Appareil électrique de mesure. La présente invention se rapporte à un appareil électrique de mesure du type à aimant permanent et bobine mobile et, plus particulièrement, au système magnétique d'un tel appareil.
L'appareil électrique de mesure à. aimant permanent et bobine mobile qui fait l'objet de l'invention est caractérisé en ce que l'aimant permanent est disposé à l'intérieur de la bobine mobile.
Selon une forme d'exécution particulière de l'invention, dans le but de répartir le flux magnétique sur un espace angulaire assez étendu, il est prévu des pièces polaires, de fer ou acier doux, de chaque côté de l'aimant, entre celui-ci et la bobine mobile. Pour répartir encore mieux le flux magné tique agissant sur la bobine mobile, l'aimant, les pièces polaires et la bobine sont entou rés par un anneau de matière magnétique (fer doux ou acier doux).
Pour éviter l'affaiblissement du champ aux extrémités des pièces polaires, des évi dements sont ménagés dans l'anneau, sur deux côtés opposés de celui-ci.
L'aimant étant de petites dimensions doit être fait. d'une matière très dure, qui ne peut. être percée qu'en prévoyant, à l'avance des noyaux moins durs, coulés à. l'intérieur, ce qui rend la fabrication difficile et nuit au rendement; les pièces polaires de forme semi- circulaire sont fixées par brasage sur un socle de matière non magnétique, fixé lui- même sur un noyau de diamètre plus faible que l'aimant, de manière que l'aimant puisse être introduit à la presse entre les pièces polaires après le brasage de celles-ci.
Une fois monté, ledit socle est logé dans un des évidements ménagés dans l'anneau, ce qui assure un emboîtement et une mise en place précis de l'aimant au centre de l'anneau extérieur, de manière à ménager un entrefer régulier dans lequel tourne la bobine mobile.
L'anneau extérieur est. placé dans un cadre fondu portant, les paliers de la bobine mobile, le ressort. antagoniste et la plaque support de l'échelle graduée de l'appareil.
Le dessin ci-joint représente, schémati quement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de L'invention.
La . fig. 1 est une coupe transversale axiale.
La. fig. 2 est une vue de face, partie avant du boîtier et le cadran étant enlevés.
La fig. 3 est une vue en plan dudit appa reil, les deux parties du boîtier étant enle vées.
L'appareil comprend un boîtier de ma tière moulée formé de deux parties, un cy lindre 11, fermé à l'avant, à l'exception d'une fenêtre vitrée 12, et un disque 13 s'ajustant exactement dans l'extrémité arrière ouverte du cylindre auquel il est fixé par des vis.
Deux tiges filetées 14, fixées rigidement dans le disque arrière 13, s'étendent vers l'avant et forment les supports du mécanisme, dont un cadre 15, en aluminiiun fondu, ou en une mitre matière non magnétique, est ajusté sur lesdites tiges et y est maintenu par des écrous 16.
Le système magnétique se compose d'im aimant permanent cylindrique 17, de deux piè ces polaires 18 et d'un anneau extérieur 19. L'aimant a la forme d'im cylindre; il est aimanté diamétralement. Les pièces polaires ont la forme d'une portion d'anneau circulaire et sont disposées sur chacun des pôles de l'aimant. L'anneau extérieur 19 est concen trique à l'aimant et à ces pièces polaires, de telle sorte qu'un entrefer circulaire est formé entre celles-ci, l'entrefer comprenant deux ares opposés dont le centre coïncide avec l'axe de l'aimant cylindrique.
La bobine mobile 20 est de forme rectan gulaire: elle embrasse l'aimant de façon telle que deux de ses côtés opposés soient placés dans l'entrefer. La bobine est pivotée de manière à pouvoir tourner autour d'un axe parallèles auxdits côtés opposés et qui coïncide avec celui de l'aimant; la bobine peut donc osciller dans l'entrefer, l'aimant se trouvant à l'intérieur, c'est-à-dire à l'in térieur du cylindre engendré par la rotation de la bobine autour de son axe.
L'invention se rapporte principalement à la construction du système magnétique. L'aimant permanent 17 est en un acier présentant une grande force coercitive, de préférence supérieure à 400 gilberts. Un genre d'acier approprié est composé de fer, d'aluminium et de nickel, avec ou sans co balt. Les matières à grande force coercitive sont physiquement très dures et d'un usinage difficile, en particulier lorsque, comme c'est le cas, le cylindre mesure environ 9,5 mm en diamètre et en longueur. Aussi la seule manière praticable de perçer cet aimant se rait-elle de couler tout d'abord à son inté rieur des noyaux de moins grande dureté.
Ceci est non seulement difficile, mais diminue le rendement de l'appareil. L'aimant cylin drique de l'appareil selon l'invention ne nécessite aucun usinage. Les pièces polaires 18 sont montées sur un socle 21, en matière non magnétique, sur lequel leurs arêtes droites inférieures sont brasées. Les positions prises par les pièces polaires lorsqu'elles sont libres de se dépla cer sont quelque peu plus voisines l'une de l'autre que celles qu'elles occupent quand l'aimant est en place, de sorte que l'inser tion à force de l'aimant entre elle les oblige à s'écarter.
En d'autres termes, l'aimant est maintenu en place uniquement par le serrage que les pièces polaires exercent sur lui, à l'exclusion de toutes vis ou organes de fixa tion analogues.
L'anneau extérieur 19 est alésé en haut et en bas, en laissant des parties en saillies 22, placées en regard des pièces polaires 18. Ces pièces coopèrent ainsi à la détermination de l'entrefer et à l'obtention d'une distribu tion uniforme du flux magnétique sur une distance angulaire plus grande que celle qu'il était possible d'obtenir jusqu'à présent.
Lorsque l'appareil est monté, le socle 21 est logé dans l'un des évidements ménagés dans l'anneau 19 et fixé en position par une vis 23. Cette disposition donne un emboîte ment précis et elle garantit que l'aimant est placé au centre de l'anneau extérieur, en laissant ainsi un entrefer de largeur uni forme pour le déplacement de la bobine.
L'anneau extérieur est logé dans le cadre fondu 15 et maintenu en position par des écrous 24. Ce cadre porte les paliers de la bobine mobile, les ressorts antagonistes et la plaque portant l'échelle graduée.
Les pièces polaires et l'anneau extérieur sont, de préférence, en matière à haute per méabilité magnétique, telles que certains alliages de fer et de nickel.
On estime que des alliages des composi tions suivantes sont bien adaptés à cet usage a) 45 % de nickel, 55 % de fer.
b) 36 % de nickel, 64%' de fer.
Le flux magnétique pourrait n'être pas uniformément distribué sur toute la longueur de l'entrefer, par exemple en donnant une courbure non circulaire aux pièces polaires, ou aux parties de l'anneau extérieur qui leur font face.
Electrical measuring device. The present invention relates to an electrical measuring apparatus of the permanent magnet and moving coil type and, more particularly, to the magnetic system of such an apparatus.
The electric measuring device at. permanent magnet and voice coil which is the subject of the invention is characterized in that the permanent magnet is arranged inside the voice coil.
According to a particular embodiment of the invention, in order to distribute the magnetic flux over a fairly large angular space, there are provided pole pieces, of iron or mild steel, on each side of the magnet, between that here and the voice coil. To distribute the magnetic flux even better acting on the voice coil, the magnet, the pole pieces and the coil are surrounded by a ring of magnetic material (soft iron or mild steel).
To prevent the weakening of the field at the ends of the pole pieces, recesses are made in the ring, on two opposite sides thereof.
The magnet being small in size must be done. of a very hard material, which cannot. be pierced only by providing, in advance, less hard cores, cast to. the interior, which makes manufacture difficult and impairs performance; the semicircular pole pieces are fixed by brazing on a base of non-magnetic material, itself fixed on a core of smaller diameter than the magnet, so that the magnet can be introduced by press between the pole pieces after soldering them.
Once mounted, said base is housed in one of the recesses formed in the ring, which ensures a fitting and precise positioning of the magnet in the center of the outer ring, so as to provide a regular air gap in which turns the voice coil.
The outer ring is. placed in a molten frame bearing, the bearings of the voice coil, the spring. antagonist and the device's graduated scale support plate.
The accompanying drawing represents, schematically and by way of example, an embodiment of the object of the invention.
The . fig. 1 is an axial cross section.
Fig. 2 is a front view, front part of the case and the dial having been removed.
Fig. 3 is a plan view of said apparatus, the two parts of the housing being removed.
The apparatus comprises a molded case formed of two parts, a cylinder 11, closed at the front, except for a glazed window 12, and a disc 13 which fits exactly in the rear end. open of the cylinder to which it is fixed by screws.
Two threaded rods 14, rigidly fixed in the rear disc 13, extend forward and form the supports of the mechanism, of which a frame 15, in molten aluminum, or in a non-magnetic material bolster, is fitted on said rods and is held there by nuts 16.
The magnetic system consists of a cylindrical permanent magnet 17, two pole pieces 18 and an outer ring 19. The magnet has the shape of a cylinder; it is diametrically magnetized. The pole pieces have the shape of a circular ring portion and are arranged on each of the poles of the magnet. The outer ring 19 is concen tric to the magnet and to these pole pieces, so that a circular air gap is formed between them, the air gap comprising two opposite ares, the center of which coincides with the axis of the cylindrical magnet.
The voice coil 20 is rectangular in shape: it embraces the magnet so that two of its opposite sides are placed in the air gap. The coil is rotated so as to be able to rotate about an axis parallel to said opposite sides and which coincides with that of the magnet; the coil can therefore oscillate in the air gap, the magnet being inside, that is to say inside the cylinder generated by the rotation of the coil around its axis.
The invention relates mainly to the construction of the magnetic system. The permanent magnet 17 is made of a steel having a high coercive force, preferably greater than 400 gilberts. A suitable kind of steel is iron, aluminum and nickel, with or without co balt. Materials with high coercive force are physically very hard and difficult to machine, especially when, as is the case, the cylinder is about 9.5mm in diameter and length. Also the only practicable way to pierce this magnet would be to flow firstly inside it the cores of less hardness.
This is not only difficult, but decreases the efficiency of the device. The cylinder magnet of the apparatus according to the invention does not require any machining. The pole pieces 18 are mounted on a base 21, in non-magnetic material, on which their lower straight edges are brazed. The positions taken by the pole pieces when they are free to move are somewhat closer to each other than those they occupy when the magnet is in place, so that the insertion at force of the magnet between it forces them to move away.
In other words, the magnet is held in place only by the clamping that the pole pieces exert on it, to the exclusion of any screws or similar fasteners.
The outer ring 19 is bored at the top and at the bottom, leaving projecting parts 22, placed opposite the pole pieces 18. These pieces thus cooperate in determining the air gap and in obtaining a distribution. uniform magnetic flux over an angular distance greater than that previously possible.
When the device is mounted, the base 21 is housed in one of the recesses made in the ring 19 and fixed in position by a screw 23. This arrangement gives a precise fit and it guarantees that the magnet is placed in the middle. center of the outer ring, leaving a uniform width air gap for the coil to move.
The outer ring is housed in the cast frame 15 and held in position by nuts 24. This frame carries the bearings of the voice coil, the counter springs and the plate carrying the graduated scale.
The pole pieces and the outer ring are preferably made of a material with high magnetic permeability, such as certain alloys of iron and nickel.
Alloys of the following compositions are considered to be well suited for this purpose: a) 45% nickel, 55% iron.
b) 36% nickel, 64% iron.
The magnetic flux might not be uniformly distributed over the entire length of the air gap, for example by giving a non-circular curvature to the pole pieces, or to the parts of the outer ring facing them.