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Horloge électrique La présente invention se rapporte à une horloge électrique dans laquelle un couple moteur constant est appliqué aux organes mécaniquement entraînés afin d'obtenir une marche régulière. Ce couple moteur constant est indépendant des variations du courant moteur de la source d'alimentation et d'autres fac- teurs. On connaît déjà des horloges électriques comprenant un moteur à courant continu ayant une armature magnétique et des pièces polaires conformées pour coopérer avec ladite armature et excitées par un enroulement électromagnétique, un ressort spiral agencé de façon à être remonté par la rotation dudit moteur, des contacts insérés dans le circuit de cet enroulement,
un mécanisme suiveur connecté à la partie qui se déroule dudit ressort spiral et un mécanisme de transmission de force reliant ledit mécanisme suiveur avec un régulateur de vitesse.
On connaît d'autre part aussi, dans des horloges de ce genre, des mécanismes mus par le moteur électrique pour inverser successivement et par intermittence le sens de magnétisation de l'enroulement électromagnétique.
On a toutefois constaté que l'utilisation de moteurs à courant continu avec mécanisme inverseur de polarité n'allait pas sans présenter certains inconvénients dus à l'inévitable formation d'étincelles entre les balais et ledit mécanisme inverseur. L'invention vise notamment à éliminer ces inconvénients par une judicieuse conformation des contacts du mécanisme inverseur.
L'horloge électrique objet de l'invention est caractérisée en ce que lesdits contacts comprennent un premier élément de contact entraîné en rotation simultanément à la rotation du moteur électrique et un second élément de contact porté par le mécanisme suiveur de façon à être rapproché et amené en contact avec le premier élément par la rotation du mécanisme suiveur, une pièce magnétique étant fixée au premier ou au second de ces éléments et une pièce aimantée étant fixée à l'autre élément, et l'un au moins desdits éléments étant porté par un support élastique.
Lorsque l'élément de contact du mécanisme suiveur se rapproche de l'autre, ces éléments sont forcément attirés l'un vers l'autre et après un certain parcours, le contact est interrompu contre l'action du ou des supports élastiques.
Par exemple la durée d'opération des contacts peut être de deux centièmes de seconde et l'angle de rotation du contact suiveur peut être limité à 30 par des butées alors que le changement de pôle de l'inverseur peut exiger une rotation de 45 . Mais si le contact est brusquement interrompu vers 300, le .reste de la rotation, 151, environ, s'effectue par inertie, de sorte qu'il ne peut se produire d'étincelles entre les balais et l'inverseur. Dans le dessin La fig. 1 est un schéma, en perspective, des principaux organes d'une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 2 est un schéma des connections électriques montrant l'inversion des pôles dans le circuit magnétique du moteur électrique de la forme d'exécution de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en élévation de côté, à échelle agrandie et en coupe d'un contacteur en forme de pot utilisé dans la forme d'exécution représentée à la fig. 1.
Dans la fig. 1, un aimant 1, solidaire .d'un arbre 6, présente deux pôles magnétiques N et S ; un stator 2 comprenant un enroulement d'excitation 5 pré-
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sente des pôles magnétiques 3 et 4 disposés de part et d'autre de l'aimant 1 constituant un rotor. Les entrefers étroits A et B sont conformés de façon à être asymétriques par rapport à l'arbre rotatif 6, de sorte que lorsque le stator est excité et que les pôles magnétiques 3 et 4 coincident avec les pôles N et S du rotor 1, avec la même polarité, respectivement, le rotor 1 est entraîné dans un sens qui dans l'exemple représenté est celui de la flèche.
Un petit pignon 7 est calé sur l'arbre 6 et engrène avec une roue dentée plus grande 8 ; le rapport de transmission est de 1 à 2, de sorte que pour chaque demi-tour de l'arbre 6, l'arbre 14 sur lequel est calée la roue dentée 8 fait un quart de tour. Sur l'une des extrémités dudit arbre 14 est fixé un cylindre contacteur inverseur de pôles 9, communément dénommé inverseur, comprenant des segments de contact 9a et 9b, isolés l'un de l'autre, couvrant chacun environ 180 et sur lesquels frottent des balais 11, 13 et 10, 12 respectivement.
Sur l'autre extrémité dudit arbre 14 est fixée l'extrémité intérieure d'un ressort spiral 15 et un cylindre de support 16 .auquel est fixé radialement un bras de contact 17, portant une pièce de fer 18 muni d'une pointe de contact en argent 19. Un balai 20 est en contact avec ledit cylindre 16. Un cylindre de support 21 portant une seconde pointe de contact est monté coaxialement audit cylindre 16 et de façon à pouvoir tourner par rapport à ce dernier. Ce cylindre 21 porte deux bras 23 et 24. Le bras 23 est relié par une tige 27 à l'extrémité extérieure du ressort spiral 15.
L'autre bras 24 se prolonge par une lame élastique 25 dont l'extrémité porte un contacteur 26 en forme de pot. Les positions du bras de contact 17 et de la lame 25 sont choisies de telle façon que sur leurs parcours circulaires respectifs la pointe de contact 19 entre en contact avec le contacteur 26.
Le contacteur en forme de pot 26, représenté à échelle agrandie dans la fig. 3, comporte une pièce aimantée 26a à l'intérieur et une pièce de contact 26b au sommet de ladite pièce aimantée 26a.
Un balai 22 est en contact avec ledit cylindre 21, et un pignon 29 est calé sur un arbre 28 solidaire du cylindre 21. Le mouvement rotatif de ce pignon 29 est transmis par une roue dentée 30 et un pignon 31 à un mécanisme régulateur de vitesse 32. Un pendule 35 est suspendu à ce mécanisme régulateur de vitesse et une aiguille de secondes 34 est fixée sur l'axe 33 de la roue dentée 30.
Les aiguilles de minutes et d'heures sont actionnées par les rouages habituels, non représentés.
Le fonctionnement de la forme d'exécution décrite est le suivant Les bornes électriques P 1 et P2 de l'enroulement électromagnétique 5, et les bornes P3 jusqu'à P6, et P7 et P8 des balais 10 à 13 et 20 et 22, respectivement, sont connectées à une batterie d'accumulateur 36 comme représenté sur la fig. 2. Si le ressort spiral 15 est entièrement remonté, le bras de contact 17, la lame de support 25, et le rotor 1, se trou- vent dans leurs positions respectives représentées sur le dessin ; le ressort spiral 15 se déroule alors graduellement grâce à l'action régulatrice du mécanisme d'échappement 32.
Le mouvement de déroulement de ce ressort est transmis par la tige 27 et le bras 23 au cylindre 21, au bras 24 et, par la lame 25, au contacteur 26 qui se met à tourner dans la direction de la flèche jusqu'à ce que ledit contacteur 26 s'approche de la pointe de contact 19. Vers la fin de ce mouvement d'approche, la pièce aimantée 26a attire la pièce de fer 18 et la pointe de contact 19 vient en contact avec la pièce de contact 26b contre laquelle elle est maintenue appliquée.
Si on utilisait un contacteur 26 ne comportant pas cette pièce aimantée 26a, la force du ressort spiral 15 qui .se déroule sous le contrôle du mécanisme régulateur de vitesse 32 étant faible, et en outre, le bras de contact 17, la lame de support 25, et d'autres organes similaires étant de construction légère et manquant de rigidité, le contact ne s'établirait pas franchement et, par conséquent, il ne serait pas possible d'obtenir une inversion franche et sûre de l'excitation de l'enroulement magnétique 5.
Au contraire, en utilisant un contacteur 26 comprenant une pièce aimantée 26a, on obtient un contact franc et immédiat par l'attraction de la pièce de fer 18 ,dès que le contacteur 26 s'est approché de la pointe de contact 19, et l'inversion de l'excitation de l'enroulement d'excitation magnétique 5 est réalisée de façon .absolument sûre et solide.
Lorsque la pointe de contact 19 et le contacteur 26 entrent en contact comme décrit ci-dessus, le courant électrique, dans la fig. 2, passe instantanément dans le circuit depuis la borne positive de la batterie d'accumulateur 36 par les organes Pa, 13, 9a, 11, P4, Pl, 5, P,, P,;, 12, 9b, 10, P,;, P;, 19, 26, P$ jusqu'à la borne négative de ladite batterie d'accumulateur.
Le courant électrique passe dans la direction de la flèche en traits pleins à travers l'enroulement 5, et des pôles magnétiques N et S sont ainsi créés dans les pôles magnétiques 3 et 4, respectivement. Cependant, étant donné que les pôles magnétiques 3 et 4 sont formés dissymétriquement, le rotor 1 effectue une rotation de 180 dans le sens de la flèche et s'arrête ensuite. Cette rotation fait tourner .le cylindre commutateur 9 de 90 , après quoi ledit cylindre s'arrête ; les balais 11 et 10 sont alors mis en contact avec le segment de contact 9b, tandis que les balais 13 et 12 viennent contacter .le segment de contact 9a.
La rotation du cylindre commutateur 9, et par conséquent celle de son arbre 14, remonte le ressort spiral 15 dans le sens de la flèche. En même temps, le cylindre 16 tourne également dans le sens de la flèche, et la pointe de contact 19 est finalement libérée du contacteur 26 et s'éloigne de celui-ci de 90(l. A partir de cet instant, le ressort spiral 15 se déroule sous l'action de contrôle du mécanisme régulateur de vitesse 32, et le contacteur 26 se rapproche graduellement de la pointe de contact 19 pour entrer en contact avec celle-ci comme déjà décrit.
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En même temps que ce contact s'établit le courant électrique passe dans le circuit depuis la borne positive de la batterie d'accumulateur 36, à travers les organes P3, 13, 9a, 12, P;" P., 5, Pl, P4, 11, 9b, 10, P,;, P;, 19, 26, P8, jusqu'à la borne négative de la batterie d'accumulateur, grâce à quoi un courant électrique passe dans le sens indiqué en pointillé et provoque l'inversion des pôles magnétiques 3 et 4 ; le rotor 1 qui avait tourné de 180 et s'était arrêté, tourne de nouveau de 180 dans le même .sens qu'avant, puis s'arrête.
Par conséquent, le réarmage du ressort spiral 15, l'éloignement de la pointe de contact 19 de 90,) du contacteur 26, le rapprochement et la mise en contact du contacteur 26 se répètent indéfiniment ; la rotation qui en résulte est donc toujours réglée par le mécanisme régulateur de vitesse 32 ;l'aiguille de secondes 34 et les aiguilles de minutes et d'heures non représentées sont entraînées.
A la mise en marche initiale de l'horloge électrique ou dans le cas d'une panne de courant, le ressort spiral 15 partiellement désarmé n'est pas en mesure de mettre en marche le mouvement. Toutefois, en munissant .l'arbre 6 du rotor 1 d'un bouton de manoeuvre 6a, on peut au moyen de ce bouton 6a remonter le ressort spiral 15 à la main et remettre en marche tout le dispositif. Le bouton 6a peut aussi être fixé à l'arbre 14.
Dans le dispositif décrit, étant donné que le couple fourni au mécanisme régulateur de vitesse est indépendant des variations de la force motrice fournie par .le moteur et des frottements, etc., il est possible d'obtenir un mouvement d'horlogerie précis.
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Electric clock The present invention relates to an electric clock in which a constant motor torque is applied to the mechanically driven organs in order to obtain regular operation. This constant motor torque is independent of variations in the motor current of the power source and other factors. Electric clocks are already known comprising a direct current motor having a magnetic armature and pole pieces shaped to cooperate with said armature and excited by an electromagnetic winding, a spiral spring arranged so as to be wound up by the rotation of said motor, contacts inserted in the circuit of this winding,
a follower mechanism connected to the unwinding portion of said spiral spring and a force transmission mechanism connecting said follower mechanism with a speed regulator.
On the other hand also known, in clocks of this type, mechanisms driven by the electric motor to successively and intermittently reverse the direction of magnetization of the electromagnetic winding.
However, it has been observed that the use of direct current motors with a polarity reversing mechanism is not without having certain drawbacks due to the inevitable formation of sparks between the brushes and said reversing mechanism. The invention aims in particular to eliminate these drawbacks by a judicious conformation of the contacts of the reversing mechanism.
The electric clock object of the invention is characterized in that said contacts comprise a first contact element driven in rotation simultaneously with the rotation of the electric motor and a second contact element carried by the follower mechanism so as to be brought together and brought in contact with the first element by the rotation of the follower mechanism, a magnetic part being fixed to the first or to the second of these elements and a magnetized part being fixed to the other element, and at least one of said elements being carried by a elastic support.
When the contact element of the follower mechanism approaches each other, these elements are necessarily attracted towards one another and after a certain distance, the contact is interrupted against the action of the elastic support (s).
For example, the operating time of the contacts may be two hundredths of a second and the angle of rotation of the follower contact may be limited to 30 by stops while the change of pole of the reverser may require a rotation of 45. But if the contact is suddenly interrupted around 300, the rest of the rotation, 151, approximately, is effected by inertia, so that no sparks can be produced between the brushes and the reverser. In the drawing Fig. 1 is a diagram, in perspective, of the main members of an embodiment of the object of the invention.
Fig. 2 is a diagram of the electrical connections showing the reversal of the poles in the magnetic circuit of the electric motor of the embodiment of FIG. 1.
Fig. 3 is an enlarged side elevational view in section of a pot-shaped contactor used in the embodiment shown in FIG. 1.
In fig. 1, a magnet 1, integral with a shaft 6, has two magnetic poles N and S; a stator 2 comprising an excitation winding 5 pre-
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feel the magnetic poles 3 and 4 arranged on either side of the magnet 1 constituting a rotor. The narrow air gaps A and B are shaped so as to be asymmetrical with respect to the rotary shaft 6, so that when the stator is energized and the magnetic poles 3 and 4 coincide with the N and S poles of the rotor 1, with the same polarity, respectively, the rotor 1 is driven in a direction which in the example shown is that of the arrow.
A small pinion 7 is wedged on the shaft 6 and meshes with a larger toothed wheel 8; the transmission ratio is 1 to 2, so that for each half-turn of the shaft 6, the shaft 14 on which the toothed wheel 8 is wedged makes a quarter turn. On one end of said shaft 14 is fixed a pole reversing contactor cylinder 9, commonly referred to as an inverter, comprising contact segments 9a and 9b, isolated from each other, each covering approximately 180 and on which rubbing brushes 11, 13 and 10, 12 respectively.
On the other end of said shaft 14 is fixed the inner end of a spiral spring 15 and a support cylinder 16 .to which is fixed radially a contact arm 17, carrying an iron piece 18 provided with a contact tip silver 19. A brush 20 is in contact with said cylinder 16. A support cylinder 21 carrying a second contact tip is mounted coaxially with said cylinder 16 and so as to be able to rotate relative to the latter. This cylinder 21 carries two arms 23 and 24. The arm 23 is connected by a rod 27 to the outer end of the spiral spring 15.
The other arm 24 is extended by an elastic blade 25, the end of which carries a contactor 26 in the form of a pot. The positions of the contact arm 17 and of the blade 25 are chosen such that on their respective circular paths the contact tip 19 comes into contact with the contactor 26.
The pot-shaped contactor 26, shown on an enlarged scale in FIG. 3, has a magnet piece 26a inside and a contact piece 26b at the top of said magnet piece 26a.
A brush 22 is in contact with said cylinder 21, and a pinion 29 is wedged on a shaft 28 integral with the cylinder 21. The rotary movement of this pinion 29 is transmitted by a toothed wheel 30 and a pinion 31 to a speed regulator mechanism. 32. A pendulum 35 is suspended from this speed regulating mechanism and a seconds hand 34 is fixed on the axis 33 of the toothed wheel 30.
The minute and hour hands are actuated by the usual cogs, not shown.
The operation of the embodiment described is as follows The electrical terminals P 1 and P2 of the electromagnetic winding 5, and the terminals P3 to P6, and P7 and P8 of the brushes 10 to 13 and 20 and 22, respectively , are connected to an accumulator battery 36 as shown in FIG. 2. If the spiral spring 15 is fully wound up, the contact arm 17, the support blade 25, and the rotor 1, are in their respective positions shown in the drawing; the spiral spring 15 then unwinds gradually thanks to the regulating action of the escape mechanism 32.
The unwinding movement of this spring is transmitted by the rod 27 and the arm 23 to the cylinder 21, to the arm 24 and, through the blade 25, to the contactor 26 which begins to rotate in the direction of the arrow until said contactor 26 approaches the contact tip 19. Towards the end of this approach movement, the magnetized piece 26a attracts the piece of iron 18 and the contact tip 19 comes into contact with the contact piece 26b against which it is maintained.
If we used a contactor 26 not including this magnetized part 26a, the force of the spiral spring 15 which unwinds under the control of the speed regulator mechanism 32 being weak, and in addition, the contact arm 17, the support blade 25, and other similar members being of light construction and lacking in rigidity, contact would not be made positively and, therefore, it would not be possible to obtain a clean and safe reversal of the excitation of the magnetic winding 5.
On the contrary, by using a contactor 26 comprising a magnetized part 26a, a direct and immediate contact is obtained by the attraction of the iron part 18, as soon as the contactor 26 has approached the contact tip 19, and the The reversal of the excitation of the magnetic excitation winding 5 is performed in an absolutely safe and solid manner.
When the contact tip 19 and the contactor 26 come into contact as described above, the electric current, in FIG. 2, instantly passes through the circuit from the positive terminal of the accumulator battery 36 through the components Pa, 13, 9a, 11, P4, Pl, 5, P ,, P,;, 12, 9b, 10, P, ;, P ;, 19, 26, P $ to the negative terminal of said accumulator battery.
Electric current flows in the direction of the arrow in solid lines through the winding 5, and magnetic poles N and S are thus created in the magnetic poles 3 and 4, respectively. However, since the magnetic poles 3 and 4 are formed asymmetrically, the rotor 1 rotates 180 in the direction of the arrow and then stops. This rotation rotates the switching cylinder 9 by 90, after which said cylinder stops; the brushes 11 and 10 are then brought into contact with the contact segment 9b, while the brushes 13 and 12 come into contact with the contact segment 9a.
The rotation of the switching cylinder 9, and consequently that of its shaft 14, raises the spiral spring 15 in the direction of the arrow. At the same time, the cylinder 16 also rotates in the direction of the arrow, and the contact tip 19 is finally released from the contactor 26 and moves away from it by 90 (l. From this moment, the spiral spring 15 takes place under the control action of the speed regulating mechanism 32, and the contactor 26 gradually approaches the contact tip 19 to come into contact therewith as already described.
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At the same time that this contact is established the electric current passes through the circuit from the positive terminal of the accumulator battery 36, through the components P3, 13, 9a, 12, P; "P., 5, Pl, P4, 11, 9b, 10, P,;, P ;, 19, 26, P8, to the negative terminal of the accumulator battery, whereby an electric current flows in the direction shown in dotted lines and causes l inversion of the magnetic poles 3 and 4; rotor 1 which had turned 180 and had stopped, turns 180 again in the same direction as before, then stops.
Consequently, the resetting of the spiral spring 15, the removal of the contact tip 19 from 90,) of the contactor 26, the approach and the bringing into contact of the contactor 26 are repeated indefinitely; the resulting rotation is therefore always regulated by the speed regulating mechanism 32; the seconds hand 34 and the minute and hour hands not shown are driven.
When the electric clock is first turned on or in the event of a power failure, the partially disarmed spiral spring 15 is not able to start the movement. However, by providing the shaft 6 of the rotor 1 with an operating button 6a, it is possible by means of this button 6a to wind up the spiral spring 15 by hand and restart the entire device. The button 6a can also be attached to the shaft 14.
In the device described, since the torque supplied to the speed regulating mechanism is independent of the variations of the driving force supplied by the motor and of the frictions, etc., it is possible to obtain an accurate clockwork movement.