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L'invention concerne un nouveau mode d'entretien électrique d'un balancier de préférence circulaire à ressort spiral, les oscillations du balancier étant converties en rotation,de rouages et d'aiguilles, par les moyens connus (double cliquet, vis tangente à deux hélicoides inversées ou ancre motrice), communiquant aux rouages de la première roue, et de préfé- rence, deux avancements dans le même sens par période du balancier, au mo- ment où celui-ci passe par sa position d'équilibre. L'énergie est fournie par une source à oourant continu, pile, ou courant alternatif redressé.
On s'est proposé principalement de construire un moteur oscillant associé à des organes mécaniques permettant de satisfaire aux conditions rigou- reuses de la technique horlogère, au point de vue de l'isoohronisme, de la précision, de l'invariabilité avec le plus haut rendement, une très fai- ble consommation et la suppression de toute étincelle aux contacts,sans ex- clure les questions de facilité constructive et d'économie qui sont primor- diales pour les pendulettes et montres d'usage courante
Les moteurs oscillants à aimant et bobinage sans fer n'ont que des pertes dues à l'effet Joule qui diminuent lorsque le courant est faible, condition nécessaire pour éviter les étincelles et l'usure prématurée de la pile.
On a trouvé préférable de rendre le bobinage mobile et les aimants fixes, bien que, de toute évidence, la disposition inverse puisse être adop- tée, sans changer le principe de l'invention,-
Dans les dispositions courantes à balancier à poids battant ou circulaire comportant un ou des aimants en présence d'enroulements fixes ou mobiles, on utilise une percussion motrice pour un sens de l'oscillation, le contact étant agencé pour supprimer la percussion pour le sens inverse.
Mais il faut qu'à chaque instant, l'énergie reçue par le 'balancier soit éga- le à celle qu'il restitue pour ne pas modifier la période, ou encore que les couples résistants se produisent un peu avant le passage par la verticale ou la position d'équilibre et que la percussion motrice se produise après.
Dans l'un ou l'autre cas, ces conditions sont très influencées par les va- riations de l'amplitude ou des couples résistants avec une peroussion par période, On obtient les meilleurs conditions d'entretien du mouvement os- cillatoire en réalisant deux percussions égales de part et d'autre de la position d'équilibre statique dn balancier, symétriques, et aussi près que possible l'une de l'autre.
A ces deux forces motrices, on fera correspondre les deux couples passifs d'entraînement des rouages, par le balancier, de part et d'autre de sa position d'équilibre, pour avoir un bon isochronisme,
La figure 1 (vue de face) et la figure 2 (coupe par l'axe) sont démonstratives du principe de l'invention.
La figure 3 dérive de la figure 1 où l'on utilise un enroulement au lieu de deux, par inversion des polarités de l'aimant.
Les figures 4, 5 et 6 sont des modifications du bobinage contenu tout entier dans un même plan, au lieu d'envelopper les pôles magnétiques.
La figure 7 montre une forme d'aimant à deux pôles bifurqués.
La figure 8 correspond au même principe, mais avec enroulements symétriques.
La figure 9 (vue partielle en plan) et figure 10 (perspective) montrent l'appareil dans une réalisation constructive @
Les figures 11, 12, 13 et 14 sont relatives à une modalité du circuit magnétique où les-aimants servent de colonnettes de soutien.
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La figure 15 représente l'équipage mobile en perspective monté sur l'axe du balancier ou formant seul le balanciero
La figure 16 représente une plaque en fer doux pour la fermeture des champs magnétiques, dans le cas où on n'utilise qu'un aimant (figure 8) où deux aimants (figure 9) .
L'invention est caractérisée par un nouveau mode d'action électro- dynamique et magnétique, une combinaison d'au moins un aiment avec un enrou- lement ou, de préférence, deux enroulements de forme spéciale, et des par- ticularités constructives permettant la réalisation d'un balancier moteur ayant les caractéristiques, masse équilibrée et ressort spiral, suivant les normes classiques adoptées par l'usage en horlogerie mécanique, et soumis, un court instant, à deux forces, de part et d'autre de l'axe dé pivotement qui, chacune d'elles, tendent à entraîner le balancier dans un sens opposé Dans la position d'équilibre statique du ressort spiral, les deux forces sont petites et égales, et le couple résultant est nul, mais sitôt franchie cet- te position pour un sens, une des forces croit brusquement et l'autre devient sensiblement nulle.
Le moment ainsi créé entraîne le balancier dans le sens de son déplacement angulaire. Pour 1'oscillation de sens inverse, c' est le contraire qui se produit et la force qui était nulle croit, tandis que la force qui s'était accrue lors de la demi-oscillation précédente devient insensible.
Par ce jeu alterné des forces opposées, le balancier reçoit une impulsion motrice à chaque demi-période, dans le sens de son dé- placement angulaire, de part et d'autre et très près de sa position d'équi- libre, puis redevient entièrement libre, ce qui satisfait aux meilleures conditions de précision et, en même temps, de simplicité, car le courant n'est -jamais inversée
La figure 1 est une réalisation constructive du principe énoncé, applicable à un balancier à oscillation, de faible ouverture angulaire (ba- lancier pendulaire à gravité) Le principe exige un sens relatif bien dé- terminé entre les ampères-tours des bobines et les polarités des aimants en présence, et, pour éviter toute erreur d'interprétation, on a marqué sur les figures les polarités Nord et Sud des aimants, par les lettres N et S,
et le sens de circulation des courants par des flèches pleines, les flèches en pointillé représentant le sens des forces motrices. Pour les figures vues en plan, les couches actives des bobinages sont représentées au-dessus des pôles de l'aimant considéré, le circuit magnétique étant fermé par un deuxième aimant (ou une plaque de fer doux), ne figurant que sur les vues en coupe transversale ou en perspective, pour la clarté des dessins.
Sur la figure 1 (vue en plan) et figure 2, (coupe par l'axe de pivotement,) 1 est un aimant de forme méplate aimanté NORD - SUD aux .deux extrémités. L'équipage mobile formant le balancier est constitué comme un fléau de balance, avec deux enroulements méplats 2 et 2' entourant l'aimant à faible entrefer.
Dans la position figurée, qui est celle correspon- dant à la position d'équilibre statique du balancier, c'est-à-dire, à la torsion nulle du spiral réglant 7, les forces F et F', exercées sur le balan- cier, sont égales et opposées. 0 est dans cette position que se ferme le contact électrique entré une goupille 5 solidaire du balancier, et une la- melle conductrice flexible 3,portée par la platine et, ce contact a lieu sur un certain angle de l'ordre de 30 degrés, de part et d'autre de la position d'équilibre sur l'axe Y, où le couple électrique est nul. Il est facile de voir que cette position est très instable, car le moindre déplacement an- gulaire dans un sens ou l'autre a pour effet de faire pénétrer un enroule- ment dans l'entrefer I et I', alors que l'autre enroulement sortira du champ.
L'une des forces s'accroît, l'autre devient pratiquement nulle et l'équipage mobile est sollicité par un couple moteur, dans le sens même de
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la déviation qu'on lui a imprimé à partir de la ligne d'équilibre. Ce bas- culement est comparable à celui du fléau d'une balance dont le centre de gra- vité serait au-dessus du point de suspension, Il est clair que la plus pe- tite inclinaison fera basculer le-fléau, à droite ou à gauche. Après un certain écart, le contact est rompu et le balancier, devenu complètement libre, continue son lancer, puis change de sens, revient sur la ligne Y, et le contact étant à nouveau établi, il reçoit une nouvelle impulsion dans le sens de son mouvement.
Les oscillations une fois amorcées s'entretiennent jusqu'à épuisement de la pileo Le balancier peut démarrer de lui-même, st sitôt la pile branchée, du fait de l'instabilité de la position statique.
Le flux magnétique de l'aimant I passe à travers les nappes de fil d'une des faces des bobines pour rejoindre les tôles d'un aimant I' ou un demi- anneau de fer doux en vis-à-vis (coupe figure 2).
Nais une bobine enveloppant une âme magnétique ou de fer doux ne permettrait pas les élongations de grande amplitude d'un balancier circu- laire, lesquelles sont de l'ordre de 270 degrés et la disposition des fi- gures 1 et 2 ne pourrait convenir que pour un balancier à poids battant.
Selon l'invention, on donne à l'aimant deux pôles de même nom aux deux extrémités et un pôle contraire sur la partie médiane (figure 3) Les deux bobines 2 et 2' de la figure 1 auront alors le même sens d'enrou- lement pour retrouver les mêmes conditions de fonctionnement. On peut donc les remplacer par une bobine unique 2 (figure 3) formant un cadre déporté par rapport à l'axe de pivotement 6, ce qui permet la libre rotation cir- culaire .
Si on remarque qu'un côté seulement du bobinage 2 est utile, ce- lui qui se déplace dans les entrefers, on peut replier le côté inactif dans le même plan que la nappe efficace.de fils, comme il est représenté sur la figure 4, qui est équivalente, au point de vue électrique, de la figure 3.
Le bobinage 2 a la forme d'une demi-circonférence. Une partie diamétrale est active avec forces tangentielles à la circonférence décrite par le ba- lancier, et la partie semi-circulaire sans action motrice, car les forces électromagnétiques qui sont perpendiculaires aux éléments du fil et à la - direction du champ passent par l'axe de pivotement d'ailleurs, les parties circulaires peuvent être en dehors de l'entrefer).
Les combinaisons possibles sont représentées schématiquement fi- gures 4 , 5 et-6, Sur la figure 4, les pôles N sont intérieurs à l'enrou- lement et le courant tourne dans le sens des aiguilles d'une montre.
Les forces motrices sont alors dirigées de droite à gauche; sur la figure 5* l'aimant est extérieur et si l'on veut conserver le même sens aux for- ces motrices f et f', le courant doit circuler en sens inverse des aiguil- les d'une montre. Si, au contraire, on veut inverser le sens des forces avec le même sens de circulation que pour la figure 5, les pôles sont de noms contraires et intérieurs à l'enroulement (figure 6). On n'a repré- senté sur les figures de 5 et 6 qu'un des pôles N et S et la figure 7 montre comment peut être agencé, dans un premier mode le circuit magnétique, par un aimant en fer à cheval à deux pôles bifurqués, la nappe diamétrale ao- tive de l'enroulement se déplaçant dans l'entrefer des pôles N et S.
Les dispositions des figures de 4 à 7, qui permettent une application correc- te du principe à basculement de la figure 1 avec litre rotation sur toute la circonférence, présentent l'inconvénient d'une assymétrie électrique, d'où poussée latérale sur l'axe et obligation d'équilibrer le balancier par un contrepoids, tel que 8 de la figure 3.
Rien n'est plus facile d'y remédier, car il suffit d'ajouter un deuxième enroulement, comme représenté figure 8.
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Le sens relatif de circulation des courants, vis-à-vis des pôles de l'aimant, se déduit aisément des figures 4 à 6. On voit que, pour un ob- servateur considérant de face les deux enroulements (figure 8), pour un en- roulement, un courant a le sens de circulation des aiguilles d'une montre et recouvre un pôle Nord, et le courant circulant dans l'autre enroulement a le sens inverse des aiguilles d'une montre et recouvre un pôle Sudo A titre d'exemple, on a représenté, figure 8, un aimant en fer à cheval à deux pôles étalés, et le circuit magnétique est complété par un deuxième aimant de même forme mais à pôles inversés, qui sera placé au-dessus des bobinages, les deux nappes actives étant à l'intérieur des extrémités po- laires ou débordant légèrement sur celles-ci.
On obtient alors, pour la position figurée, quatre couples de forces opposées deux à deux et qui s' annulent pour la position d'équilibre statique du spiral au moment où le contact est établia
Si le balancier tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, les forces f2 et f' croisent brusquement et les forces f f'2 deviennent négligeables;
si le balancier tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, les forces f et f'2 croisent et les deux autres deviennent né- gligeableso
L'avantage de cette dernière disposition sur celle de la figure 1 ou figures 4 à 6 est d'obtenir deux forces motrices, de part et d'autre de l'axe de pivotement, c'est-à-dire un couple égal F x D, D étant la lon- gueur diamétrale des bobines, alors que le moment était égal à D x F pour les figures 1 à 6 , étant donné que pour une déviation, une moitié de la nappe de fils entrait dans l'entrefer et l'autre moitié en sortait, et vice versa pour la déviation inverse;
l'efficacité est ainsi doublée
La figure 9 dérive directement de la figure 8, avec deux aimants 1 et 12 du type en fer à cheval, ce qui, en dégageant le centre de pivo- tement, permet une mise en place et démontage très faciles de l'équipage mobile à deux bobines 2 et 2'. Bien entendu, le circuit magnétique est constitué par deux paires d'aimants à pôles voisins contraires, comme re- présenté en perspective sur la figure 10 (1 - 1'1 - 12 et 1'2). Mais on peut aussi bien fermer le flux d'une paire d'aimants, telle que 1 et 12 de la figure 9, par une plaque de fer doux convenablement ajourée, pour cons- tituer un entrefer bien délimité, avec le minimum de dispersion magnéti- que.
On remarquera sur les figures 9 et 10 la forme rationnelle des pièces polaires, dont les bords sont parallèles aux conducteurs diamétraux dans la position indifférente Z où a lieu le contact et dans la position angulaire où le contact est rompu, lorsque le cadre a tourné d'un angle de l'ordre de 35 degrés environ à droite ou à gauche de la ligne d'équili- bre. On obtient pour toute l'élongation motrice un couple de forces perpendiculaires aux diamètres du cercle décrit.
Le couple moteur nul sur la ligne d'équilibre Z a une montée très raide dès que cette ligne est dépassée, atteint un maximum lorsque tous les fils sont dans l'entrefer, et décroît dès que les conducteurs du bord extrême de la nappe commencent à sortir du champ magnétique. Le couple (statique) a donc une allure trapézoïdale, mais à coefficient an- gulaire élevé au départ. Le couple dynamique a une allure un peu diffé- rente du fait de la force contre-électromotrice, qui tend à diminuer le courant, d'autant plus que la variation du flux est angulairement plus ra- pide et la vitesse des conducteurs, plus grande.
La coupure du courant s'
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effectue sensiblement pour la position angulaire où la force contre-élec- tromotrice est maximum, ce qui est très favorable pour la conservation des contacts. Il y a comme on l'a vu, -!créations de deux couples de sens dif- férent, de même allure de part et d'autre de l'axe 2.
Il va de soi qu'on peut constituer le circuit magnétique en to- talité, par des aimants ou des aimants associés à des éléments de fer doux et, selon une particularité originale et.privilégiée de l'invention, les aimants sont constitués par deux bâtonnets en matière très coercitive, telle que 1' "Alnico III", le "Ticonal" etc..., qui sont peu coûteux sous cette forme simple.
On peut les utiliser de fonderie, massifs ou en poudre agglomérée s'il y a des trous borgnes ou percements à effectuer et que l'al- liage, par sa dureté ou sa fragilité, se prête mal à l'usinage. Un'mode privilégié consiste à utiliser de petits aimants cylindriques où on a mé- nagé, aux extrémités, un trou borgne qu'on remplit d'un métal tel que lai- ton ou autre matière facilement usinable, qu'on peut fileter, si besoin, est, pour la fixation sur la platine ou le boîtier, du mouvement d'horlo- gerie, ou encore, percer de part en part, ce qui*permet d'y faire passer une petite tige. La tige ou les deux extrémités de la tige enchâssée por- tent, aux extrémités, un filetage.
Cette âme, non magnétique, fait corps avec l'aimant et l'ensemble est fixé au bâti, à la face d'une colonnette qui joue le double rôle de soutien et d'aimant, ce qui permet d'économiser la place au maximum et offre de grandes facilités de montage. On a re- présenté, à titre d'exemple sur la figure 11, les éléments constructifs d' une telle disposition dont le principe est conforme aux figures 9 et 10 et où les deux paires d'aimants 1 - 1 2 et le 1 - 192 sont remplacés par deux bâtonnets cylindriques 11 et 12, en "Ticonal" ou "Nialco", par exem- ple, associés à des pièces de fer doux 10 - 10' doublées, obtenues par dé- coupage,à l'emporte-pièce,
dans de la tôle et dont les extrémités sont re- courbées et cambrées afin de délimiter quatre entrefers où se déplace la nappe diamétrale 2 et 2' (figure 13 et 14) de l'enroulement méplat, comme il a été expliqué pour les figures 9 et 10, le contact s'effectuant tou- jours lorsque cette nappe est sur la ligne neutre Z (figures 9 et 10), en équilibre instable et soumise à un couple moteur dont le sens coïncide avec le sens de l'écart, de part et d'autre de cette position, ce qui res- sort immédiatement de l'examen de la figure 13 (coupe transversale passant par l'axe de pivotement 6) et de la figure 14 (coupe perpendiculaire à l'axe de pivotement, dans le plan a - b de la figure 11 et vue au-dessus),
Enfin, on a représenté, sur la figure 15, l'équipage mobile sé- paré, encastré dans un plateau de soutien en matière plastique ou autre,
présentant des surfaces très lisses afin de rendre minimum l'amortissement dû au frottement de l'air. Les flèches montrent la direction des champs magnétiques H1 et H2 de part et d'autre de la nappe active, dans la position figurée en 13 et 140
La figure 16 montre la forme d'une plaquette de fer doux 16 de fermeture du champ, conforme au montage constructif des figures 9 et 10, ce qui permet de supprimer une paire d'aimants, par exemple les aimants 1' et 1- de la figure 10.
Les échancrures 17 délimitent les entrefers, et l'échancrure 18 jusqu'au centre permet l'introduction de l'axe du balan- cier sans démonter le circuit magnétiqueo
On a représenté schématiquement, sur la figure 10, le contact constitué par une goupille conductrice 5 et une lamelle flexible 3, con- ductrice, isolée de la masse, le courant se fermant au moment du contact par le spiral réglant 7 du balancier, les bobinages 2 et 2' (une paire de bobines en série), la pile 4 et la masse.
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Le contact, tel que représenté sur les figures 1, 10 et 15, est simple, établi dans les deux sens, frottant et décapant, et, toute étin- celle étant supprimée, sa durée est indéfinieo Avec 1 appareil tel que dé- crit, on obtient avec ce contact simple un couple moteur qui est nul dans la position où le balancier est sur la ligne d'équilibre, et ce couple croit en pente raide de part et d'autre de cette position, symétriquement, mais à direction de sens contraire La.
ligne d'équilibre à couple nul sépare donc deux plages où les couples moteurs sont de sens opposéso Pour ne pas troubler l'isochronisme du balancier, on fait correspondre aux deux impulsions motrices et au même instant, deux entraînements de la pre- mière roue des rouages d'horlogerie, c'est-à-dire, deux couples passifs correspondant au travail fourni par le balancier. Ainsi, le balancier re- çoit de 1 énergie et la restitue immédiatement aux rouages, dans un sens et dans l'autre, avec un supplément d'énergie motrice pour son propre entre- tien.
On peut utiliser un double cliquet moteur, ou une ancre motrice à deux becs actifs, ou une hélicoïde à deux inclinées inversées, attaquant les dents d'une roue tangeanteo C'est ce dernier cas qui a été représenté par 14 et 15 sur la figure 15.