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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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-
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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
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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
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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-
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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
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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-
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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.