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MOTEUR D'INDUCTION POUR LA COMMANDE DE RIDEAUX DE THEATRE, DE LEGERS SYSTEMES TRANSPORTEURS ET ANALOGUES.
L'invention concerne un moteur d'induction pour la commande de ri- deaux de théâtre, de légers systèmes transporteurs, etc.
L'invention vise à établir des moyens moteurs électriques (ci-après dénommés "moteur") de construction relativement simple, pour produire un mou- vement linéaire, qui conviennent particulièrement pour commander de légers systèmes transporteurs ou pour assurer par exemple l'ouverture et la fermeture de portes, de rideaux coulissants, etc. et, en général, où l'on doit exercer un effort intermittent en suivant un trajet linéaire déterminé.
Les moteurs à induction, où le rotor a la forme d'un disque métal- lique de matière essentiellement non magnétique, sont connus dans leur appli- cation par exemple aux compteurs d'électricité et aux gramophones électriques, L'invention utilise les principes bien connus de tels moteurs, mais remplace le rotor métallique par une lame de matière métallique, essentiellement non magnétique, (ci-après dénommée "lame") et qui, au lieu d'effectuer un mouvement rotatif, exécute un mouvement linéaire par rapport au système inducteur, lors- que le dispositif est en service.
L'invention établit donc un moteur d'induction pour produire un mouvement linéaire et qui comprend des bobines d'excitation enroulées sur des pièces polaires prévues sur les côtés opposés d'un entrefer et assemblées sur une base commune, une lame métallique essentiellement non magnétique, et des moyens pour guider cette lame longitudinalement dans cet entrefer par rapport aux pièces polaires, les bobines et les pièces polaires étant disposées et dimensionnées de telle façon que, lorsqu'on applique un courant alternatif de phase déterminée à ces bobines, des courants parasites s'établissent dans la lame, en suscitant une force de réaction entre la lame et les pièces polaires, laquelle force agit dans le sens longitudinal de la lame, déterminant ainsi un mouvement :linéaire relatif entre ces éléments.
De préférence, la lame est
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utilisée comme guide, et supporte à déplacement, ou est supportée à déplacement par, les pièces polaires, par l'intermédiaire de galets ou autres éléments antifriction.
Le fonctionnement du moteur suivant l'invention peut être de préfé- rence rendu partiellement automatique, par l'adjonction à la lame d'interrup- teurs qui commandent des connexions électriques dans les circuits des bobines et qui sont actionnés par le déplacement relatif de la lame et des pièces po- laires, à la suite duquel ces éléments viennent occuper une position relative déterminée.
Lorsque le moteur à induction sert à actionner des rideaux et objets analogues, qui roulent normalement sur des rails ou tringles, la lame peut elle-même constituer le rail le long duquel les galets ou "roulettes" du rideau ou analogue seront entraînés par le mouvement de l'équipage des pièces polaires, (ci-après dénommé "équipage polaire").
L'invention fournit donc un nouveau système de commande de tels ri- deauxo
La construction du moteur suivant l'invention peut être réalisée de différentes manières et n'offrira.pas de difficulté aux spécialistes, en considérant la description ci-après d'un certain nombre d'exemples pratiques, en se référant aux dessins annexés,où :
Fige. 1 et 2 sont respectivement un plan (partiellement brisé) et une élévation d'une partie d'une construction suivant l'invention, destinée à la commande de rideaux;
Fig. 3 est une élévation d'une autre partie de la construction mon- trée dans les Figso 1 et 2.
Fig. 4 est une élévation en bout et une coupe, correspondant à la ligne IV-IV de la Fig. 2.
Figs 5, 6, 7 et 8 sont des schémas de circuits montrant des varian- tes des circuits électriques.
Fig. 9 est une élévation en bout d'une variante permettant d'appli- quer l'invention à un rail de rideau existante
Fig. 10 est une élévation en coupe d'une autre variante.
Fig. 11 est une -vue en' bout-correspondant à la Fig.9.
Figso 12 et 13 sont des élévations respectivement antérieure et la- térale, d'une construction pour l'application de l'invention à la commande d' un organe réglable verticalement, tel qu'un support de microphone;
Fig. 14 est une coupe transversale suivant la ligne X-X de la Figo 13, et
Fige. 15 et 16 sont des vues en plan, montrant un mode d'application de l'invention à l'ouverture et à la fermeture'd'une porte pivotante.
Dans la construction montrée dans les Fige, 1 à 4, une longueur de rail de rideau 1, de, préférence en aluminium ou laiton et de section en T ren- versé, est suspendue sur des barres 2, dans la position requise pour l'utili- sation sur une avant-scène de théâtre. Des roulettes 3 sont montées en un nom- bre voulu quelconque sur l'aile de base du rail 1 et servent à la fixation au bord supérieur à anneaux d'un rideau (non montré), comme il est connu en soin On notera qu'une extrémité du rail 1 est montrée dans la Figo 2, tandis que l'autre extrémité de ce même rail est montrée dans la Figo 3, les roulettes 3 étant montrées dans les positions qu'elles occupent lorsque les rideaux sont écartés ou ouverts.
Les roulettes 3 sont empêchées de quitter le rail 1 par des blocs d'arrêt 4,4' montés amoviblement à chaque extrémité de plaques extrê- mes 5,5' attachées à la barre 2.
L'équipage de moteur d'induction des Fige. 1 à4 consiste en deux noyaux feuilletés (dénommés ici "pièces polaires") 6,7, en fer doux ou en acier
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"dynamo", conformés en vue de recevoir des bobines 8,9 et montée sur une base non magnétique 10, de façon à laisser un entrefer 11 que traverse l'âme du rail 1. La base 10 (qui, ensemble avec les pièces polaires et les bobines qu' elle porte, forme l'équipage polaire) est munie de galets 12 lui permettant de rouler librement sur les ailes du rail 1, tandis que des galets 13, suppor- tés au-dessus des pièces polaires 6,7 et en contact avec l'âme du rail 1, servent à centrer cette âme dans l'entrefer 11.
L'équipage polaire peut ainsi rouler librement sur le rail 1, lequel constitue un guide et un support pour cet équipage.Les bobines 8,9 sont connectées à une plaque à bornes 14 par un conducteur flexible 15, de façon à être intercalées dans un circuit élec- trique qui sera décrit ci-après et qui, après excitation, engendre un champ magnétique de flux variable entre les pièces polaires 6,7 et détermine le déplacement du dit équipage dans l'un ou l'autre sens le long du rail 1.
Afin que le dit équipage puisse, en se déplaçant, fermer ou ouvrir les rideaux, la base 10 est réunie aux extrémités opposées d'une boucle de fil métallique ou corde 16 passant sur des poulies 17,17' et 18,18' montées sur les plaques d'extrémité 5 et 5'. La corde 16 est également nouée en un point intermédiaire, en 3a aux roulettes extrêmes 3 de la série de roulettes montrées dans les Figs. 2 et 3, les roulettes de la Fig. 3 supportant le ri- deau complémentaire à celui supporté par les roulettes de la Fig. 2. Les pou- lies 17,18 sont munies de broches prolongées sur lesquelles sont montées des palettes 19' qui constituent un dispositif de freinage par air destiné à limi- ter la vitesse d'ouverture et de fermeture des rideaux et à assurer un fonc- tionnement doux.
Il convient de noter ici que le dispositif de freinage par air mon- tré dans les Figs. 1 à 4 est un élément facultatif de l'appareil et n'est mon- tré ici qu'à titre d'exemple.. On dispose également d'autres moyens pour régler la vitesse de fonctionnement, par exemple, un régulateur mécanique connu quelconque qui assure une action de freinage proportionnelle à la vitesse, com- me ceux employés généralement dans les moteurs de gramophones, ou en calculant convenablement les éléments électriques du circuit qui font varier l'intensité ou la phase du flux magnétique.
Un autre exemple qui sera décrit en détail plus loin et qui utilise un aimant permanent comme régulateur de vitesse est représenté dans la Fig. 9.
La vitesse peut'également être réglée en faisant varier le couplage électrique entre la lame et les pièces polaires, par exemple moyennant variation de la section transversale de la lame en divers points de sa longueur.
La construction et la disposition des bobines enroulées sur les pièces polaires respectives, ainsi que la disposition des circuits électriques, de telle sorte que, lorsque les bobines sont excitées par un courant alternatif, les variations du flux, magnétique entre les différentes pièces polaires déve- loppent des courants parasites dans la lame, qui traversent l'entrefer, engen- drant ainsi une réaction entre la lame et l'équipage des pièces polaires, n' offrent pas beaucoup de difficultés aux spécialistes et peuvent être réalisées de différentes manières. En général, le circuit de l'une des bobines devra être à haute inductance, tandis que l'autre bobine devra être plus résistive, afin de produire le rapport de phases requis, la réaction optima se présentant lorsque les phases des deux bobines sont décalées à 900 l'une par rapport à l'autre.
Le rapport de phases voulu peut également être réalisé par l'emploi d'éléments réactifs dans le circuit extérieur aux bobines ou en utilisant une alimentation extérieure en courant polyphasé.
Une simple disposition de circuit pour une alimentation monophasée est montrée dans la Fig.5, où les bobines 8 et 9 sont appelées à être connectées à une source de courant alternatif par des commutateurs, tandis que la Fig. 5 montre des connexions convenables pour ceux-ci. Le commutateur représenté com- porte trois bras de contact 21, 22, 23 reliés par un élément de commande com- mun 24, lequel est sollicité vers la position neutre représentée au moyen de ressorts 24a agissant en opposition. Les conducteurs 25,26 sont reliés à la bobine 8, et les conducteurs 27,28, à la bobine 9. Les bornes 29,30 sont reliées à une source de courant monophasé, un condensateur 31 étant intercalé dans le
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circuit de la bobine 8, lequel est à haute résistance comparativement au circuit de la bobine 9.
Lorsque l'organe de commande 24 du commutateur est déplacé vers le haut (voir Fig. 5) les circuits contenant les bobines 8,9 se trouvent fermés, excitant ainsi ces dernières, de sorte que l'équipage po- laire est sollicité dans le sens longitudinal de la lame 1. Lorsqu'on relâche l'organe de manoeuvre 24, celui-ci revient à sa position primitive, coupant ainsi les circuits des bobines 8,9 et en faisant cesser l'effort réactif de l'équipage polaireo Lorsqu'on déplace l'organe 24 vers le bas, les circuits se referment, les connexions de la bobine 8 étant toutefois inversées, et l'équipage polaire sera sollicité dans le sens opposé au premier. Les rideaux peuvent ainsi être fermés ou ouverts à volonté.
On peut évidemment supprimer la corde 16 et ses poulies associées, et prévoir un deuxième équipage polaire adjoint aux roulettes de la Figo 3, dans lequel cas les deux équipages polai- res seront établis de façon à être excités simultanément et à se déplacer en sens opposés le long de la lame 1.
11 est à noter, lorsque les circuits des bobines 8 et 9 sont ouverts, il n'y a pas de réaction entre la lame 1 et l'équipage polaire, de sorte que ce dernier peut rouler librement le long de la lame si l'on désire déplacer les rideaux à la main, compte tenu évidemment de l'effet des freins à air 19' qui, étant entrainés à rotation, lors du déplacement des rideaux, par la corde 16 passant sur les poulies 17,17', 18,18', tendent à s'opposer à ce déplace- ment, cette résistance augmentant avec la-vitesse.
On peut évidemment appliquer nombre d'autres dispositions de cir- cuits électriques. Par exemple, au lieu d'inverser les connexions de l'une des bobines en vue de changer le sens du mouvement, on peut prévoir une bobine supplémentaire sur un des noyaux, laquelle peut être établie de façon que, une fois mise en circuit,'elle modifie les variations de flux dans une des pièces polaires, afin d'inverser le sens de la réaction entre la lame et l'équipage polaire.
Dans la Fig. 7, une bobine antagoniste 9' est enroulée sur une pièce polaire en opposition par rapport à la bobine 9 et sert, lorsqu'elle est excitée par l'intermédiaire de la languette inférieure du commutateur 32, à renverser le sens du mouvement de l'équipage polaire sur la base 10.
Eventuellement, le commutateur qui commande le sens du mouvement des rideaux peut être monté sur l'équipage polaire et être actionné automati- quement par des butées en vue de renverser le mouvement des rideaux lorsque l'équipage polaire atteint une position déterminée sur le rail 1.Cette disposi- tion est également montrée schématiquement dans la Fige 7 où le condensateur 31' et l'inverseur 32 sont montés sur la base (indiquée par le pointillé 10') de l'équipage polaire. Un câble flexible 33 à deux conducteurs s'étend)de cet- te base jusqu'aux bornes d'alimentation 29', 30', un bouton-poussoir ou analo- gue 34 servant à fermer le circuit lorsqu'on désire manoeuvrer les rideaux.
Il est évident que lorsque l'organe de manoeuvre du commutateur 32 est disposé de façon à entrer en contact avec un simple taquet adjoint au rail 1, et que la base 10' atteint un certain point sur le dit rail, le commutateur 32 peut être renversé,inversant ainsi à son tour le sens du mouvement de l'équipage polaire à la suite d'un actionnement continu ou répété du bouton 34. Comme déjà indiqué, les bobines du moteur d'induction suivant l'invention peuvent être connectées de différentes manières,les exemples montrés dans les Figso 5 et 7 n'étant pas restrictifs.
A titre d'un autre exemple, la Fig. 6 montre schématiquement des connexions qui conviennent pour une alimentation en courant triphasé. Dans ce cas, les bornes 36,37 et 38 sont reliées respectivement aux trois phases, tandis que la borne 39 est connectée au fil neutre. Ainsi, en actionnant le commutateur bipolaire 20, on peut connecter la bobine 9 entre l'une ou l'autre de deux phases et le fil neutre, tandis que la bobine 8 est connectée entre la troisième phase et le fil neutre.
Une autre variante permettant de contrôler la direction du mouvement par application de tensions alternatives de phase sensiblement différente à l'une des bobines en vue de l'inversion du mouvement est montrée dans la Fig.
8. Dans ce cas, un auto-transformateur 80 est connecté à une source monophasée,
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les deux bobines 8,9 étant connectées à la prise médiane du transformateur, L'actionnement des commutateurs 81 couplés mécaniquement sert à changer la tension appliquée à la bobine 8, un déphasage de 1800 étant prévu, conformé- ment à la position du commutateur. De plus, en faisant varier la prise pri- maire 82, on peut varier la tension en vue de régler la vitesse de fonction- nement du dispositifo Une résistance variable 83 peut servir dans le même but.
Bien qu'il puisse être avantageux, dans certaines applications de l'invention de monter l'équipage polaire sur le rail qui supporte également les roulettes des rideaux, cela peut être moins désirable dans certains autres caso Une construction où l'équipage polaire est monté sur une lame séparée est montrée dans la Fig. 9, dans laquelle le rail 40 destiné à supporter les roulettes 41 du rideau (non montré) est supporté de la manière connue par une série de consoles 41 fixées à un mur 42 ou un autre support rigide. Une bande ou lame-43,, également fixée aux consoles 41 s'étend horizontalement depuis celle-ci et pénètre dans l'entrefer 44 d'un équipage polaire 45 semblable es- sentiellement, au point de vue de sa structure électro-magnétique, à l'équipa- ge monté sur la base 10 et décrit ci-dessus à propos des Fige. 1 à 4.
La bande 43 présente des nervures 46 qui constituent des rails ou guides pour des ga- lets 47 montés à rotation sur l'équipage polaire 45 et permettant à celui-ci de rouler librement sur la bande 43. Il convient de noter que, dans cette dis- position, il n'est pas nécessaire que la bande traversant l'entrefer soit es- sentiellement rectiligne, mais au contraire, elle peut être courbée dans son propre plan et peut donc suivre la forme du rail 40 même lorsque ce dernier est cintré, comme c'est le cas par exemple lorsque ce rail est appliqué à un "bow window".
Les connexions électriques, allant aux bobines de l'équipage polai- re 45 peuvent être analogues à celles décrites ci-dessus à propos des bobines 8 et 9. Toutefois, la Fig. 9 montre une autre possibilité, fournie par l'in- vention, de supprimer les conducteurs flexibles pour l'amenée du courant aux bobines, à savoir.,' en employant la bande 43 à cette fin, avec l'aide d'un ou de plusieurs conducteurs 48 fixés dans l'intérieur du profil de la bande 43 mais isolés de celle-ci par une couche d'isolant 49. La bande 43 peut servir elle-même de second conducteur et est de préférence isolée des pattes 41 par une couche isolante 50.
Si l'on applique les dispositions de circuits de la Figo 7, avec prévision d'un condensateur et d'un inverseur sur l'équipe polai- re, la bande 43 et le conducteur 48 suffisent à assurer l'arrivée du courant s'ils sont connectés respectivement aux bornes d'alimentation, l'équipage 43 portant des balais ou frotteurs 51,51' destinés à glisser sur le conducteur 48 et la bande 43 et connectés convenablement dans le circuit, par exemple comme montré dans le schéma de la Fig. 6.
Dans la Fig. 9, on a indiqué par le pointillé 52 un frein consis- tant en un aimant permanent qui présente sensiblement la forme d'un C et qui est monté sur l'équipage polaire, cependant que la bande 43 passe dans l'é- troit entrefer entre les pôles de l'aimant 52. Le champ magnétique intense qui traverse l'entrefer entre.les extrémités de l'aimant 52 tend à s'opposer à tout déplacement rapide de l'aimant et de l'équipage polaire le long de la bande 43, la résistance engendrée augmentant avec la vitesse. Il convient de mentionner toutefois qu'il sera inutile de prévoir un dispositif de freinage séparé, si les pièces polaires (8,9), les bobines enroulées sur celles-ci, et l'entrefer (Il ou 44) sont établis de telle façon que la vitesse synchrone du moteur d'induction ne dépasse par la vitesse maximum requise.
La forme de l'équipage polaire, ainsi que celle de la lame ou bande avec laquelle il coo- père, peuvent varier notablement, tout en restant dans le cadre de l'inven- tiono Une construction particulièrement efficace et compacte est montrée en coupe transversale, d'une manière partiellement schématique, dans les Figs.
10 et 11. Ici, la lame se présente sous la forme d'un tube 55, de préférence en cuivre ou aluminium,' fendu longitudinalement, les noyaux ou pièces polai- res étant constituées par un manchon 56 entourant le tube 55, et un cylindre 57 logé à l'intérieur du tube 55 et réuni au manchon extérieur 56 par des éléments de liaison non magnétiques qui traversent la fente du tube. Le man-
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chon 56 et le cylindre 57 sont convenablement formés intérieurement en vue de recevoir les bobines 58,59. Avantageusement, le manchon 56 et le cylindre 57 sont moulés en poudre ferro-magnétique, comme il est connu en soi.
Le manchon 56 peut coulisser directement sur le tube 55, mais il est de préférence supporté sur celui-ci par l'intermédiaire de dispositifs- anti-friction, tels que les galets 61 (Fig. 11). Ces derniers contribuent également à empêcher des vibra- tions et des bruits pendant le fonctionnement du dispositif; les connexions électriques nécessaires ressortiront d'elle-mêmes en considérant la description faite ci-dessus à propos des Figso 1 à 8.
Dans certaines applications du dispositif suivant l'invention, il peut être avantageux de maintenir l'équipage polaire fixe et de permettre à la lame de se déplacer pendant le fonctionnement du dispositif. Un exemple de cet espèce est montré dans les Figso 12,13 et 14, qui montrent l'invention ap- pliquée en vue d'actionner un support réglable verticalement et destiné à un microphone. L'équipage polaire 62 est monté sur un cadre fixe 63, 'dans lequel coulisse verticalement, à travers des guidages 65,66, un tube 64. Ce dernier comporte une aile longitudinale saillante 67 qui traverse l'entrefer 68 entre les pièces polaires 62. Le tube 64 supporte le microphone (non montré) dont les conducteurs d'alimentation traversent le creux de ce tube.
On prévoit éga- lement un dispositif équilibreur consistant en un câble lesté 69 passant sur un rouleau 70 et attaché au tube 64, de sorte que l'effort requis pour dépla- cer le tuge 64 est réduit. Avantageusement, le mouvement du tube est amorti par des tampons de caoutchouc ou analogues (non montrés), montés dans l'inté- rieur des guidages 65,66 et en contact avec l'aile 67, tandis que les rou- leaux 70 peuvent également être munis d'un frein à friction réglable de cons- truction bien connue.
Le fonctionnement du dispositif s'explique par lui-même; il suffit d'exciter les enroulements de l'équipage polaire 62 d'une manière déterminée, pour amener la tige 64 à s'élever ou à s'abaisser à volonté.
Un autre exemple de l'utilisation d'une lampe mobile entre pièces polaires fixes est représenté dans les Figso 15 et 16, l'opération à exécuter consistant à ouvrir et à fermer une porte pivotanteo Dans ce cas, un équipage polaire 71 de construction analogue à celle des équipages décrits ci-dessus, est monté à pivotement à proximité d'un support fixe convenable quelconque, par exemple, le sommier du châssis de la porte, tandis qu'une lame métallique 72, guidée dans l'entrefer entre les pièces polaires, est articulée par une extrémité à la porte 73. La Figo 15 montre la position des organes lorsque la porte 73 est fermée.
Lorsqu'il s'agit d'ouvrir la porte, le moteur d'induc- tion est excité, la bande 72 est entraînée à travers l'entrefer, et les dif- férents organes se déplacent vers les positions de la Figo 16. La fermeture de la porte s'effectue d'une manière analogue par l'intermédiaire d'un inver- seur, dont la disposition ne présente pas de difficulté en considérant la description ci-dessus donnée à propos des Figso 1 à 8. Lorsqu'on désire que la porte soit verrouillée une fois fermée, on y parvient aisément grâce à la prévision d'un verrou coulissant 77 sollicité par un ressort, de façon à s' engager normalement dans une gache prévue sur le châssis 76, ce verrou étant articulé à une extrémité d'un levier coudé 79 monté sur la porte 73. L'autre extrémité de ce levier est articulée à la lame 72.
Ainsi, lorsque cette lame est déplacée dans le sens de l'ouverture de la porte 73, la pression est d' abord appliquée par la lame à l'extrémité du levier 79, lequel se déplace de ce fait en vue de retirer le verrou 77 de la gache 78. Toute pression ultérieu- re de la lame 72 aura pour effet d'ouvrir la porte.
Il est préférable que le moteur d'induction soit rendu automatique- ment inopérant après ouverture ou fermeture complète de la porte par l'action du dispositif en question. Ce résultat est aisément atteint par la prévision de butées 90 sur la lame 72, destinées à faire basculer le bras d'un commuta- teur (non montré) monté sur l'équipage polaire 71 et à amener ce bras dans la position "ouvert". La fermeture ultérieure du commutateur peut s'effectuer de toute manière convenable, par exemple en actionnant un bouton-poussoir qui ferme le circuit d'un électro-aimant adjoint au bras précité de l'interrupteur
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et qui, une fois excitée, amène le dit bras dans la position "fermé".
Une telle disposition est bien connue dans les commutateurs ou interrupteurs à commande électro-magnétique et ne présente aucune difficulté pour un électri- cien, même sans autre description ou représentation. Il est à noter que le dispositif suivant l'invention n'empêche pas d'ouvrir et de fermer la porte à la main, de la manière normale.
Lorsque les rideaux ou autres objets à commander par le moteur d' induction suivant l'invention sont d'un poids élevé, il sera avantageux d' employer deux ou plusieurs équipages polaires coopérant avec une seule lame et répartis à intervalles sur celle-ci, le fonctionnement étant commandé par un seul commutateur.
L'objet de l'invention se prête également au fonctionnement dans des endroits exposés aux intempéries, ou même à être immergé dans l'eau, vu qu'il est facile d'enfermer les pièces polaires et les bobines qu'elles por- tent, dans une enveloppe imperméable et non conductrice en matière non magné- tique.
On conçoit que le moteur d'induction suivant l'invention, qui uti- lise une bande de métal essentiellement non magnétique, de longueur finie (non nécessairement rectiligne), au lieu de la plaque rotative utilisée habituelle- ment dans les moteurs d'induction du type à disque, est susceptible de nom- breuses variantes dans ses détails de construction, cela sans s'écarter du principe de l'invention. Ceci apparaîtra clairement aux spécialistes à la lec- ture de la description ci-dessus.
Quoique, dans la description ci-dessus donnée en regard des dessins annexés, l'équipage polaire ait été décrit dans sa forme comportant deux pôles sur un côté de la lame, en association avec trois pôles prévus sur l'autre côté de celle-ci, il va de soi que le nombre de pôles peut être augmenté ou réduit sans s'écarter du principe de l'invention.
REVENDICATIONS.
1. Moteur d'induction pour produire un mouvement linéaire, caracté- risé par des bobines magnétiques enroulées sur des pièces polaires disposées sur les côtés opposés d'un entrefer et montées en tant qu'équipage excitateur sur une base commune et par une lame métallique, sensiblement non magnétique, et des moyens pour guider cette lame longitudinalement dans cet entrefer par rapport aux dites pièces polaires, les bobines et les pièces polaires étant disposées et dimensionnées de telle façon que, lorsqu'on applique à ces bobi- nes des courants alternatifs de phase déterminée, des courants parasites pren- nent naissance dans la lame en produisant une forte réaction entre la lame et les pièces polaires, laquelle force agit dans le sens longitudinal de la lame, de fagon à amener un mouvement linéaire relatif entre ces éléments.
2. Moteur d'induction suivant 1, caractérisé en ce que les moyens pour guider la lame par rapport aux pièces polaires comportent des éléments anti-friction, tels que des galets, montés sur le dit équipage excitateur.
3. Moteur d'induction suivant 2, caractérisé par un inverseur con- necté dans le circuit du courant électro-magnétique, en vue d'inverser le sens de la force réactive qui provoque le dit mouvement linéaire relatif, et un mé- canisme destiné à'actionner le commutateur et constitué par deux éléments com- plémentaires dont un solidaire de l'équipage excitateur et l'autre de la lame, ce mécanisme étant disposé de façon que ses éléments complémentaires s'engagent mutuellement dans des positions relatives déterminées des dits équipages et lame.
Moteur d'induction suivant 3, caractérisé par des moyens pour contrôler la vitesse relative du déplacement entre l'équipage excitateur et la lame.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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INDUCTION MOTOR FOR THE CONTROL OF THEATER CURTAINS, LIGHT CONVEYOR SYSTEMS AND SIMILAR.
The invention relates to an induction motor for controlling theater curtains, lightweight conveyor systems, etc.
The invention aims to establish electric motor means (hereinafter referred to as "motor") of relatively simple construction, for producing a linear movement, which are particularly suitable for controlling light conveyor systems or for ensuring, for example, opening and closing. closing doors, sliding curtains, etc. and, in general, where an intermittent force must be exerted by following a determined linear path.
Induction motors, in which the rotor is in the form of a metallic disc of essentially non-magnetic material, are known in their application, for example, to electricity meters and electric gramophones. The invention uses the principles well known such motors, but replaces the metal rotor by a blade of metallic material, essentially non-magnetic, (hereinafter referred to as "blade") and which, instead of performing a rotary movement, performs a linear movement with respect to the system inductor, when the device is in service.
The invention therefore establishes an induction motor for producing linear motion and which comprises excitation coils wound on pole pieces provided on opposite sides of an air gap and assembled on a common base, a substantially non-magnetic metal blade. , and means for guiding this blade longitudinally in this air gap relative to the pole pieces, the coils and the pole pieces being arranged and dimensioned such that, when an alternating current of a given phase is applied to these coils, parasitic currents are established in the blade, causing a reaction force between the blade and the pole pieces, which force acts in the longitudinal direction of the blade, thus determining a relative linear movement between these elements.
Preferably, the blade is
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used as a guide, and supports in displacement, or is supported in displacement by, the pole pieces, by means of rollers or other antifriction elements.
The operation of the motor according to the invention can preferably be made partially automatic, by the addition to the blade of switches which control electrical connections in the circuits of the coils and which are actuated by the relative displacement of the coil. blade and polar parts, after which these elements come to occupy a determined relative position.
When the induction motor is used to drive curtains and the like, which normally roll on rails or rods, the blade may itself constitute the rail along which the rollers or "rollers" of the curtain or the like will be driven by the movement. of the pole piece crew, (hereinafter referred to as "polar crew").
The invention therefore provides a new system for controlling such waterfalls.
The construction of the engine according to the invention can be carried out in different ways and will not present any difficulty to specialists, considering the following description of a number of practical examples, with reference to the accompanying drawings, where :
Freezes. 1 and 2 are respectively a plan (partially broken away) and an elevation of a part of a construction according to the invention, intended for the control of curtains;
Fig. 3 is an elevation of another part of the construction shown in Figures 1 and 2.
Fig. 4 is an end elevation and section, corresponding to the line IV-IV of FIG. 2.
Figs 5, 6, 7 and 8 are circuit diagrams showing variations of the electrical circuits.
Fig. 9 is an end elevation of an alternative for applying the invention to an existing curtain rail.
Fig. 10 is a sectional elevation of another variation.
Fig. 11 is an end-view corresponding to Fig.9.
Figures 12 and 13 are respectively anterior and side elevations, of a construction for the application of the invention to the control of a vertically adjustable member, such as a microphone holder;
Fig. 14 is a cross section taken along the line X-X of Fig. 13, and
Freezes. 15 and 16 are plan views showing one mode of application of the invention to the opening and closing of a pivoting door.
In the construction shown in Figures 1 to 4, a length of curtain rail 1, preferably of aluminum or brass and of inverted T-section, is suspended on bars 2, in the position required for the curtain. use on a theatrical proscenium. Castors 3 are mounted in any desired number on the base flange of rail 1 and serve for attachment to the ringed top edge of a curtain (not shown), as is known in the art. one end of the rail 1 is shown in Figo 2, while the other end of this same rail is shown in Figo 3, the rollers 3 being shown in the positions they occupy when the curtains are pulled apart or opened.
The casters 3 are prevented from leaving the rail 1 by stop blocks 4.4 'removably mounted at each end of end plates 5.5' attached to the bar 2.
The Fige induction motor crew. 1 to 4 consists of two laminated cores (referred to here as "pole pieces") 6,7, of mild iron or steel
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"dynamo", shaped to receive coils 8, 9 and mounted on a non-magnetic base 10, so as to leave an air gap 11 through which the web of rail 1. The base 10 (which, together with the pole pieces and the coils that it carries, forms the pole assembly) is provided with rollers 12 allowing it to roll freely on the wings of the rail 1, while rollers 13, supported above the pole pieces 6,7 and in contact with the web of rail 1, serve to center this web in the air gap 11.
The polar crew can thus roll freely on the rail 1, which constitutes a guide and a support for this crew. The coils 8,9 are connected to a terminal plate 14 by a flexible conductor 15, so as to be interposed in a electric circuit which will be described below and which, after excitation, generates a magnetic field of variable flux between the pole pieces 6,7 and determines the movement of said crew in one or the other direction along the rail 1.
So that said crew can, while moving, close or open the curtains, the base 10 is joined at the opposite ends of a loop of metal wire or rope 16 passing over pulleys 17,17 'and 18,18' mounted on the end plates 5 and 5 '. The rope 16 is also tied at an intermediate point, at 3a to the end rollers 3 of the series of rollers shown in Figs. 2 and 3, the casters of FIG. 3 supporting the curtain complementary to that supported by the rollers of FIG. 2. The hens 17,18 are provided with extended pins on which are mounted paddles 19 'which constitute an air braking device intended to limit the speed of opening and closing of the curtains and to ensure a smooth operation. - gentle tation.
It should be noted here that the air braking device shown in Figs. 1 to 4 is an optional part of the apparatus and is shown here only as an example. Other means are also available for adjusting the operating speed, for example, any known mechanical governor. which provides a braking action proportional to speed, such as those generally employed in gramophone motors, or by suitably calculating the electrical elements of the circuit which vary the intensity or phase of the magnetic flux.
Another example which will be described in detail later and which uses a permanent magnet as a speed regulator is shown in FIG. 9.
The speed can also be adjusted by varying the electrical coupling between the blade and the pole pieces, for example by varying the cross section of the blade at various points along its length.
The construction and arrangement of the coils wound on the respective pole pieces, as well as the arrangement of the electrical circuits, so that when the coils are excited by an alternating current, the variations of the magnetic flux between the different pole pieces develop. parasitic currents in the blade, which pass through the air gap, thus causing a reaction between the blade and the pole piece crew, do not present many difficulties to specialists and can be achieved in different ways. In general, the circuit of one of the coils will need to be high inductance, while the other coil will need to be more resistive, in order to produce the required phase ratio, the optimum reaction being when the phases of the two coils are shifted. to 900 in relation to each other.
The desired phase ratio can also be achieved by the use of reactive elements in the circuit external to the coils or by using an external polyphase current supply.
A simple circuit arrangement for a single phase power supply is shown in Fig. 5, where coils 8 and 9 are called to be connected to an AC source by switches, while Fig. 5 shows suitable connections for these. The switch shown comprises three contact arms 21, 22, 23 connected by a common control element 24, which is biased towards the neutral position shown by means of springs 24a acting in opposition. The conductors 25,26 are connected to the coil 8, and the conductors 27,28, to the coil 9. The terminals 29,30 are connected to a single-phase current source, a capacitor 31 being interposed in the
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coil 8 circuit, which is high resistance compared to coil 9 circuit.
When the control member 24 of the switch is moved upwards (see Fig. 5) the circuits containing the coils 8,9 are found closed, thus energizing the latter, so that the polar assembly is requested in the coil. longitudinal direction of the blade 1. When the maneuvering member 24 is released, it returns to its original position, thus cutting the circuits of the coils 8,9 and stopping the reactive force of the polar crew. 'the member 24 is moved downwards, the circuits close again, the connections of the coil 8 being however reversed, and the pole assembly will be urged in the direction opposite to the first. The curtains can thus be closed or opened at will.
We can obviously remove the rope 16 and its associated pulleys, and provide a second pole assembly attached to the wheels of Figo 3, in which case the two pole teams will be set up so as to be simultaneously excited and to move in opposite directions. along the blade 1.
It should be noted that when the circuits of coils 8 and 9 are open, there is no reaction between the blade 1 and the polar crew, so that the latter can roll freely along the blade if the we want to move the curtains by hand, obviously taking into account the effect of the air brakes 19 'which, being driven in rotation, during the movement of the curtains, by the rope 16 passing over the pulleys 17,17', 18, 18 ', tend to oppose this displacement, this resistance increasing with speed.
Of course, many other electrical circuit arrangements can be applied. For example, instead of reversing the connections of one of the coils in order to change the direction of movement, an additional coil can be provided on one of the cores, which can be established so that, once switched on, 'it modifies the variations of flux in one of the pole pieces, in order to reverse the direction of the reaction between the blade and the pole crew.
In Fig. 7, a reverse coil 9 'is wound on a pole piece in opposition to the coil 9 and serves, when energized through the lower tab of the switch 32, to reverse the direction of movement of the polar crew on base 10.
Optionally, the switch which controls the direction of movement of the curtains can be mounted on the pole set and be actuated automatically by stops in order to reverse the movement of the curtains when the pole set reaches a determined position on rail 1. This arrangement is also shown schematically in Fig. 7 where the capacitor 31 'and the inverter 32 are mounted on the base (indicated by the dotted line 10') of the polar crew. A flexible cable 33 with two conductors extends from this base to the supply terminals 29 ', 30', a push button or the like 34 serving to close the circuit when it is desired to operate the curtains. .
It is obvious that when the actuator of the switch 32 is arranged so as to come into contact with a simple cleat attached to the rail 1, and the base 10 'reaches a certain point on said rail, the switch 32 can be inverted, thus reversing in turn the direction of movement of the polar crew following a continuous or repeated actuation of the button 34. As already indicated, the coils of the induction motor according to the invention can be connected in different ways. manners, the examples shown in Figs 5 and 7 not being restrictive.
As another example, FIG. 6 schematically shows connections which are suitable for a three-phase power supply. In this case, the terminals 36,37 and 38 are connected respectively to the three phases, while the terminal 39 is connected to the neutral wire. Thus, by actuating the bipolar switch 20, the coil 9 can be connected between one or the other of two phases and the neutral wire, while the coil 8 is connected between the third phase and the neutral wire.
Another variant allowing the direction of movement to be controlled by applying alternating voltages of substantially different phase to one of the coils for the purpose of reversing the movement is shown in FIG.
8. In this case, an auto-transformer 80 is connected to a single-phase source,
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the two coils 8, 9 being connected to the center tap of the transformer, the actuation of the mechanically coupled switches 81 serves to change the voltage applied to the coil 8, a phase shift of 1800 being provided, in accordance with the position of the switch. In addition, by varying the primary tap 82, the voltage can be varied to adjust the speed of operation of the device. A variable resistor 83 can serve the same purpose.
While it may be advantageous in some applications of the invention to mount the pole assembly on the rail which also supports the rollers of the curtains, it may be less desirable in some other cases. A construction where the pole assembly is mounted on a separate slide is shown in Fig. 9, in which the rail 40 for supporting the rollers 41 of the curtain (not shown) is supported in known manner by a series of brackets 41 fixed to a wall 42 or other rigid support. A strip or blade-43 ,, also fixed to the consoles 41 extends horizontally therefrom and penetrates into the air gap 44 of a polar assembly 45 essentially similar, from the point of view of its electromagnetic structure, to the crew mounted on base 10 and described above in connection with the Fige. 1 to 4.
The strip 43 has ribs 46 which constitute rails or guides for rollers 47 rotatably mounted on the polar assembly 45 and allowing the latter to roll freely on the strip 43. It should be noted that, in this arrangement, it is not necessary that the strip passing through the air gap is essentially rectilinear, but on the contrary, it can be curved in its own plane and can therefore follow the shape of the rail 40 even when the latter is bent. , as is the case for example when this rail is applied to a "bow window".
The electrical connections, going to the coils of the polar crew 45 may be analogous to those described above with regard to coils 8 and 9. However, FIG. 9 shows another possibility, provided by the invention, of eliminating the flexible conductors for supplying current to the coils, viz., By employing the strip 43 for this purpose, with the aid of a or of several conductors 48 fixed in the interior of the profile of the strip 43 but isolated from the latter by an insulating layer 49. The strip 43 can itself serve as a second conductor and is preferably insulated from the tabs 41 by a insulating layer 50.
If we apply the circuit arrangements of Figo 7, with provision of a capacitor and an inverter on the polar team, the strip 43 and the conductor 48 are sufficient to ensure the arrival of the current s' they are connected respectively to the supply terminals, the crew 43 carrying brushes or wipers 51,51 'intended to slide on the conductor 48 and the strip 43 and suitably connected in the circuit, for example as shown in the diagram of the Fig. 6.
In Fig. 9, there is indicated by the dotted line 52 a brake consisting of a permanent magnet which has substantially the shape of a C and which is mounted on the pole assembly, while the strip 43 passes through the narrow air gap between the poles of the magnet 52. The intense magnetic field which crosses the air gap between the ends of the magnet 52 tends to oppose any rapid movement of the magnet and the pole assembly along the line. band 43, the resistance generated increasing with speed. It should be mentioned, however, that it will be unnecessary to provide a separate braking device, if the pole pieces (8,9), the coils wound on them, and the air gap (II or 44) are established in such a way that the synchronous speed of the induction motor does not exceed the maximum speed required.
The shape of the polar assembly, as well as that of the blade or strip with which it cooperates, can vary considerably, while remaining within the scope of the invention. A particularly efficient and compact construction is shown in cross section , partially schematically, in Figs.
10 and 11. Here, the blade is in the form of a tube 55, preferably copper or aluminum, slit longitudinally, the cores or pole pieces being constituted by a sleeve 56 surrounding the tube 55, and a cylinder 57 housed inside the tube 55 and joined to the outer sleeve 56 by non-magnetic connecting elements which pass through the slot of the tube. The man-
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chon 56 and cylinder 57 are suitably formed internally to receive coils 58,59. Advantageously, the sleeve 56 and the cylinder 57 are molded in ferro-magnetic powder, as is known per se.
The sleeve 56 can slide directly on the tube 55, but it is preferably supported thereon by means of anti-friction devices, such as the rollers 61 (Fig. 11). These also help to prevent vibrations and noise during operation of the device; the necessary electrical connections will emerge by themselves considering the description given above with regard to Figs 1 to 8.
In certain applications of the device according to the invention, it may be advantageous to keep the pole assembly stationary and to allow the blade to move during the operation of the device. An example of this kind is shown in Figs. 12, 13 and 14, which show the invention applied to actuate a vertically adjustable support for a microphone. The pole assembly 62 is mounted on a fixed frame 63, 'in which slides vertically, through guides 65, 66, a tube 64. The latter comprises a projecting longitudinal wing 67 which passes through the air gap 68 between the pole pieces 62 The tube 64 supports the microphone (not shown) whose supply conductors pass through the hollow of this tube.
Also provided is a balancing device consisting of a weighted cable 69 passing over a roller 70 and attached to the tube 64, so that the effort required to move the line 64 is reduced. Advantageously, the movement of the tube is damped by rubber buffers or the like (not shown), mounted in the interior of the guides 65,66 and in contact with the wing 67, while the rollers 70 can also be fitted with an adjustable friction brake of a well-known construction.
The operation of the device is explained by itself; it suffices to excite the windings of the pole assembly 62 in a determined manner, to cause the rod 64 to rise or fall at will.
Another example of the use of a movable lamp between fixed pole pieces is shown in Figs 15 and 16, the operation to be carried out consisting in opening and closing a pivoting door In this case, a pole unit 71 of similar construction to that of the crews described above, is pivotally mounted near any suitable fixed support, for example, the base of the door frame, while a metal blade 72, guided in the air gap between the parts poles, is hinged at one end to the door 73. Fig. 15 shows the position of the members when the door 73 is closed.
When it comes to opening the door, the induction motor is energized, the band 72 is driven through the air gap, and the various members move towards the positions of Figo 16. The closing of the door is effected in a similar manner by means of a reverser, the arrangement of which does not present any difficulty considering the description given above with regard to Figs. 1 to 8. When one wants the door to be locked once closed, this is easily achieved thanks to the provision of a sliding latch 77 biased by a spring, so as to engage normally in a keeper provided on the frame 76, this latch being articulated to one end of an angled lever 79 mounted on the door 73. The other end of this lever is articulated to the blade 72.
Thus, when this blade is moved in the direction of opening the door 73, pressure is first applied by the blade to the end of the lever 79, which thereby moves in order to remove the latch 77. of the striker 78. Any further pressure on the blade 72 will open the door.
It is preferable for the induction motor to be made automatically inoperative after the door has been completely opened or closed by the action of the device in question. This result is easily achieved by the provision of stops 90 on the blade 72, intended to tilt the arm of a switch (not shown) mounted on the pole assembly 71 and to bring this arm to the "open" position. . The subsequent closing of the switch can be carried out in any suitable manner, for example by actuating a push-button which closes the circuit of an electromagnet attached to the aforementioned arm of the switch.
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and which, once excited, brings said arm into the "closed" position.
Such an arrangement is well known in electromagnetically controlled switches or switches and presents no difficulty for an electrician, even without any other description or representation. It should be noted that the device according to the invention does not prevent the door from being opened and closed by hand, in the normal manner.
When the curtains or other objects to be controlled by the induction motor according to the invention are of a high weight, it will be advantageous to employ two or more pole pieces cooperating with a single blade and distributed at intervals on the latter, the operation being controlled by a single switch.
The object of the invention also lends itself to operation in places exposed to bad weather, or even to be immersed in water, since it is easy to enclose the pole pieces and the coils which they carry. , in an impermeable and non-conductive envelope of non-magnetic material.
It will be appreciated that the induction motor according to the invention, which uses an essentially non-magnetic strip of metal, of finite length (not necessarily rectilinear), instead of the rotating plate usually used in induction motors of the disc type, is susceptible of numerous variations in its construction details, without departing from the principle of the invention. This will become clear to those skilled in the art on reading the above description.
Although, in the description given above with reference to the accompanying drawings, the polar assembly has been described in its form comprising two poles on one side of the blade, in association with three poles provided on the other side of the latter. , it goes without saying that the number of poles can be increased or reduced without departing from the principle of the invention.
CLAIMS.
1. Induction motor for producing linear motion, characterized by magnetic coils wound on pole pieces arranged on opposite sides of an air gap and mounted as an exciting crew on a common base and by a metal blade , substantially non-magnetic, and means for guiding this blade longitudinally in this air gap relative to said pole pieces, the coils and the pole pieces being arranged and dimensioned such that, when alternating currents are applied to these coils of determined phase, parasitic currents originate in the blade producing a strong reaction between the blade and the pole pieces, which force acts in the longitudinal direction of the blade, so as to bring about a relative linear movement between these elements.
2. Following induction motor 1, characterized in that the means for guiding the blade relative to the pole pieces comprise anti-friction elements, such as rollers, mounted on said exciter assembly.
3. Induction motor according to 2, characterized by an inverter connected in the electro-magnetic current circuit, in order to reverse the direction of the reactive force which causes said relative linear movement, and a mechanism intended to actuate the switch and consisting of two additional elements, one of which is integral with the exciter assembly and the other with the blade, this mechanism being arranged so that its complementary elements engage each other in determined relative positions of said crews and blade.
Induction motor according to 3, characterized by means for controlling the relative speed of movement between the exciter assembly and the blade.
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