation of said magnetic rotor 36, and consequently the driving of the indicator needle 46 in front of the scale 47 of the indicator. 44.
As indicated previously, the indicator 44 is given only by way of example and can be replaced by any object that one wishes to control remotely from a voltage point where the transmitter would be placed. For example, instead of indicator 44, a machine gun turret could be accommodated which would be remotely controlled through the hand operated transmitter or, in other words, the rotation of the hand operated magnetic rotor 35. hand of a trans-
<Desc / Clms Page number 14>
transmitter such as 8 can be used to actuate remotely via a receiver such as 9, the angular position of a machine gun turret or, in general, of a gun holder.
From the foregoing) it thus appears that the invention provides a new method and new means for transmitting or reproducing angular movements at a distance as well as a new system for measuring and indicating at a distance any desired factor.
The invention also provides a new electromagnetic device which can be used equally as a transmitter or as a receiver, and intended to constitute, by linking two of these devices, a system for the remote transmission of angular movements, this device comprising on the one hand a stator provided with a polyphase winding and a single-phase winding, one of which is to be excited by an alternating current surce, and on the other hand a magnetic rotor with poles placed in magnetic relation with the two windings of the stator.
Although only one form of the invention has been described and shown, various modifications and changes in the form and relative arrangement of the parts and circuits, obvious to any person skilled in the art, could be made without departing from the scope of the invention. the present invention. Thus, for example, instead of three poles II, 12 and 13 and three windings 15, 16 and 17 used in the transmitter, one could employ four or five poles or four or five corresponding windings, it being understood that the corresponding number of poles and windings must be provided at the receiver.