FR2479034A1 - ELECTROMAGNETIC VIBRANT SYSTEM THAT CAN OPERATE AT GREAT AMPLITUDES - Google Patents
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- B65G27/16—Applications of devices for generating or transmitting jigging movements of vibrators, i.e. devices for producing movements of high frequency and small amplitude
- B65G27/24—Electromagnetic devices
Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN SYSTEME VIBRANT ELECTROMAGNETIQUE POUVANT FONCTIONNER A DE GRANDES AMPLITUDES. CE SYSTEME COMPREND UNE COMBINAISON D'ELECTRO-AIMANT 16 ET D'ARMATURE 14 ENGENDRANT DES VIBRATIONS ET COMPRENANT AU MOINS UN PREMIER ET UN DEUXIEME ELEMENTS DEFINISSANT ENTRE EUX UN ENTREFER 18, UNE BASE 10 SUPPORTANT LE PREMIER ELEMENT, UN ORGANE A FAIRE VIBRER 12 RELIE AU DEUXIEME ELEMENT ET UN DISPOSITIF DE RESSORT NON LINEAIRE ASSOCIE A LA BASE 10 ET A L'ORGANE A FAIRE VIBRER 12 ET COMPRENANT DES MOYENS PERMETTANT D'EMMAGASINER UNE ENERGIE NOTABLE DE LA COMBINAISON D'ELECTRO-AIMANT ET D'ARMATURE A MESURE QU'ELLE APPROCHE DE SON ENTREFER MINIMAL ET DE LA CONVERTIR EN ENERGIE CINETIQUE DE L'ORGANE A FAIRE VIBRER. APPLICATION NOTAMMENT AU TRIAGE, TAMISAGE OU AU TRANSPORT DE MATIERES EN VRAC.THE INVENTION RELATES TO AN ELECTROMAGNETIC VIBRATING SYSTEM CAPABLE OF OPERATION AT LARGE AMPLITUDES. THIS SYSTEM INCLUDES A COMBINATION OF ELECTRO-MAGNET 16 AND ARMATURE 14 GENERATING VIBRATIONS AND INCLUDING AT LEAST A FIRST AND A SECOND ELEMENTS DEFINING BETWEEN THEM A GAP 18, A BASE 10 SUPPORTING THE FIRST ELEMENT, A BODY TO BE VIBRATED 12 CONNECTED TO THE SECOND ELEMENT AND A NONLINEAR SPRING DEVICE ASSOCIATED WITH BASE 10 AND WITH THE BODY TO BE VIBRATED 12 AND INCLUDING MEANS ALLOWING TO STORE A NOTABLE ENERGY FROM THE COMBINATION OF ELECTRO-MAGNET AND ARMATURE TO MEASURE THAT IT APPROACH ITS MINIMUM GAP AND CONVERT IT INTO KINETIC ENERGY OF THE ORGAN TO BE VIBRATED. APPLICATION IN PARTICULAR TO SORTING, SIEVING OR TRANSPORT OF BULK MATERIALS.
Description
- 1 - L'invention concerne des systèmes vibrants en généralThe invention relates to vibrating systems in general
et plus particulièrement des systèmes vibrants électro- and more particularly vibrating electronic systems
magnétiques. On connait des systèmes vibrants et ils sont utilisés sous une grande variété de formes pour diverses fonctions, par exemple pour amener, transporter, tamiser, trier, secouer et décharger des matières en vrac. La source de vibration de ces systèmes peut être mécanique, comme un moteur électrique faisant tourner des masses excentriques, ou bien hydraulique, pneumatique ou électromagnétique. Les systèmes électromagnétiques sont en faveur dans la plupart des systèmes vibrants car ils permettent d'utiliser des constructions relativement simples et peu coûteuses, ne nécessitant ni paliers, dans le cas de moteurs électriques, ni joints, ni valves, comme dans les systèmes hydrauliques et pneumatiques et ils permettent de simplifier le contr8le magnetic. Vibrating systems are known and are used in a wide variety of forms for various functions, for example to carry, transport, screen, sort, shake and unload bulk materials. The source of vibration of these systems can be mechanical, such as an electric motor rotating eccentric masses, or hydraulic, pneumatic or electromagnetic. Electromagnetic systems are in favor in most vibrating systems because they allow to use relatively simple and inexpensive constructions, requiring no bearings, in the case of electric motors, joints or valves, as in hydraulic systems and pneumatic tires and they simplify the control
et le réglage de l'amplitude.and adjusting the amplitude.
Malgré ces avantages, les systèmes vibrants électro- Despite these advantages, vibrating electronic systems
magnétiques ont un défaut inhérent sérieux que l'on expliquera maintenant: Deux types de structures vibrantes électromagnétiques sont couramment utilisée. L'un utilise un aimant permanent mobile qui passe à travers une bobine excitée sur courant alternatif. Cette structure, normalement utilisée dans les haut-parleurs, est inefficace du point Magnetic have a serious inherent flaw that will now be explained: Two types of electromagnetic vibrating structures are commonly used. One uses a movable permanent magnet that passes through an AC coil. This structure, normally used in loudspeakers, is inefficient
de vue énergétique car elle gaspille du flux magnétique. energy wise because it wastes magnetic flux.
La deuxième structure communément utilisée emploie une plaque d'armature qui est attirée de front par un noyau bobiné. Cette structure évite l'inefficacité The second commonly used structure employs a reinforcing plate that is drawn abreast by a wound core. This structure avoids inefficiency
énergétique de la structure à aimant mobile décrite ci- of the movable magnet structure described above.
dessus et elle est capable d'engendrer des forces relativement grandes. Une limitation inhérente à cette structure# qui est communément utilisée dans la manipulation des matières, est que son amplitude est limitée par above it and is capable of generating relatively large forces. A limitation inherent in this structure # which is commonly used in the manipulation of materials, is that its amplitude is limited by
l'entrefer maximal permis entre l'armature et la bobine. the maximum air gap allowed between the armature and the coil.
L'entrefer est limité par la quantité de courant qui The gap is limited by the amount of current that
peut être communiquée par les bobines de l'électro-aimant. can be communicated by the coils of the electromagnet.
- 2- Si l'on augmente l'entrefer, le courant est accru en conséquence. Ainsi, pour un entrefer donné, bien que l'on puisse utiliser des courants relativement intenses et que l'on puisse tirer de l'aimant des énergies magnétiques, le courant de fonctionnement et donc le débit d'énergie de l'aimant sont maintenus délibérément faibles pour empêcher l'armature de heurter le noyau quand l'amplitude atteint les dimensions de l'entrefer. On comprend donc que les systèmes électromagnétiques sont notablement limités dans leur fonctionnement par suite des limitations If the air gap is increased, the current is increased accordingly. Thus, for a given air gap, although relatively intense currents can be used and magnetic energies can be drawn from the magnet, the operating current and therefore the energy flow of the magnet are maintained. deliberately weak to prevent the armature from hitting the nucleus when the amplitude reaches the dimensions of the gap. It is therefore understandable that electromagnetic systems are significantly limited in their operation due to limitations
physiques de l'entrefer.physical of the gap.
Afin de résoudre ce problème, on a proposé d'utiliser un système électronique pour diminuer le courant fourni In order to solve this problem, it has been proposed to use an electronic system to decrease the current supplied.
à l'électro-aimant à mesure que l'entrefer entre l'électro- to the electromagnet as the gap between the electro-
aimant et l'armature diminue. Cela n'est pas désirable car cela diminue la force magnétique et l'énergie disponible magnet and the frame decreases. This is not desirable because it decreases the magnetic force and the available energy
pour maintenir le système en mouvement. to keep the system moving.
Il a été suggéré aussi d'utiliser des ressorts It was also suggested to use springs
d'amortissement en association avec des systèmes électro- in combination with electronic systems
magnétiques pour régler la vibration de ceux-ci. Il est contraire aux buts de l'invention de prévoir des ressorts d'amortissement car cela empêche d'atteindre de grandes amplitudes et cela réduit la force et l'énergie disponibles pour actionner le système vibrant. Donc, autant que possible, selon l'invention, on utilise des ressorts ayant un magnets to adjust the vibration of these. It is contrary to the objects of the invention to provide damping springs as this prevents large amplitudes from being reached and this reduces the force and energy available to operate the vibrating system. Therefore, as far as possible, according to the invention, springs having a
amortissement relativement petit.relatively small depreciation.
Il est connu, par le brevet US 2 187 717, d'utiliser un ressort non linéaire en association avec un système vibrant électromagnétique. Le r8le de ce ressort dans le système décrit est de régler la fréquence naturelle du système et de maintenir le système proche de la résonance It is known from US Pat. No. 2,187,717 to use a non-linear spring in association with an electromagnetic vibrating system. The role of this spring in the described system is to regulate the natural frequency of the system and to keep the system close to resonance
malgré les variations de la charge. despite the variations of the load.
La fréquence d'un tel système est donnée par l'expression: fréquence = 1 a = f (1) -3- dans laquelle c est la raideur, m étant le rapport de la variation de force à la variation de déplacement én tout point donné le long de la courbe force/déplacement d'un ressort. On comprend donc que l'on peut maintenir la fréquence constante en choisissant convenablement la gamme d'amplitude d'un ressort non linéaire o il existe des caractéristiques force/déplacement désirées pour une masse donnée. Le brevet US 2 187 717 déjà cité suggère de prévoir des moyens de précharge pouvant être choisis, agissant en réponse à une variation de masse de manière à harmoniser la caractéristique force/déplacement avec la masse variable et à maintenir ainsi constante la fréquence naturelle conformément à l'équation (1). Des variations de la The frequency of such a system is given by the expression: frequency = 1 a = f (1) -3- in which c is the stiffness, m being the ratio of the variation of force to the variation of displacement at any point given along the force / displacement curve of a spring. It is thus understood that the constant frequency can be maintained by suitably choosing the amplitude range of a nonlinear spring where there are desired force / displacement characteristics for a given mass. The previously cited US Pat. No. 2,187,717 suggests providing selectable preloading means responsive to mass variation so as to harmonize the force / displacement characteristic with the variable mass and thereby maintain the natural frequency in accordance with equation (1). Variations of the
fréquence de ces systèmes vibrants sont indésirables. frequency of these vibrating systems are undesirable.
On comprend aussi que pour harmoniser la caractéristique force/déplacement avec une masse variable de la façon suggérée dans le brevet US 2 187 717 déjà cité, il faut que la non-linéarité du ressort soit assez modérée pour permettre de maintenir une raideur c constante dans la It is also understood that to harmonize the force / displacement characteristic with a variable mass in the manner suggested in the aforementioned US Pat. No. 2,187,717, it is necessary that the non-linearity of the spring be moderate enough to maintain a constant stiffness c in the
gamme d'amplitude du système pour toute masse donnée. range of system amplitude for any given mass.
Comme on l'expliquera ci-après, selon l'invention, la raideur c n'est pas maintenue constante dans la gamme d'amplitude du système. Selon un mode d'exécution de l'invention, la raideur c varie d'au moins deux fois sa grandeur au repos (amplitude nulle) et seulement dans le sens d'un accroissement de la raideur quand l'entrefer diminue. Si l'électro-aimant agit seulement sur un côté de l'armature, la non-linéarité se situe seulement le long d'une partie du parcours de l'armature. Par contre, le brevet US 2 187 717 déjà cité assure la non-linéarité As will be explained below, according to the invention, the stiffness c is not kept constant in the amplitude range of the system. According to one embodiment of the invention, the stiffness c varies by at least twice its magnitude at rest (zero amplitude) and only in the sense of an increase in stiffness when the gap decreases. If the electromagnet only acts on one side of the armature, the non-linearity is only along part of the armature path. On the other hand, the aforementioned US Pat. No. 2,187,717 assures non-linearity.
le long de toute la marge de mouvement de l'armature. along the entire margin of movement of the frame.
On notera aussi que le ressort non linéaire du système selon le brevet US 2 187 717 est un ressort à fort amortissement par suite de son grand frottement interne dû au frottement entre ses lames. Par contre, l'invention It will also be noted that the non-linear spring of the system according to US Pat. No. 2,187,717 is a highly damping spring due to its great internal friction due to the friction between its blades. On the other hand, the invention
2479034-2479034-
-4- prévoit des ressorts ayant des caractéristiques de faible amortissement. Le brevet US 4 235 153 décrit un moteur à force électromagnétique à mouvement linéaire utilisant un ressort non linéaire pour s'opposer à une force magnétique croissante de manière à stabiliser le système. Ce brevet ne décrit pas un système vibratoire mais traite, au lieu de cela, d'un appareil de positionnement qui agit dans un mode de courant continu. Par suite, il n'aborde pas le problème décrit ci-dessus, à savoir le choc physique entre un élément vibrant entratné par un électro-aimant et un autre élément -4- provides springs with low damping characteristics. US Pat. No. 4,235,153 discloses a linear motion electromagnetic force motor using a non-linear spring to counteract an increasing magnetic force so as to stabilize the system. This patent does not describe a vibratory system but rather deals with a positioning apparatus that operates in a DC mode. As a result, it does not address the problem described above, namely the physical shock between a vibrating element entrained by an electromagnet and another element
dans des conditions de grande amplitude. in conditions of great amplitude.
On notera à ce propos que dans un système à courant continu, la réduction de l'entrefer augmente fortement la force magnétique. Dans un système vibratoire à courant alternatif, on a trouvé que cet accroissement de la force ne se produit pas car, à mesure que l'entrefer se ferme, Note in this connection that in a DC system, reducing the gap greatly increases the magnetic force. In an AC vibratory system, it has been found that this increase in force does not occur because, as the air gap closes,
l'inductance s'opposant au passage du courant augmente. the inductance opposing the passage of the current increases.
Ainsi, les systèmes électromagnétiques vibratoires présentent Thus, vibratory electromagnetic systems present
une force magnétique généralement constante. a generally constant magnetic force.
Selon un mode d'exécution de l'invention, on prévoit un appareil qui surmonte les difficultés ci-dessus et qui assure un fonctionnement à grande amplitude à une puissance According to one embodiment of the invention, there is provided an apparatus which overcomes the above difficulties and which ensures a large amplitude operation at a power
relativement faible.relatively weak.
On propose donc, selon un mode d'exécution de l'inven- It is therefore proposed, according to one embodiment of the invention,
tion, un système vibrant électromagnétiquecaractérisé par le fait qu'il comprend une combinaison d'électro-aimant et d'armature engendrant des vibrations et comprenant au moins un premier et un deuxième éléments définissant entre eux un entrefer, une base supportant le premier élément, un organe à faire vibrer relié au deuxième élément et un dispositif de ressort non linéaire associé à la base et & l'organe à faire vibrer et comprenant des moyens permettant d'emmagasiner une énergie notable de la combinaison d'électro-aimant et d'armature à mesure qu'elle approche de son entrefer minimal et de la convertir en énergie - 5- an electromagnetic vibratory system characterized in that it comprises a combination of electromagnet and armature generating vibrations and comprising at least first and second elements defining between them an air gap, a base supporting the first element, a vibrating member connected to the second member and a nonlinear spring device associated with the base and the member to be vibrated and comprising means for storing a significant energy of the electromagnet combination and frame as it approaches its minimum air gap and converts it into energy - 5-
cinétique de l'organe à faire vibrer. kinetics of the organ to vibrate.
En outre, selon un mode d'exécution de l'invention, on prévoit aussi un dispositif de ressort linéaire associé à la base et à l'organe à faire vibrer et la combinaison d'électro-aimant et d'armature a pour effet d'engendrer, dans l'organe à faire vibrer, des vibrations proches de In addition, according to one embodiment of the invention, there is also provided a linear spring device associated with the base and the member to be vibrated and the combination of electromagnet and armature has the effect of 'generating, in the organ to vibrate, vibrations close to
la résonance du dispositif de ressort linéaire. the resonance of the linear spring device.
En outre, selon l'invention, l'énergie de la combinaison d'électro-aimant et d'armature, emmagasinée par le dispositif de ressort non linéaire, comprend une énergie cinétique In addition, according to the invention, the energy of the combination of electromagnet and armature, stored by the nonlinear spring device, comprises a kinetic energy
de l'organe à faire vibrer.of the organ to vibrate.
O comprendra plus complètement l'invention grâce O will understand more fully the invention thanks
à la description détaillée ci-après, considérée parallèlement to the detailed description below, considered in parallel
aux dessins sur lesquels: Les figures LA, 1B et 1C sont des courbes de déplacement en fonction du temps, illustrant le fonctionnement de to drawings in which: Figures LA, 1B and 1C are displacement curves as a function of time, illustrating the operation of
l'appareil construit et fonctionnant selon un mode d'exécu- the apparatus is constructed and operated according to a mode of
tion de l'invention S Les figures 2A et 2B sont des représentations d'un système vibrant construit et fonctionnant selon un mode d'exécution de l'invention; Les figures 3A à 3E sont des représentations de variantes d'un système du type à plateau vibrant construit DESCRIPTION OF THE INVENTION FIGS. 2A and 2B are representations of a vibrating system constructed and operating according to an embodiment of the invention; FIGS. 3A to 3E are representations of variants of a vibrating tray type system constructed
et fonctionnant selon un autre mode d'exécution de l'in- and operating according to another embodiment of the invention.
vention: Les figures 4 à 11 montrent des exemples de types de constructions de ressort non linéaire utiles dans des systèmes vibrants construits et fonctionnant selon l'invention; Les figures 12 et 13 montrent deux systèmes du type à plateau vibrant construits et fonctionnant selon un mode d'exécution de l'invention et utilisant un ressort Kappa; La figure 14 représente un ressort Kappa utile dans l'invention: Les figures 15A et 15B sont des représentations -6- d'un ressort Kappa modifié,utile dans l'invention, et La figure 16 montre une structure de ressort non linéaire utile dans des systèmes vibrants construits et FIGS. 4 to 11 show examples of types of nonlinear spring constructions useful in vibrating systems constructed and operating according to the invention; Figures 12 and 13 show two vibratory plate type systems constructed and operating according to one embodiment of the invention and using a Kappa spring; Fig. 14 shows a Kappa spring useful in the invention: Figs. 15A and 15B are representations of a modified Kappa spring useful in the invention, and Fig. 16 shows a nonlinear spring structure useful in vibrating systems built and
fonctionnant selon l'invention.operating according to the invention.
Avant de passer à la description détaillée de Before going on to the detailed description of
l'invention, on expliquera brièvement le problème du choc dans les systèmes électromagnétiques du type à armature mobile, à propos des figures LA, 1B et 1C. La figure lA The invention will briefly explain the problem of shock in electromagnetic systems of the mobile armature type, with reference to Figures LA, 1B and 1C. Figure lA
montre une courbe de déplacement d'un système électro- shows a displacement curve of an electronic system
magnétique à armature mobile dans lequel l'amplitude de déplacement A est égale à l'entrefer maximal G1. La figure 1B montre une amplitude théorique qui pourrait être réalisée avec le système électromagnétique de la figure lA, s'il n'y avait pas la limitation physique imposée par le choc de l'armature contre l'électro-aimant. La figure lC montre l'amplitude d'un système électromagnétique construit et fonctionnant selon l'invention, dans lequel movable armature magnet in which the displacement amplitude A is equal to the maximum air gap G1. FIG. 1B shows a theoretical amplitude that could be achieved with the electromagnetic system of FIG. 1A, if there was not the physical limitation imposed by the shock of the armature against the electromagnet. FIG. 1C shows the amplitude of an electromagnetic system constructed and operating according to the invention, in which
l'amplitude du système électromagnétique pendant le demi- the amplitude of the electromagnetic system during the half
cycle éloigné de l'armature est accrue au-delà des limites de l'entrefer. Les techniques permettant d'obtenir le cycle away from the frame is increased beyond the limits of the gap. Techniques to obtain the
résultat désiré seront décrites ci-après. desired result will be described below.
On décrira maintenant l'invention en se référant particulièrement aux dessins. On notera que, si la plupart des dessins concernent un type particulier de système vibrant, le type des plateaux vibrants ou des tamis vibrants, l'invention n'est pas limitée à ces types et est applicable The invention will now be described with particular reference to the drawings. Note that, although most of the drawings relate to a particular type of vibrating system, the type of vibrating platters or vibrating screens, the invention is not limited to these types and is applicable
à tous les systèmes vibrants électromagnétiques appropriés. to all appropriate electromagnetic vibrating systems.
La figure 2A montre un système vibrant dont la construction générale comprend une base 10. Une masse A faire vibrer 12 est montée sur la base 10, par exemple par des ressorts à lame 11. Une armature 14 est montée de façon fixe sur la masse 12. Sur la base 10 est aussi monté un électroaimant 16 disposé en face de l'armature 14 et définissant avec elle un entrefer 18. Deux ressorts à boudin à faible amortissement 20 sont montés sur la base en face de la masse 12, mais sont séparés de celle-ci -7- au repos par une distance L. La distance L représente FIG. 2A shows a vibrating system whose general construction comprises a base 10. A mass to be vibrated 12 is mounted on the base 10, for example by leaf springs 11. An armature 14 is fixedly mounted on the mass 12 On the base 10 is also mounted an electromagnet 16 disposed opposite the armature 14 and defining with it an air gap 18. Two low damping coil springs 20 are mounted on the base opposite the mass 12, but are separate of it -7- at rest by a distance L. The distance L represents
typiquement un tiers de l'entrefer au repos. typically one third of the air gap at rest.
Une caractéristique particulière de l'invention est que les ressorts 20 ne touchent pas la masse 12, sauf quand celle-ci approche de l'électroaimant 16, c'est-à-dire quand l'entrefer 18 est minimal. Ainsi, on comprend que les ressorts 20 peuvent être des ressorts linéaires qui, dans cette construction, constituent un système de ressorts non linéaire grâce au fait qu'ils ne sont en action que A particular feature of the invention is that the springs 20 do not touch the mass 12, except when it approaches the electromagnet 16, that is to say when the gap 18 is minimal. Thus, it is understood that the springs 20 may be linear springs which, in this construction, constitute a nonlinear spring system because they are in action only
pendant une partie du déplacement relatif des organes. during a part of the relative displacement of the organs.
Dans le mode d'exécution de la figure 2A, les deux ressorts 20 ont la même longueur et touchent la masse 12 In the embodiment of FIG. 2A, the two springs 20 have the same length and touch the mass 12
approximativement au même instant.approximately at the same time.
La figure 2B représente une variante dans laquelle sont prévus, au lieu de deux ressorts identiques 20, des ressorts 21 et 23 de longueur différente. Le ressort 21 est plus long que le ressort 23 et touche la masse 12, le long de son parcours de déplacement, plus t8t que le ressort 23. On comprend donc qu'en utilisant plusieurs ressorts agissant sur le système vibrant le long de parties différentes du parcours de déplacement, on peut Figure 2B shows a variant in which are provided, instead of two identical springs 20, springs 21 and 23 of different length. The spring 21 is longer than the spring 23 and touches the mass 12, along its travel path, more t8t than the spring 23. It is therefore understood that by using several springs acting on the vibrating system along different parts of the travel route, one can
réaliser une caractéristique force/déplacement désirée. achieve a desired force / displacement characteristic.
Au lieu de cela ou en outre, on peut utiliser des combinaisooe Instead, or in addition, combinations can be used
de ressorts ayant des caractéristiques différentes. springs with different characteristics.
On comprendra mieux le fonctionnement de l'appareil représenté par la figure 2A en considérant la courbe de déplacement de la figure 1C qui, comme on l'a dit plus haut, indique que l'amplitude est limitée dans un sens mais non dans l'autre. Cette limitation est assurée par l'action d'un système de ressorts non linéaire formé des ressorts 20 du mode d'exécution de la figure 2A. Le système de ressorts non linéaire empêche l'armature de heurter l'aimant et a pour effet d'emmagasiner l'énergie cinétique à grande vitesse des éléments en mouvement aussi bien que l'énergie électromécanique de l'aimant jusqu'à ce que l'armature s'immobilise momentanément, à -8- son entrefer minimal. Immédiatement après, l'armature est repoussée par l'électro-aimant tandis que le système de ressorts non linéaire libère l'énergie emmagasinée de sorte que l'armature est projetée en force en sens opposé avec une grande amplitude. Les ressorts linéaires 11 ramènent l'armature à sa position zéro et le cycle suivant commence. On comprend que la force engendrée par les ressorts linéaires 11 augmente assez lentement avec le déplacement, tandis que la force engendrée par les ressorts 20, qui est appliquée seulement après un déplacement L en partant de la position zéro, lors du contact entre les ressorts 20 The operation of the apparatus shown in FIG. 2A will be better understood by considering the displacement curve of FIG. 1C which, as mentioned above, indicates that the amplitude is limited in one direction but not in the other. This limitation is ensured by the action of a non-linear spring system formed of the springs 20 of the embodiment of FIG. 2A. The non-linear spring system prevents the armature from striking the magnet and has the effect of storing the kinetic energy at high speed of the moving elements as well as the electromechanical energy of the magnet until the armature stops momentarily at its minimum air gap. Immediately thereafter, the armature is repelled by the electromagnet while the non-linear spring system releases the stored energy so that the armature is projected in force in the opposite direction with a large amplitude. The linear springs 11 return the armature to its zero position and the next cycle begins. It is understood that the force generated by the linear springs 11 increases rather slowly with the displacement, while the force generated by the springs 20, which is applied only after a displacement L starting from the zero position, during the contact between the springs 20
et la masse 12, augmente rapidement avec le déplacement. and the mass 12, increases rapidly with the displacement.
Il est donc évident que la force résultante du système comprenant les ressorts 11 et 20 correspond pratiquement à la force nécessaire pour absorber l'énergie cinétique des parties en mouvement et l'énergie magnétique de la combinaison d'électro-aimant et d'armature avant que It is therefore obvious that the resulting force of the system comprising the springs 11 and 20 substantially corresponds to the force required to absorb the kinetic energy of the moving parts and the magnetic energy of the electromagnet and front armature combination. than
l'entrefer ne s'annule.the air gap does not cancel.
Dans le mode d'exécution représenté aux figures 2A et 2B, un système de ressorts non linéaire est formé par la combinaison de deux ressorts linéaires. On peut aussi utiliser un ou plusieurs ressorts non linéaires, seuls In the embodiment shown in Figures 2A and 2B, a nonlinear spring system is formed by the combination of two linear springs. It is also possible to use one or more non-linear springs, only
ou en combinaison avec des ressorts linéaires. or in combination with linear springs.
Une condition générale est que dans tout le cycle de déplacement du système, la fréquence naturelle du système vibrant comprenant les ressorts et les masses corresponde généralement à la- fréquence voulue de l'électro-aimant. L'existence du système comprenant les ressorts 20 est une caractéristique principale de l'invention car ces ressorts agissent de manière à empêcher un "cognement" de l'appareil à de grandes amplitudes et à emmagasiner l'énergie électromagnétique et cinétique à mesure que l'entrefer approche de zéro et à accélérer la masse A general condition is that throughout the system displacement cycle, the natural frequency of the vibrating system including the springs and masses generally corresponds to the desired frequency of the electromagnet. The existence of the system comprising the springs 20 is a main feature of the invention since these springs act to prevent "knocking" of the apparatus at large amplitudes and to store electromagnetic and kinetic energy as the gap is approaching zero and accelerating mass
vibrante dans l'autre sens à grande vitesse. vibrating in the other direction at high speed.
Dans un but de clarté et pour distinguer l'invention de la technique antérieure, on utilisera partout ci-après les termes msystème de ressorts non linéaire" et 'dispositif de ressorts non linéaire' pour désigner un système ou dispositif de ressorts dans lequel la raideur c varie dans la gamme d'amplitude de service des ressorts à tout moment donné. Cette définition exclut donc la structure décrite dans le brevet US 2 187 717, o c reste pratiquement For the sake of clarity and to distinguish the invention from the prior art, the following terms will be used throughout the text msystem of nonlinear springs "and" nonlinear spring device "to designate a system or device of springs in which the stiffness c varies in the range of service range of the springs at any given time.This definition thus excludes the structure described in US Patent 2,187,717.
constant dans toute gamme donnée d'amplitude de service. constant in any given range of service amplitude.
Une caractéristique principale de l'invention est que le système de ressorts présente seulement un faible amortissement ou un faible frottement internes, de façon que le système de ressorts ait pour effet de convertir pratiquement la totalité de l'énergie magnétique qu'il A main feature of the invention is that the spring system has only low internal damping or low friction, so that the spring system has the effect of converting substantially all of the magnetic energy it
absorbe en énergie cinétique de la masse à faire vibrer. absorbs the kinetic energy of the mass to vibrate.
Ainsi, le système de ressorts n'a pas besoin de jouer le rôle d'amortisseur, ce qui entraînerait un gaspillage d'énergie. En pratique, on voit que pour correspondre à la force nécessaire pour décélérer la masse jusqu'à une vitesse nulle sans qu'elle heurte l'aimant, le système de ressorts Thus, the spring system does not need to act as a damper, which would be a waste of energy. In practice, it can be seen that to match the force required to decelerate the mass to zero speed without striking the magnet, the spring system
doit être non linéaire.must be nonlinear
On notera que pour plus de clarté, bien que l'exposé ci-dessus concerne un système dans lequel un électro-aimant est fixe et une armature se meut relativement à celui-ci, l'invention est également applicable au système inverse dans lequel l'armature est fixe et l'électro-aimant se meut. De façon générale, l'invention telle qu'elle est décrite ci-dessus est applicable au mouvement relatif entre l'électro-aimant et son armature, ce qui comprend le mouvement de l'armature, de l'électro-aimant ou de tous It should be noted that for the sake of clarity, although the above discussion concerns a system in which an electromagnet is stationary and an armature is moving relative thereto, the invention is equally applicable to the inverse system in which frame is fixed and the electromagnet moves. In general, the invention as described above is applicable to the relative movement between the electromagnet and its armature, which includes the movement of the armature, the electromagnet or all
les deux.both.
On se référera maintenant aux figures 3A à 3E qui illustrent diverses constructions d'un système vibrant électromagnétique du type des tables vibrantes. Pour plus de clarté et de concision1 les éléments communs à 10- toutes les diverses constructions seront décrits uniquement à propos de la figure 3A et on utilisera les mêmes références Reference will now be made to FIGS. 3A to 3E, which illustrate various constructions of an electromagnetic vibrating system of the type of vibrating tables. For clarity and conciseness, the elements common to all the various constructs will be described only with reference to FIG. 3A and the same references will be used.
pour les parties identiques sur toutes les figures 3A à 3E. for the identical parts in all Figures 3A to 3E.
Le système vibrant électromagnétique du type des tables vibrantes qui est représenté comprend une base vibrante 22 montée au moyen de ressorts faibles 24 sur un support fixe 26, tel que le sol. Un plateau 28 que l'on désire faire vibrer suivant un axe 30 est monté sur la base vibrante 22 au moyen de ressorts à lame 32 et 34 The electromagnetic vibrating system of the type of vibrating tables that is shown comprises a vibrating base 22 mounted by means of weak springs 24 on a fixed support 26, such as the ground. A plate 28 which is to be vibrated along an axis 30 is mounted on the vibrating base 22 by means of leaf springs 32 and 34
qui satisfont généralement à l'équation (1). which generally satisfy equation (1).
Un électro-aimant 36 est monté sur la base vibrante 22 et une armature 38 est montée sur le plateau 28, en face de l'électro-aimant 36 dont elle est séparée par un entrefer 39. Un système de ressorts non linéaire 40, indiqué schématiquement, est associé à la base vibrante 22 et au plateau 28 de manière à emmagasiner pratiquement l'énergie magnétique engendrée à mesure que l'entrefer diminue jusqu'au minimum. Divers modes d'exécution de systèmes de ressorts non linéaires 40 seront décrits en détail An electromagnet 36 is mounted on the vibrating base 22 and an armature 38 is mounted on the plate 28, in front of the electromagnet 36 from which it is separated by an air gap 39. A nonlinear spring system 40 indicated schematically, is associated with the vibrating base 22 and the plate 28 so as to virtually store the magnetic energy generated as the gap decreases to a minimum. Various embodiments of nonlinear spring systems 40 will be described in detail
par la suite à propos des figures 4 à 11. thereafter with reference to Figures 4 to 11.
Le mode d'exécution représenté par la figure 3A est caractérisé par le fait que l'aimant 36 et l'armature 38 sont disposés le long d'un axe parallèle à l'axe de The embodiment represented by FIG. 3A is characterized by the fact that the magnet 36 and the armature 38 are arranged along an axis parallel to the axis of
mouvement 30 du plateau vibrant 28.movement 30 of the vibratory plate 28.
Par contre, le mode d'exécution de la figure 3B est caractérisé par le fait que l'aimant et l'armature sont alignés horizontalement et font donc un angle P avec l'axe 30. L'avantage de cette construction est qu'elle est simple à fabriquer et un autre avantage important est que l'entrefer est maintenu relativement petit. On peut comprendre cela en considérant que pour un déplacement maximal de 2A du plateau 28, l'entrefer maximal entre l'aimant et l'armature sera 2A cosp dans le mode d'exécution de la figure 3B, contre un maximum de 2A pour le mode On the other hand, the embodiment of FIG. 3B is characterized by the fact that the magnet and the armature are aligned horizontally and thus make an angle P with the axis 30. The advantage of this construction is that it is simple to manufacture and another important advantage is that the gap is kept relatively small. This can be understood by considering that for a maximum displacement of 2A of the plate 28, the maximum air gap between the magnet and the armature will be 2A cosp in the embodiment of FIG. 3B, against a maximum of 2A for the fashion
d'exécution de la figure 3A.of Figure 3A.
Le mode d'exécution de la figure 3C est similaire à The embodiment of FIG. 3C is similar to
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celui de la figure 3B si ce n'est qu'il comporte deux électro-aimants 42 et 44 disposés de part et d'autre de l'armature 38 dont ils sont séparés par des entrefers respectifs 46 et 48. Une commande électronique 50 est prévue pour diriger le courant vers l'un ou l'autre des électro-aimants lorsqu'on utilise une armature en fer doux0 Ou encore, quand l'armature est un aimant permanent, la commande électronique change successivement la polarité that of Figure 3B except that it comprises two electromagnets 42 and 44 disposed on either side of the armature 38 from which they are separated by respective gaps 46 and 48. An electronic control 50 is designed to direct the current to one or other of the electromagnets when using a soft iron frame0 Or again, when the armature is a permanent magnet, the electronic control successively changes the polarity
des électro-aimants.electromagnets.
Le mode d'exécution de la figure 3D est similaire à celui de la figure 3A et illustre un exemple d'un système de ressort pratiquement sans amortissement, construit The embodiment of FIG. 3D is similar to that of FIG. 3A and illustrates an example of a virtually non-damping spring system, constructed
et fonctionnant selon un mode d'exécution de l'invention. and operating according to an embodiment of the invention.
Ici, un ressort à lame 52 est monté sur la base 22. Le ressort 52 peut être considéré comme étant linéaire et Here, a leaf spring 52 is mounted on the base 22. The spring 52 can be considered as being linear and
ayant un très faible frottement interne. having a very low internal friction.
Un organe de choc 54 est associé au plateau 28 et conçu pour s'appliquer au ressort 52 uniquement pendant la partie du cycle de déplacement de l'appareil o l'entrefer 39 approche de son minimum. Pendant cette partie du cycle, le ressort 52 absorbe pratiquement toute l'énergie magnétique et cinétique engendrée et la convertit pratiquement en totalité en énergie cinétique des éléments vibrants selon l'invention. On notera spécialement que dans ce mode d'exécution, on utilise un ressort linéaire pour former un système de ressort discontinu non linéaire. On notera aussi que l'organe de choc 54 peut être formé d'un élastomère A shock member 54 is associated with the plate 28 and adapted to apply to the spring 52 only during the part of the movement cycle of the apparatus where the air gap 39 approaches its minimum. During this part of the cycle, the spring 52 absorbs practically all the magnetic and kinetic energy generated and converts it almost completely into the kinetic energy of the vibrating elements according to the invention. It will be especially noted that in this embodiment, a linear spring is used to form a non-linear discontinuous spring system. It will also be noted that the shock member 54 may be formed of an elastomer
tel que le caoutchouc de manière à réduire le bruit de choc. such as rubber in order to reduce the impact noise.
Le mode d'exécution de la figure 3E est en fait une combinaison des modes d'exécution des figures 3D et 3C, en ce sens qu'il utilise deux aimants 42 et 44. Dans ce mode d'exécution, l'analogie avec le système de ressort de la figure 3D est un système de ressort bilatéral 56 pratiquement sans amortissement, comprenant typiquement des coussins de caoutchouc à faible frottement interne associés à un premier et à un deuxième organes de choc 58 -12- The embodiment of FIG. 3E is in fact a combination of the embodiments of FIGS. 3D and 3C, in that it uses two magnets 42 and 44. In this embodiment, the analogy with FIG. The spring system of FIG. 3D is a substantially non-damping bilateral spring system 56, typically comprising low-friction inner rubber cushions associated with first and second shock members 58
et 60 montés sur le plateau 28.and 60 mounted on the plate 28.
On notera que l'utilisation de deux aimants comme dans les modes d'exécution des figures 3C et 3E a pour effet de limiter efficacement l'amplitude de vibration de l'armature à la distance totale entre les deux aimants. Toutefois# cette disposition ne comporte pas l'avantage que l'un des aimants, éloignés de la ligne zéro, puisse être excité seulement pour assister l'autre aimant en vue du fonctionnement à grande amplitude sans nécessiter une armature supplémentaire. On peut obtenir de cette manière une oscillation très symétrique, ce qui est particulièrement désirable pour certaines opérations It will be noted that the use of two magnets as in the embodiments of FIGS. 3C and 3E has the effect of effectively limiting the vibration amplitude of the armature to the total distance between the two magnets. However, this arrangement does not have the advantage that one of the magnets, far from the zero line, can be energized only to assist the other magnet for large amplitude operation without the need for additional reinforcement. In this way a very symmetrical oscillation can be obtained, which is particularly desirable for certain operations.
telles que le tamisage.such as sieving.
On comprendra, à propos de tous les modes d'exécution représentés par les figures 3A à 3E, que le plateau 28 peut aussi être un tamis ou tout autre élément désiré et que les ressorts utilisés peuvent aussi être de tout autre type, par exemple des ressorts à boudin, des ressorts en élastomère ou des ressorts à lame. Toutes ces diverses constructions sont aussi des exemples d'autres types de It will be understood, with reference to all the embodiments shown in FIGS. 3A to 3E, that the plate 28 can also be a sieve or any other desired element and that the springs used can also be of any other type, for example coil springs, elastomeric springs or leaf springs. All these various constructions are also examples of other types of
systèmes vibrants dans lesquels l'invention peut servir. vibrating systems in which the invention can be used.
On se référera maintenant aux figures 4 à 11 qui illustrent divers exemples d'exécution de systèmes de ressort utiles dans l'invention. La figure 4 montre un ressort à lame classique 60 associé à un support courbe 62. Lorsque le plateau 28 dévie dans le sens de la flèche en trait plein 64, le ressort à lame 60 s'appuie contre le support courbe 62 de sorte que sa longueur libre diminue d'une distance "s" comme l'indique la figure 6, ce qui fait que le ressort est efficacement raidi. Une déviation du plateau 28 en sens opposé ne cause pas ce raidissement. On obtient ainsi un système de ressort non Reference will now be made to FIGS. 4 to 11 which illustrate various exemplary embodiments of spring systems useful in the invention. FIG. 4 shows a conventional leaf spring 60 associated with a curved support 62. When the plate 28 deflects in the direction of the arrow in solid lines 64, the leaf spring 60 bears against the curved support 62 so that its Free length decreases by a distance "s" as shown in Figure 6, so that the spring is effectively stiffened. A deflection of the plate 28 in the opposite direction does not cause this stiffening. This gives a spring system that is not
linéaire agissant comme un ressort linéaire dans un sens. linear acting as a linear spring in one direction.
La figure 5 montre une variante du mode d'exécution de la figure 4, dans laquelle sont prévus un premier et un deuxième supports courbes 66 et 68 qui s'appliquent FIG. 5 shows a variant of the embodiment of FIG. 4, in which first and second curved supports 66 and 68, which are applicable, are provided.
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tous deux au ressort à lame 60 pendant sa déviation dans le sens de la flèche en trait plein 64 et dont aucune ne s'applique au ressort à lame 60 lorsqu'il dévie en both to the leaf spring 60 during its deflection in the direction of the arrow in solid lines 64 and none of which applies to the leaf spring 60 when it deflects in
sens opposé.opposite.
Les figures 7 et 8 montrent un ressort à boudin non linéaire 67, respectivement à l'état comprimé et au repos. Comme on le voit sur la figure 8, le ressort 69 est à pas variable. Sous une compression, les spires à pas inférieur sont initialement comprimées jusqu'à être jointives ce qui réduit la longueur active du ressort, augmentant donc la raideur du ressort le long d'une partie Figures 7 and 8 show a nonlinear coil spring 67, respectively in the compressed state and at rest. As seen in Figure 8, the spring 69 is variable pitch. Under compression, the lower pitch coils are initially compressed until they are contiguous, which reduces the active length of the spring, thus increasing the stiffness of the spring along a portion of the spring.
de son cycle de déviation.of its deviation cycle.
La figure 9 montre un ressort conique qui est aussi à pas variable. Ici, les spires plus grandes et donc plus souples sont comprimées initialement et s'appuient contre un support 70 et il reste les spires plus petites qui Figure 9 shows a conical spring which is also variable pitch. Here, the larger and therefore more flexible turns are compressed initially and rest against a support 70 and there remain the smaller turns which
définissent un ressort plus raide.define a stiffer spring.
La figure 10 montre un autre mode d'exécution de système de ressort non linéaire comprenant un coussin en élastomère 72, formé de caoutchouc, de polyuréthane ou de toute autre matière appropriée. Le coussin 72 est logé dans une cuvette généralement conique 74. Les matières élastomères utilisées dans le coussin ont la propriété d'être élastiques dans une direction du moment qu'elles peuvent se dilater dans une autre direction perpendiculaire0 Quand le coussin n'est pas comprimé, il est placé librement à l'intérieur de la cuvette 74. Lorsqu'une force de compression est appliquée au coussin suivant un axe 76, le coussin est poussé contre les parois intérieures de la cuvette, ce qui raidit effectivement le système Fig. 10 shows another embodiment of a non-linear spring system comprising an elastomeric cushion 72 made of rubber, polyurethane or any other suitable material. The cushion 72 is housed in a generally conical bowl 74. The elastomeric materials used in the cushion have the property of being elastic in one direction as long as they can expand in another perpendicular direction. When the cushion is not compressed it is placed freely inside the bowl 74. When a compressive force is applied to the cushion along an axis 76, the cushion is pushed against the inner walls of the bowl, which effectively stiffens the system
de ressort.of spring.
Le système de ressort de la figure 10 a l'avantage d'être de construction simple et d'avoir une très grande The spring system of Figure 10 has the advantage of being simple in construction and having a very large
capacité d'emmagasinage d'énergie pour un volume relative- energy storage capacity for a relative volume
ment petit. Son inconvénient est que sa raideur dépend de la température et du vieillissement de la matière small. Its disadvantage is that its stiffness depends on the temperature and the aging of the material
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élastomère. La figure 11 montre un système de ressort non linéaire analogue au mode d'exécution de la figure 4 et destiné à sertir avec un système vibrant à deux aimants comme celui que montre par exemple la figure 3C. Le système de ressort utilise un premier et un deuxième supports courbes 78 et montés de part et d'autre d'un ressort à lame 82 de manière à réduire la longueur effective de celui-ci en elastomer. Figure 11 shows a non-linear spring system similar to the embodiment of Figure 4 and intended to crimp with a vibrating system with two magnets as shown for example in Figure 3C. The spring system uses first and second curved supports 78 and mounted on either side of a leaf spring 82 so as to reduce the effective length thereof.
fonction du déplacement dans un sens ou dans l'autre. function of moving in one direction or the other.
La figure 12 montre un système vibrant électromagnétique du type des plateaux vibrants dans lesquels le système de ressort non linéaire sans amortissement constitue un ressort Kappa. La structure des ressorts Kappa est décrite dans le brevet US 4 129 290. Ce ressort Kappa particulier présente la structure indiquée généralement par la figure 14, comportant une lame centrale 85 et deux lames latérales 87 et89 reliées à la lame centrale 85 par des éléments de liaison 91 et 93. L1 indique la longueur libre de chacune des lames latérales 87 et 89 et L2 désigne la moitié de la longueur libre de la lame centrale 85. B indique la longueur libre de l'élément de liaison 91 ou 93, ceux-ci étant typiquement identiques, cette longueur étant mesurée de la façon indiquée. Lorsque L1 + L2 = 3B, on obtient FIG. 12 shows an electromagnetic vibrating system of the type of vibrating plates in which the non-linear spring system without damping constitutes a Kappa spring. The structure of the Kappa springs is described in US Pat. No. 4,129,290. This particular Kappa spring has the structure indicated generally in FIG. 14, having a central blade 85 and two lateral blades 87 and 89 connected to the central blade 85 by elements of Binding 91 and 93. L1 indicates the free length of each of the side blades 87 and 89 and L2 is half of the free length of the central blade 85. B indicates the free length of the connecting member 91 or 93, those are typically identical, this length being measured as indicated. When L1 + L2 = 3B, we get
un ressort linéaire.a linear spring.
Selon l'invention, 3B est choisi plus grand que L1 + L2. On obtient ainsi un ressort Kappa dont la raideur augmente avec le déplacement en compression et diminue According to the invention, 3B is chosen larger than L1 + L2. This gives a Kappa spring whose stiffness increases with the displacement in compression and decreases
avec le déplacement en traction.with the displacement in traction.
On se référera maintenant à la figure 13 qui montre un vibrateur comprenant une base vibrante 84 montée sur une surface d'appui au moyen de ressorts faibles 86 et supportant un électro-aimant 88. Une première masse vibrante 90 est supportée par plusieurs ressorts Kappa non linéaires 92 du type décrit plus haut, sur la base 84. Plusieurs ressorts à boudin linéaires 94 sont aussi montés sur la base 84 et se dirigent vers la masse 90 dont ils sont séparés par un espacement 96 qui est égal, au repos, à environ un tiers de l'entrefer 98 défini entre l'électro- aimant 88 et une armature lui faisant face et supportée par la masse 90. Une autre massevibrante 94 est montée sur la masse 90 au moyen de ressorts 100. Le vibrateur représenté peut avoir de nombreux usages possibles, par exemple le serrage du béton coulé et constitue un exemple de divers usages de modes d'exécution Referring now to Figure 13 which shows a vibrator comprising a vibrating base 84 mounted on a bearing surface by means of weak springs 86 and supporting an electromagnet 88. A first vibrating mass 90 is supported by several springs Kappa no Linear springs 92 of the type described above, on the base 84. Several linear coil springs 94 are also mounted on the base 84 and move towards the mass 90 from which they are separated by a spacing 96 which is equal, at rest, to approximately one third of the gap 98 defined between the electromagnet 88 and a frame facing it and supported by the mass 90. Another vibrating mass 94 is mounted on the mass 90 by means of springs 100. The vibrator shown may have many possible uses, for example the clamping of cast concrete and is an example of various uses of modes of execution
de l'invention.of the invention.
On notera que le dispositif de ressort non linéaire représenté par les figures 4 à 6 et 11 constitue un mode d'exécution préférentiel de dispositif de ressort non linéaire utilisable avec l'invention. On peut caractériser ces constructions comme comprenant une surface support courbe définissant une section circulaire. La caractéristique force/déplacement des systèmes de ce genre assure une gamme linéaire qui leur permet de satisfaire l'équation (1) et, à de plus grands déplacements, une gamme non linéaire qui leur permet de correspondre aux caractéristiques Note that the nonlinear spring device shown in Figures 4 to 6 and 11 is a preferred embodiment of nonlinear spring device used with the invention. These constructions can be characterized as comprising a curved support surface defining a circular section. The force / displacement characteristic of such systems provides a linear range that allows them to satisfy equation (1) and, at larger displacements, a nonlinear range that allows them to match
force/déplacement exigées ici.force / displacement required here.
On comprendra que l'introduction d'un ressort non linéaire ayant les caractéristiques indiquées par la figure 1C donne un système dont la fréquence naturelle est liée à l'amplitude. Ce n'est pas le cas avec des ressorts linéaires. Toutefois, en pratique, l'incidence de l'amplitude n'a pas d'effet sur les performances car dans la plupart des applications, il existe une variation constante de masse qui fournit en tout cas un élément non linéaire dont le résultat est une même incidence de l'amplitude sur la It will be understood that the introduction of a nonlinear spring having the characteristics indicated in FIG. 1C gives a system whose natural frequency is linked to the amplitude. This is not the case with linear springs. However, in practice, the impact of amplitude has no effect on performance because in most applications there is a constant change in mass which in any case provides a non-linear element whose result is a same incidence of amplitude on the
fréquence.frequency.
Il peut être désirable dans certaines applications de fournir un circuit électronique de déclenchement pour appliquer des impulsions électriques à l'aimant de façon que le système fonctionne automatiquement à la résonance avec une amplitude maximale à un courant minimal. L'addition d'un circuit de réaction approprié peut permettre d'utiliser It may be desirable in some applications to provide an electronic trigger circuit for applying electrical pulses to the magnet so that the system operates automatically at resonance with maximum amplitude at a minimum current. The addition of an appropriate reaction circuit can make it possible to use
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cet appareil pour régler l'amplitude. this device to adjust the amplitude.
On se référera maintenant aux figures 15A et 15B qui montrent une version modifiée du ressort Kappa de la Reference will now be made to FIGS. 15A and 15B which show a modified version of the Kappa spring of the
figure 14, respectivement au repos et à l'état comprimé. Figure 14, respectively at rest and in the compressed state.
Pour plus de commodité, on utilise des références communes pour les éléments communs apparaissant aussi sur la figure 14. La variante représentée par les figures 15A et 15B comporte des coussins de choc en élastomère 102 et 104 For convenience, common references are used for the common elements also appearing in FIG. 14. The variant represented by FIGS. 15A and 15B comprises elastomer shock cushions 102 and 104.
placés face à face sur les éléments de liaison 91 et 93. placed face to face on the connecting elements 91 and 93.
Ces coussins de choc assurent un dispositif supplémentaire d'emmagasinage et de conversion d'énergie qui entre en action seulement à un niveau de compression prédéterminé, These shock cushions provide an additional device for storing and converting energy that comes into action only at a predetermined compression level,
lors du contact initial des coussins. at the initial contact of the cushions.
Si l'on utilisait les ressorts des figures 15A et 15B pour remplacer les ressorts 92 dans le système vibrant de la figure 13 par exemple, les coussins en élastomère assureraient seulement l'emmagasinage d'énergie cinétique et magnétique pendant la partie du cycle de mouvement o l'entrefer est minimal. De cette manière, ils assurent la If the springs of Figs. 15A and 15B were used to replace the springs 92 in the vibrating system of Fig. 13, for example, the elastomeric cushions would only provide storage of kinetic and magnetic energy during the motion cycle portion. o The air gap is minimal. In this way, they ensure
non-linéarité désirée du système. desired non-linearity of the system.
On comprend qu'au lieu d'une paire de coussins en élastomère comne représenté, on pourrait en utiliser une seule pour le choc contre un élément rigide. Les coussins peuvent être formés de caoutchouc ou de toute autre matière appropriée. Selon une autre variante, on peut les remplacer par d'autres types de ressorts caractérisés par le fait qu'ils réalisent un contact de compression seulement sur It is understood that instead of a pair of elastomeric cushions comne shown, one could use one for the shock against a rigid element. The cushions may be formed of rubber or any other suitable material. According to another variant, they can be replaced by other types of springs characterized by the fact that they make a compression contact only on
une partie de la marge de mouvement du système vibrant. part of the movement margin of the vibrating system.
On considérera maintenant la figure 16 qui montre un mode d'exécution d'un système de ressort non linéaire comprenant un ressort à boudin linéaire 110 fixé par une extrémité à un coussin en caoutchouc 112 et par une deuxième extrémité à une surface support 114. Un coussin en caoutchouc 116, généralement cylindrique, est placé à l'intérieur du ressort à boudin 110 et est positionné, d'une façon qui peut être choisie, sur un goujon support FIG. 16, which shows an embodiment of a nonlinear spring system comprising a linear coil spring 110 fixed at one end to a rubber cushion 112 and a second end to a support surface 114. FIG. a generally cylindrical rubber cushion 116 is placed inside the coil spring 110 and is positioned, in a selectable manner, on a support stud
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réglable 118 qui se visse dans un contre-écrou 120 pour monter le coussin 116 d'une façon qui peut être choisie, relativement au coussin 112. Le coussin en caoutchouc 116 peut être retenu en place au moyen d'une saillie de mise en place 122 dépassant à l'extérieur du goujon 118. On peut comprendre que la structure de la figure 16 fournit un système de ressort non linéaire réglable. En réglant convenablement la position du goujon 118, on peut choisir la partie de la marge de mouvement du coussin 112 sur laquelle le coussin 116 joue le r8le d'absorbeur d'énergie. Ainsi, on peut considérer le système de ressort non linéaire de la figure 16 comme un système de ressort non linéaire programmable mécaniquement. On comprend aussi que l'on peut utiliser plusieurs coussins en élastomère, montés chacun sur un support pouvant être positionné de façon réglable, pour fournir un système de ressort non linéaire réglable en plusieurs étapese Un tel système est particulièrement utile dans l'appareil de l'invention mais n'est pas limité à de telles applicae adjustable 118 which is screwed into a locknut 120 to mount the cushion 116 in a selectable manner relative to the cushion 112. The rubber cushion 116 may be retained in place by means of a protruding protrusion 122 protruding outside the stud 118. It can be understood that the structure of Fig. 16 provides an adjustable nonlinear spring system. By properly adjusting the position of the stud 118, one can choose the portion of the movement margin of the cushion 112 on which the cushion 116 plays the role of energy absorber. Thus, the nonlinear spring system of Fig. 16 can be viewed as a mechanically programmable non-linear spring system. It is also understood that several elastomeric cushions, each mounted on an adjustably positionable support, may be used to provide a multi-stage adjustable non-linear spring system. Such a system is particularly useful in the apparatus of the invention. invention but is not limited to such applicae
tions.tions.
L'homme de l'art comprendra que l'invention n'est pas limitée à ce qui est représenté particulièrement et décrit ci-dessus. _ 18- It will be understood by those skilled in the art that the invention is not limited to what is particularly shown and described above. _ 18-
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