CH346797A - Appareil de conversion d'une grandeur mécanique en une grandeur électrique - Google Patents

Appareil de conversion d'une grandeur mécanique en une grandeur électrique

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  Appareil de conversion d'une     grandeur    mécanique en une     grandeur        électrique       La présente invention a pour objet un appareil  de conversion d'une grandeur mécanique en une  grandeur électrique. Elle a également pour objet une  utilisation de     cet    appareil dans une installation de  télémesure d'un déplacement angulaire ou linéaire.  



  Cet appareil est caractérisé par le fait qu'il com  prend, d'une part, un stator formé par plusieurs en  roulements et par une bobine d'excitation     parcourue     par un courant alternatif produisant dans chacun des  enroulements des courants induits et, d'autre part,  une pièce magnétisable susceptible de se déplacer en  regard des enroulements en faisant varier l'intensité  des courants induits dans les enroulements.  



  Le dessin représente, à titre d'exemple, trois for  mes d'exécution de l'objet de l'invention et des va  riantes.  



  La     fig.    1 est une vue en plan de la première for  me d'exécution ;  la     fig.    2, une coupe suivant II-11 de la     fig.   <B>1,</B> et  la     fig.    3, un schéma d'une installation de télé  mesure équipée d'une telle forme d'exécution ;  les     fig.    4, 5, 6 et 8 sont des variantes de détail,  la     fig.    7 étant un schéma explicatif de la     fig.    6 ;

    la     fig.    9 est une vue en plan de la deuxième  forme d'exécution,  la     fig.    10, une coupe axiale de la     fig.    9, et  la     fig.    11 un schéma d'une installation de télé  mesure équipée de cette     forme    d'exécution ;  les     fig.    12 à 17 sont des variantes de détail, et    la     fig.    18, un schéma d'une installation de télé  mesure équipée d'une troisième     forme    d'exécution.  



  Le stator de la première forme d'exécution est  constitué par une carcasse 1 en fer     feuilleté,    présen  tant une partie annulaire 1', coupée aux deux extré  mités d'un même diamètre et une autre partie 1",  en forme de U, qui prolonge ledit anneau en regard  de l'une des coupures.

   Sur la face intérieure de cette  carcasse, de part et d'autre de l'axe de la partie an  nulaire, sont placés deux enroulements 2 et 3 com  prenant trois, respectivement quatre bobines, repré  sentés schématiquement sur la     fig.    1 par trois spires  <I>a, b,</I> c, respectivement quatre spires     a',   <I>b', c', d'.</I>  Ces enroulements sont disposés à l'intérieur de la  carcasse, comme pour les alternateurs ordinaires, les  parties actives étant placées dans des encoches ou  à plat à l'intérieur de la partie annulaire du stator.  D'autre     part,    chaque enroulement étant disposé sur  une branche différente de la carcasse, ceci facilite la  construction de l'appareil, car tout chevauchement  est supprimé.

   Dans chacun des enroulements 2 res  pectivement 3, les bobines successives<I>a, b,</I> c, res  pectivement     d,   <I>b', c,<B>d</B>,</I> sont mutuellement inver  sées. D'autre part, les bobines d'un enroulement sont  décalées d'un demi-pas par rapport à ceux de l'autre.  A la base du U est disposée une bobine d'excitation  4 parcourue par un courant alternatif produisant un  champ magnétique dans la carcasse 1.  



       Coaxialement    à la partie annulaire de la car  casse, est monté     rotativement    un barreau en fer doux  5 de section rectangulaire, par lequel se ferme le  flux magnétique produit par la bobine 4. Sa lon  gueur est sensiblement égale au diamètre intérieur  de l'anneau l', de manière que ses extrémités restent      dans le voisinage immédiat des enroulements 2 et 3  portés par l'anneau.  



  Les faces terminales du barreau 5 ont une forme  telle que la répartition du flux magnétique dans     l'en-          trefer    soit sinusoïdale. Si on considère la     bobine    a  de l'enroulement 2, par exemple, et que     l'extrémité     du barreau 5 soit centrée sur celle-ci pour la position  de     départ,    on aura une tension induite maximum  dans l'enroulement.

   Lorsque le barreau 5 est     angu-          lairement    déplacé dans le sens des aiguilles d'une  montre, le courant décroît dans cet enroulement et  s'annule pour la position où le     barreau    est symétri  que au point o, c'est-à-dire lorsque son extrémité  chevauche également les bobines<I>a</I> et<I>b,</I> le signe   indiquant que les spires de ces bobines sont enrou  lées en sens     inverse.    A partir de ce moment, le cou  rant croît à nouveau mais son sens a tourné de     1.80()     et il atteint un maximum lorsque la bobine b est  traversée par le     flux    total.

   La variation est sinusoï  dale et à ce point le déphasage atteint une     demi-          période.    Il     suffit    de faire les mêmes considérations  à partir de ce     point    jusqu'à la bobine c, de même  sens que la bobine a, pour avoir une période com  plète, comme pourrait le produire un inducteur clas  sique bipolaire.

   L'enroulement 3 qui est décalé     an-          gulairement    par     rapport    à l'enroulement 2 d'un angle  correspondant à un quart de période, nécessite qua  tre bobines     d,   <I>b', c', d',</I> car, étant donné qu'on a  choisi un courant à l'origine maximum pour la bo  bine a, il y a trois points nuls de courant pour l'en  roulement 2 et quatre pour l'enroulement 3. On  pourrait, pour la position origine du barreau 5, lais  ser une région neutre en dehors de tout     enroulement,     si l'on désirait que l'équipage mobile pour cette posi  tion de départ soit libre de tout. couple directeur.  Il est également possible de disposer les deux en  roulements 2 et 3 sur une même branche de l'an  neau l'.  



  A la réception (voir     fig.    3), les tensions aux bar  reaux des deux enroulements 2 et 3 sont appliquées  à un     selsyn    R à deux enroulements à angle droit.  Son rotor est alimenté en phase avec la bobine 4, et  quand le barreau 5 balaye les deux enroulements 2  et 3, le rotor du     selsyn    a fait un tour complet. Il est  donc possible d'avoir une     amplification    angulaire en  réduisant le pas des enroulements 2, 3 et en au  mentant l'épaisseur de la carcasse.  



  La     fig.    4 représente une variante relative à la  carcasse. Ici c'est- un anneau fermé 1,     comme    dans  les stators classiques, qui présente deux entailles dia  métralement opposées, dans lesquelles sont logés les  deux     faisceaux    diamétraux 4' et 4" d'une même bo  bine inductrice, vus en coupe. Pour dégager la par  tie centrale, on place deux bobines dont on rabat les  joues de     part    et d'autre des faces de la couronne.  Les enroulements 2 et 3, ainsi que le barreau 5 du  rotor sont représentés schématiquement comme en       fig.    1.  



  En     fig.    5, la pièce magnétisable est constituée  par deux palettes coaxiales 5' et 5" faisant entre elles    un angle prédéterminé sensiblement égal à l'angle  au centre embrassé par un enroulement. Ces palettes  ont des extrémités courbées à angle droit et dont la  grandeur dans le sens axial est sensiblement égale à  l'épaisseur de la carcasse 1, 1'. La bobine d'excita  tion 4     affecte    la forme d'une galette coaxiale à l'axe  de rotation des palettes, placée entre celles-ci de sor  te que le flux se ferme à travers la carcasse 1, l',  formée ici d'une bague coupée aux deux extrémités  d'un même diamètre, de manière à créer deux seg  ments toroïdaux.

   Les enroulements 2 et 3 présentent  trois, respectivement quatre bobines décalées l'une  par     rapport    à l'autre, comme sur la     fig.    1.  



  Les fi-. 6, 7 et 8 sont des variantes pour trans  metteurs multipolaires sans balais, qui, associés à des  récepteurs bipolaires, permettent d'obtenir une am  plification de l'échelle. On a représenté sur la     fig.    6  un stator 1 triphasé ml,<I>m.,</I>     m3,        tétrapolaire,    à deux  paires de palettes d'excitation diamétralement oppo  sées 5' ... 5"", chaque paire étant disposée de part  et d'autre de la bobine d'excitation 4. Si le récep  teur est bipolaire triphasé, son rotor effectuera un  tour complet pour une période complète du trans  metteur, l'amplification angulaire étant de deux.

   On  voit sur la     fig.    7 que tous les enroulements d'une  phase tels que ml sont en série, de même pour les  trois autres phases ; toute la surface du stator est  utilisée. Le rotor 5' ... 5"" est     libre    sur toute la cir  conférence. La     fig.    8 représente un rotor basé sur le  même principe à huit pôles, donnant une amplifica  tion deux fois plus grande que la précédente.  



  La deuxième forme d'exécution     (fig.    9 et 10),  comprend un stator constitué par un plateau circu  laire 6 non magnétisable, par exemple en matière  plastique, de très faible épaisseur, portant, encastrés,  des enroulements sous forme de galettes plates 7, T,  7", 7"' qui, dans cet exemple, sont au nombre de  quatre décalés de 90". Les enroulements 7, ... 7"'  sont concentriquement disposés autour de la bobine  d'excitation 4 alimentée sous courant alternatif.     Le     flux circule par l'âme 8 dans les palettes 5' et 5"  en traversant la surface des enroulements. La forme  des palettes est déterminée pour avoir une variation  sinusoïdale du flux traversant les enroulements en  fonction de l'angle de déplacement.

   Une telle dispo  sition permet de supprimer tout fer     statorique,    tout  en bénéficiant d'une     forte    induction du fait que     l'en-          trefer    est relativement faible. Il est toutefois possible  de     placer    des pièces en matière magnétisable dans  les galettes du stator, de manière à concentrer le     flux     qui le traverse.  



  Un montage électrique d'un mode de transmis  sion utilisant cette deuxième forme d'exécution est  représenté à la     fig.    11. Les quatre enroulements 7 ...  7"' sont     reliés    en un point commun, de même pour  les quatre enroulements 9, 9', 9", 9"' du récepteur,  les points communs étant réunis par le fil de retour  <B>1,</B>     ,.    En courant alternatif, le sens de circulation mu  tuel des courants est toujours le même, autrement  dit, il n'y a pas d'inversion de phase à 1800, de toute      évidence puisqu'il n'y a pas d'inversion de polarité  du rotor. On peut, en conséquence, insérer en     ligne     des redresseurs secs 10, 10', 10", 10"' et on obtient  une transmission mixte irréversible, avec un appareil  récepteur à rotor aimanté.

   Pratiquement, le couple  résistant au transmetteur se réduit au frottement des  pivots, étant donné qu'il n'y a pas de courant d'éga  lisation entre l'appareil récepteur et transmetteur, et  pas de réaction     électrodynamique    entre la palette et  les propres courants qu'elle induit.  



  Les     fig.    12 et 13 sont une variante de l'appareil  représenté aux     fig.    9 et 10 où les enroulements 7 ...  7"' sont de section rectangulaire, disposés et main  tenus sur un support cylindrique 1, de révolution  autour de l'axe de l'appareil. Ces enroulements sont  traversés par un flux radial créé dans l'entrefer de  deux palettes 5' et 5" à bords recourbés à angle  droit, comme représenté en     fig.    13. Les palettes sont  excitées par la bobine 4. Cet appareil n'est pas des  tiné à des     transmissions    angulaires à rotation totale,  mais à la transmission de déviation angulaire d'ou  verture relativement restreinte pour des mesures  d'une grandeur se traduisant par un déplacement.

   On  peut, en utilisant cet appareil dans un montage ana  logue à celui de la     fig.    11, obtenir une amplifica  tion angulaire de la graduation d'autant plus grande  que les enroulements du transmetteur sont plus étroits  dans le sens perpendiculaire aux génératrices du cy  lindre     support    1.  



  Les     fig.    14 à 17 montrent des variantes de trans  metteurs décrites à la     fig.    9. La direction du flux est  radiale, perpendiculaire à l'axe de rotation. Le stator  1 est torique en fer feuilleté et     porte    un enroulement  triphasé     réparti    dans des encoches ou collé à plat  à l'intérieur du tore et dont on a représenté deux  faisceaux 11 et 11'. La bobine d'excitation 4 est fixée  à la couronne du stator, qui repose par ailleurs sur  un anneau 12 non magnétique,     fixé    à la platine 13.

    Les palettes 5' et 5" sont recourbées de façon à cons  tituer deux surfaces polaires, de     part    et d'autre de  la couronne du stator, les     flèches    montrent le trajet  du     flux.    Cette disposition permet au rotor d'effectuer  une rotation complète et au     flux    polaire de traverser  totalement la     surface    des enroulements. Les     fig.    15  et 16 représentent une variante de la     fig.    14, dans  laquelle les enroulements 11 et 11' sont noyés dans  le fer.

   Les     flèches    indiquent le trajet du     flux.    La     fig.     17 est une variante dans laquelle le stator     porte    deux  étages     d'enroulements    11 et 11' qui peuvent appar  tenir à deux enroulements de phase     différents    décalés  de     90-,    ou encore     constituer    chacun deux enroule  ments triphasés, les enroulements de phase étant en  série ou en parallèle. On peut enfin supprimer un  des enroulements, 11' par     exmple,    un pôle 5' étant  actif vis-à-vis des enroulements 11 et l'autre pôle,  5", ne servant qu'à fermer le flux.

   L'enroulement  d'excitation 4 est placé entre les deux épanouisse  ments polaires 5' et 5".  



  Le montage représenté à la     fig.    18 utilise une  forme d'exécution dans laquelle la pièce magnéti-    sable 12 se déplace sur une trajectoire rectiligne.  Cette pièce pourrait, par exemple, être     liée    à un flot  teur pour la télémesure d'un     niveau    liquide (essence,  etc.). Les trois enroulements de phase 11, 11', 11"  sont alignés.

   La pièce 12 qui glisse sur un axe non  magnétique 13, augmente, quand     elle    pénètre dans  un enroulement, sa self-inductance et, en conséquen  ce, le courant qui la traverse     diminue.    La forme de  la pièce 12 est     déterminée    de façon à obtenir une  variation     pseudo-sinusoïdale    du courant dans les en  roulements. Si les trois enroulements étaient disposés  circulairement à 1200, une période serait accomplie  par le déplacement de la pièce 12 de l'enroulement  11 à l'enroulement 11". L'indicateur R ferait tour  ner son rotor de 3600. Avec trois enroulements li  néaires, l'indicateur R ne tourne que de 2400.

   Si l'on  veut une échelle de 3600, on ajoute une quatrième  bobine     11"'    identique à 11 et en série avec cette  dernière. Pour que les phases restent équilibrées, on  ajoute dans les circuits des bobines 11' et 11", une  self-inductance 14 égale à la self-inductance de la  bobine 11 et une résistance 15 égale à sa résistance  ohmique.  



  Comme il y a modulation d'amplitude seulement,  on peut disposer entre transmetteur et récepteur, des  redresseurs secs 10, 10', 10" et l'indicateur est agen  cé pour fonctionner en courant continu, c'est-à-dire  avec un rotor à aimant disque bipolaire, très simple  de construction. Les enroulements     fixes    9, 9', 9"  sont, eux, décalés de 1200.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS I. Appareil de conversion d'une grandeur méca nique en une grandeur électrique, caractérisé par le fait qu'il comprend, d'une part; un stator formé par plusieurs enroulements et par une bobine d'excitation parcourue par un courant alternatif produisant dans chacun des enroulements des courants induits et, d'autre part, une pièce magnétisable, susceptible de se déplacer en regard des enroulements en faisant varier l'intensité des courants induits dans les en roulements. II. Utilisation de l'appareil selon la revendication I, dans une installation de télémesure d'un déplace ment angulaire ou linéaire. SOUS-REVENDICATIONS 1.
    Appareil selon la revendication, caractérisé par le fait que les enroulements sont plats et montés sur une carcasse annulaire en matière non magnéti sable, ladite pièce magnétisable étant montée rotati- vement sur un arbre magnétisable, coaxial à ladite carcasse, de manière à présenter aux enroulements une surface parallèle à la surface de ces derniers. 2. Appareil selon la revendication I et la sous- revendication 1, caractérisé par le fait que ladite car casse est en forme d'anneau ouvert. 3.
    Appareil selon la revendication I et la sous- revendication 1, caractérisé par le fait que ladite carcasse affecte la forme d'un anneau présentant deux coupures situées de part et d'autre d'un même diamètre. 4. Appareil selon la revendication I et la sous- revendication 1, caractérisé par le fait que ladite car casse est en forme d'anneau fermé. 5.
    Appareil selon la revendication I et la sous- revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits en roulements sont agencés de telle façon que la rota tion de la pièce magnétisable produise des variations sinusoïdales déphasées d'un quart de période des cou rants alternatifs induits dans chacun d'eux. 6. Appareil selon la revendication I et la sous- revendication 1, caractérisé par le fait que ladite bo bine d'excitation est disposée coaxialement à l'axe de rotation de la pièce magnétisable. 7.
    Appareil selon la revendication I et les sous- revendications 1 et 6, caractérisé par le fait que la dite pièce magnétisable est constituée par deux pa lettes semblables, situées de part et d'autre de la bo- bine d'excitation et faisant entre elles un angle pré déterminé, les extrémités de chaque palette étant courbées de manière à former une surface cylindri que dont l'axe se confond avec l'axe de rotation de la pièce magnétisable. 8.
    Appareil selon la revendication I et la sous- revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits enroulements sont disposés dans un plan perpendi culaire à l'axe de rotation de la pièce magnétisable. 9. Appareil selon la revendication I et la sous- revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits en roulements sont disposés sur un cylindre de révolu tion coaxial à la pièce magnétisable. 10. Appareil selon la revendication I et la sous- revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits en roulements sont noyés dans la surface intérieure de la carcasse du stator.
CH346797D 1954-09-27 1955-09-24 Appareil de conversion d'une grandeur mécanique en une grandeur électrique CH346797A (fr)

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