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" PEiF'ECTI02â1'.'a APPORTES AUX ELECTRO-AIMANTS. -"
La présente invention a pour objet des perfectionnements apportés aux électro-aimants, particulièrement pour le service des courants alternatifs bien que certaines particularités de l'invention soient aussi avantageuses pour le service des courants continus.
1'invention porte, en première ligne, sur une construction et une disposition perfectionnées de circuits magnétiques et d'enroulements de l'é- lectro, grâce auxquelles l'énergie et le rendement de l'électro, tant avec du courant alternatif qu'avec du courant continu, peuvent être rendus notable- ment supérieurs à ce qu'ils sont respectivement dans le cas d'électros ordi-
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n sires*
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Suivant l'invention, l'électro est construit de façon qu'il puisse être facilement monté ou supporté, de nombreuses manières différantes, et une liaison ou connexion est établie avec la pièce magnétique mobile, en vue de tirer ou de pousser un bras d'interrupteur, une valva, ou tout autre disposi- tif.
Les enroulements magnétisants de l'électro sont montes de manière que ces enroulements soient fixés fermement dans la position opérative conve- nable, et qu'ils puissent néanmoins être assemblés et enlevés facilement, sans utilisation de pièces de fixation, telles que vis ou boulons.
En outre, le fonctionnement de l'électro, dans le service à courant alternatif, est rendu silencieux et dépourvu de vibrations d'une manière pres- que parfcite, et la consommation d'énergie dans les enroulements d'amortisse- ment de pôles (pole shading coils), est réduite au minimum.
La description qui va suivre, an regard du dessin annexé, donné à ti- tre d'exemple, fera bien comprendre la nature et les avantages de l'invention.
La Fig.lde ce dessin représente en perspective un électro-aimant conforme à l'invention, avec les diverses parties assemblées en relation de coopération.
La Fig.2 est une vue perspective de cet électro, après que les enrou- lements magnétisants ont été retirés pour montrer les détails de construction du châssis ou bâti de l'appareil et du plongeur mobile formant les circuits magnétiques de l'électro, ainsi que de l'enroulement d'amortissement de pôles qui coopère avec cette pièce, pour le service à courant alternatif.
La Fig.3 est une vue de détail, à échelle agrandie, montrant plus clairement la position relative de l'enroulement d'amortissement de pOles par rapport aux pièces magnétiques coopérantes de l'électro.
La Fig.4 est une vue perspective des enroulements magnétisants de l'électro et des pièces servant à monter ceux-ci.
La Fig.5 enfin, représente certains éléments de guidage qui peuvent être utilisés dans une variante de construction de 1' électro-aimant de la Fig.1
En se reportant à la Fig.l,on voit que l'électro-aimant comprend essentiellement un châssis ou bâti magnétique 10, un plongeur magnétique 11, et des enroulements magnétisants 12. Pour permettre un fonctionnement efficace avec .du courant alternatif, le bâti 10 et le plongeur 11 reçoivent une cons- truction feuilletée, en matière magnétique, comme représente.
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Comme on le voit plus clairement sur la Fig.2, chacun des feuillets constituant le bâti 10 reçoit approximativement la forme d'un rectangle, de façon à entourer ou envelopper de très près l'enroulement magnétisant 12, sauf pour l'ouverture 13, à travers laquelle le plongeur 11 se déplace à l'intérieir des enroulements magnétisants 12.
Les feuillets rectangulaires de bâti sont serrés et fixés en aligne- ment entre les paires opposées de pièces de support d'angle 14, qui sont main- tenues ensemble, de manière sûre, par des rivets 15 avec des pièces d'espace- ment 16 interposées entre les supports d'angle et les feuillets. Des rivets
17 servent à maintenir fermement ensemble les feuillets de bâti en des places intermédiaires entre les supports d'angle 14.
De préférence, les rivets 15 et 17 sont creux et rainures le long d'un côté, et sont disposés dans des encoches ouvertes ménagées dans le bord extérieur des feuillets constituant le bâti 10, car cette construction empêche efficacement la production de courants de Fouceult dans les rivets, dans un service à courent alternatif, et cela a pour effet d'augmenter l'efficacité et le rendement de l'électro-aimant.
Dans la réalisation préférée qui est représentée sur la Fig.2, les feuillets constituant la pièce magnétique mobile 11, ou plongeur, sont arron- dis à une extrémité, et sont munis de prolongements latéraux en opposition à l'autre extrémité, sous forme d'un secteur.
Lorsque ces feuillets sont ainsi superposés et fixés ensemble par des rivets 18, ils constituent le plongeur 11 dont le corps présente une section . transversale rectangulaire, et est agencé pour êtro déplacé d'un mouvement al- ternatif, de manière libre, mais sans possibilité de rotation, dans l'ouverture 13 ménpgée dans le bâti 10; en outre, le plongeur 11 présente une surface cy- lindrique convexe à l'extrémité 20, et les saillies latérales des feuillets constituent une tête élargie 21, à l'autre extrémité.
Les rivets 18 sont de préférence disposés le long de l'axe du plon- geur 11, tandis que, vers la tête élargie 21 du plongeur, les feuillets sont fixés ensemble par des rivets 22 disposés dans des encoches ouvertes ménagées dans le rebord extérieur de la tête, à peu près de la marne manière que les vi- vets 15 et 17 du bâti 10.
Pour coopérer avec l'extrémité convexe 20 du plongeur 11, le côté du bâti 10 qui est vi-s-à-vis de l'ouverture 13, est muni d'une surface 23
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qui est arrondie et présente une concavité correspondant à la convexité de l'extrémité 20. Comme représenté, la surface 23 est formée à l'extrémité d'une saillie polaire 24, qui est disposée à l'intérieur du bâti 10 vis-à-vis de l'ouverture 13, de façon à s'étendre sur une petite distance à l'intérieur de l'espace ménagé au centre des enroulements magnétisants 12, pour le noyau.
L'extrémité arrondie convexe du plongeur 11 et la surface arrondie concave 23, du bâti 10, constituent ainsi des surfaces d'engagement complémen- taires, lorsque le plongeur 11 est actionné et amené dans sa position d'attra tion, à l'intérieur des enroulements 12.
Ces surfaces d'engagement complémentaires sont considérées comme cons- tituant une particularité importante de la présente invention, et bien que le plongeur magnétique et le bâti coopérants soient représentés comme étant munis de surfaces d'engagement cylindriques de forme convexe et concave, dans la ré- alisation préférée, qui est donnée à titre d'exemple, on conçoit que les surf& ces complémentaires peuvent, le cas échéant, recevoir d'autres formes; en ef- fet, elles peuvent recevoir une forme hémisphérique, une forme conique, une forme de quadrique , une forme de coin, et, d'une manière générale, toute for- me dans laquelle la surface d'unedes pièces magnétiques est logée et ajustée facilement à l'intérieur de la surface complémentaire de la pièce magnétique coopérante et est enveloppée par celle-ci.
En outre, pour le service à courant alternatif, un enroulement amor- tisseur de pôle est disposé au voisinage de la surface d'engagement d'une des pièces magnétiques coopérantes, de façon à rendre l'électro aussi silencieux et dépourvu de vibrations que possible.
Conformément à la présente invention, l'enroulement amortisseur de pôle (pole shading winding) est monté sur la pièce magnétique présentant la surface qui enveloppe la surface d'engagement complémentaire de la pièce ma- gnétique coopérante, et qui est disposée tout près de cette surface.
Ainsi, dans la réalisation préférée de l'électro, qui est représentée à titre d'exemple, l'enroulement amortisseur 25 est disposé dans des encoches qui sont ménagées dans la surface cylindrique concave 25.
Comme on le voit particulièroment bien sur la Fig.3, la disposition de l'enroulement amortisseur 25 permet à une partie de l'extrémité du plon- geur 11 de passer à l'intérieur de cet enroulement amortisseur de pôle, et
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d'être entourée par celle-ci d'une quantité désignée par a, lorsque le plongeur occupe la position d'attraction.
De la disposition et des formes respectivement enveloppante et enve- loppée des surfaces d'engagement du bâti et du plongeur, et de la disposition de l'enroulement amortisseur de pôle sur la surface enveloppante, il résulte que l'opération de l'électro par du courant alternatif, est rendue silencieuse et pratiquement dépourvue de vibrations, avec une dépense d'énergie minimum dans l'enroulement amortisseur de pôle.
Comme on le voit clairement sur les Fig.2 et 3, l'enroulement amor- tisseur de pôle est constitué par deux rivets 25, de préférence en fer, qui sont disposés dans des encoches ouvertes ménagées dans la surface 23, et qui sont connectés ensemble électriquement à leurs extrémités, au moyen des feuillets extérieurs constituant le bâti 10.
En vue de compléter le circuit électrique, les extrémités des ri- vets 25 sont soudées sur les feuillets extérieurs, ce qui a pour effet de cons- tituer une jonction ou liaison conductrice entre les extrémités des rivets et les feuillets extérieurs.
En outra, l'enroulement amortisseur de pôle constitué par les rivets 25, est disposé symétriquement par rapport aux surfaces d'engagement de la sail- lie 24 et du plongeur 11, de façon à équilibrer les.forces magnétiques déphasées, qui sont engendrées par l'enroulement amortisseur de pale. Cette disposition contribue à maintenir le plongeur 11 en équilibre magnétique, et cela évite ainsi les bruits et los vibrations dans l'électro.
Lorsqu'on désire augmenter davantage l'équilibre des forces magnéti- ques agissant pour maintenir l'extrémité du plongeur 11 en équilibre stable, en service à courant alternatif, une encoche 26 est ménagea dans la surface concave 23 à mi-chemin entre les rivets 25 constituant l'enroulement amortisseur de pale.
Avec la construction à encoches, les forces magnétiques tendant à amener l'extrémité courbe du plongeur 11 en alignement et en engagement avec la surface enveloppante 23, sont augmentées, et cela a pour effet d'assurer que le plongeur soit maintenu à la fois en équilibre magnétique et en équilibre mécani- que*
Il convient toutefois d'observer que l'encoche 26 sett simplement à amplifier les forces d'équilibre magnétiques et mécaniques qui sont obtenues, de
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manière propre où inhérente, avec la structure magnétique, ainsi qu'il a été décrit plas haut, et peut donc être omise, si on le désire.
Un' rivet 27, disposé centralement, sert à maintenir les feuillets dans la saillie 24 fermement ensemble, contre l'action de martelage résultant de l'engagement répété de l'extrémité arrondie du plongeur 11 avec la surface ar- rondie complémentaire 23, tandis que les rivets 25 de l'enroulement amortisseur de pôle, ayant leurs extrémités soudées sur les feuillets extérieurs, servent ainsi efficacement à maintenir ensemble les feuillets aux extrémités de la sur- face concave 23.
La longueur du corps 19 du plongeur 11 est choisie telle que, lorsque l'extrémité arrondie 20 vient en contact avec la surface courbecomplémentaire
23 du bâti 10, les saillies opposées constituant la tête élargie 21 du plcngeur, sont amenées presque en contact bout à bout avec les branches opposées du bâti rectangulaire 10, limitent l'ouverture 13.
Cela forme ou constitue deux circuits pratiquement fermés, de ma- tière magnétique feuilletée, en relation multiple pour la flux des enroulements opératifs 12, lorsque le plongeur 11 relie, ou fait pont, sur l'entrefer entre la saillie polaire 24 et les branches du bâti rectangulaire, de part et d'autre de l'ouverture 13.
En conséquence, pratiquement tout le flux magnétisant est localisé dans les trajets multiples de la structure magnétique feuilletée, qui est cens- tituée par le plongeur et le bâti de l'électro, et il n'y a pas de quantité ap- préciable de flux passant entre le bâti 10 et le plongeur 11, à travers les piè- ces angulaires massives 14.
Cette construction permet de ménager un jou ou espace libre rela- tivement large entre le corps du plongeur 11 et les extrémités des feuillets de bâti limitant l'ouverture 13.
En conséquence, des guides robustes formant support ou coussinet pour le plongeur 11, peuvent être placés dans l'ouverture 13, ainsi qu'il sera décrit en détail plus loin, sans augmenter, de manière appréciable, la rcluctan- ce du circuit magnétique approximativement formé, qui est formé par la tête élar- gie 21 du plongeur, ou sans affecter, de manière gênante, le rendement ou l'ef- ficacité de l'électro, ou bien l'équilibre magnétique et mécanique du plongeur 11.
Pour permettre une fixation facile d'une bielle, d'un levier, ou
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d'une autre liaison, destinée à être actionnée par le plongeur 11, les feuillets. constituant la tête 21 de ce plongeur, sont conformés de façon à ménager une en- coche centrale 28 avec un trou 29 agencé de manière à couper transversalement l'encoche 28.
Ainsi, en formant ou ménageant un trou correspondant dans la bielle ou toute autre liaison destinée à être actionnée par le plongeur, un bon assem- blage peut être facilement exécuté au moyen d'une goupille, d'un boulon, ou d'un autre organe convenable.
'De plus, deux bras 30 et 31 sont fixés sur les cotés opposés du corps 19 du plongeur 11, de préférence au moyen de rivets séparés 18, pour que la force opérative du plongeur puisse être transmise par les extrémités de ces bras s'étendant au-delà du côté opposé du bâti 10, et enfourchant ou chevauchant ce coté, comme représenté sur la Fig.l.
Les dispositifs ou organos d'espacement 16 servent principalement à maintenir les pièces d'angle 14 éloignées d'une distance suffisante des côtés du bâti magnétique 10, pour permettre aux bras 30 et 31 de coulisser librement entre les supports d'angle et le bâti.
De Cette façon, les supports d'angle 14, les dispositifs d'espace- ment 16, et le bâti 10, constituent des chemins de guidage ayant unesurface de support large pour maintenir le plongeur 11 et les bras 30 et 31 en alignement opératif convenable avec le dispositif destiné à être actionné par l'électro- aimant.
Avec la construction représentée sur les Fig.1et 2, l'électro-ai- mant entier peut être facilement monté ou supporté par fixation sur l'une quel- conque ou sur plusieurs des pièces d'angle 14.
En outre, la bielle, le levier, ou toute autre liaison destinée à être actionnée par le plongeur de 1' électro-aimant, peut être, soit tiré par connexion avec la tête de plongeur 21, soit poussé par connexion avec les ex- trémités extérieures des bras 30 et 31.
La liaison avec les extrémités extérieures des bras 30 et 31, peut être exécutée par un dispositif convenable quelconque, par exemple une vis ou un boulon 56 traversant des trous 32, avec un manchon ou collet d'espacement 57 interposé entre les extrémités des bras 30 et 31, comme représenté Fig.1.
On conçoit que cette construction permet d'adapter 1' électro-aimant
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una grande variété d'applications, avec un nonbra T:JillÏ1m;m de restrictions au point de vue de la manière de monter et d'établir les connexions opératives.
On peut utiliser 'une forme convenable quelconqua d' enroulaTiaut magné- tisant avec la structura magnétique perfectionnée do 1lactr.a-eimara, qui a été précédemment décrite, mais la construction d' er.rrJUl3aaLt magnétisant et la mon- tage représentés sur la Fig.4 sont particulièrement avantageux pour cette appli- cation.
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Dans oattd construction, les enroulements magnétisants sont de prúf8- rance placés sur deux bobines coopérantes 33 et 34, dont chacune peut être éta- blie en matière isolante moulée.
La bobine 3..; est établie avec une tonne approximativement rectangu- laire, avec un espaça pour recovoir les couchas des enroulements 12 entre des plaques d'extrémités 35 et 36, et une barrière ou cloison d'enroulement 37 dis-
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posée centrale-mant. ainsi,le corps de la bobine fournit ou constitue un espace 38 ayant la forme précise qui est nécessaire pour permettre au corps rectangulaire 19 du plongeur 11, avec les bras de poussée 30 et 31 fixés sur lui, d'être déplaces
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librement et avec jeu, au voisinage proche des enrr)'ulO:11;ut;:: magnétisants 12.
La plaque d' 0Xtrér,1ité 36 est m<üi3 d'une encoche ;59, qui est ménagée dans sa face extérieure, tandis que la plaqua d'extraite 35 est munie d'une saillie correspondante 40 s'étendant sur sa face extérieure.
La construction de la bobine d'enroulement 34 est identique à celle de la bobine 33, et la disposition est tell que la saillie 40, sur la bobine 33, s'ajuste ou se loge de manière bien ajustée à l'intérieur de l'encoche ou
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de la rainure 39' de la bobine d'enroulement 34, lorsque les bobines sont sonve- nablement réunies.
La rainure extérieure 39 de la bobine 33, et la saillie extérieure
40' de la bobine 34, sont agencées de façon à être utilisées de la manière sui- vante, dans le montage das enroulements magnétisants, à l'intérieur du bâti ma- gnétique 10 de l'électro-aimant représenté sur la Fig.2.
Deux pièces de guidage 41 et 42, ayant une forme angulaire convenabla et établies en une matière de support ou de coussinet convenable, par exemple du -bronze, sont agencées de façon à être ajustées dans l'encoche 39, sur les côtés opposés de l'espace de noyau 38, avec les portions dressées 43 et 44 des guides,
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,..s!.tëndt au-delà des extrémités des feuillets du bâti 10 limitant l'ouverture ,... :¯ .¯
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13, de façon à servir de guides pour laplongeur 11.
Des pièces élastiques ou à ressort, 45 et[ 46, et des pièces 47 et,
48 en forme d'U - ces dernières étant établies an matière isolante - coopèrent avec la saillie extérieure 40'; sur la bobine 34, dans le montage des enroule- ments magnétisants, dans le bâti 10 de l'électro-aimant, de la manière qui est représentée sur la Fig.1.
Pour assembler les bobines 33 et 34 avec les enroulements magnéti- sants 12 disposés dans le bâti 10, les pièces isolantes en U 47 et 48 sont d' abord placées au voisinage de la saillie polaire 24, de façon à s'étendre au- dessus des supports angulaires 14 en opposition et des feuillets de bâti fixés entre ceux-ci.
Les ressorts 45 et 46 présentant une partie décalée vers le centre, pour constituer un joug s'ajustant de manière stricte ou serrée sur les U iso- lants 47 et 48, sont ensuite mis en place. De la sorte, chaque ressort est main- tanu hors de contact électrique par rapport à la fois aux feuillets et aux sup- ports angulaires, et cela évite la formation d'une spire court-circuitée entou- rant le flux qui traverse la saillie polaire 24*
Les extrémités des ressorts 46 et 46, lorsqu'ils sont ainsi assemblés sur los pièces en U, coma représenté sur la Fig.l, sont espacée de façon à être engagées fermement avec les cotés de la saillie 40*, lorsque la bobine d'enrou- lement 34 est insérée ou enmanchée sur la saillie polaire 24 du bâti 10, avec le plongeur 11 retiré.
les pièces de guidage 41 et 42 sont ensuite placées avec leurs portions 43 et 44 reposant sur les extrémités des feuillets du noyau 12 , vers l'ouverture 13.
En comprimant les ressorts 45 et 46, la bobine d'enroulement 33 peut ensuite être insérée entre l'extrémité à main droite de la bobine 34 et la partie intérieure dos supports d'angle à main droite 14, et amenée en position pour en- gager la saillie 40, avec l'encoche 39', et l'encoche 39 avec les guides 41 et 42.
Ensuite, las bobines d'enroulements 33 et 34 sont maintenues ferme- ment pressées contre l'extrémité à main droite du bâti 10 de l'électro-aiment, et les supports d'angle 14 à main adroite, par les ressorts 47 et 48*
Les pièces de guidage 41 et 42, qui sont enclenchées ou verrouillées avec l'encoche 39, empêchent, de manière positive, tout déplacement latéral de l'extrémité à main droite de l'enroulement, tandis que les extrémités des
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ressorts 45 et 46 engageant la saillie 40', verrouillant de manière analogue, 1' extrémité à main gauche dos enroulements, et l'empêchant tie praidre un déplace- ment latéral quelconque.
De cette façon, les enroulements sont montés dans la position opéra- tive convenable, et il'% n'yapratiquement aucune possibilité de jeu, d'usure par frottement, ni de déplacement des enroulements, résultent d'un choc ou de vibra- tions extérieures, pendant le service, et le tout est obtenu sans utiliser de vis ou de boulons de serrage, qui pourraient 'être desserrés en cours de fonc-
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tionnement.
La plongeur 11, et les bras de poussée 30 et 31, fixés sur lui, peu- vent ensuite être poussés ou inséras à travers l'ouverture 13 ménagée dans le bâti 10, pour être déplacés d'un mouvement alternatif, à l'intérieur des ouver- tures 38, ménagées dans les enroulements magnétisants. Les bras do poussée 30 et 31 chevauchant les feuillets da noyau de la saillie polaire 24, et passent li- brement entre les supports d'angle 14, ainsi qu'il a été décrit plus haut.
Les bras 30 et 31 étant fixés ensemble, à leurs extrémités, par le boulon 56, comne représenté sur la Fig.l, on comprend facilement que les bobines portant les enroulementsmagnétisants 18 sont bien verrouillées en place.
Lorsque l'application de l'électro-aimant est telle qu'on ne désire pas utiliser les bras 30 et 31, ces pièces peuvent être entièrement supprimées.
Il conviant de noter que le corps du plongeur est muni de deux grou- pes de rous de rivets.
Un groupe est utilisé pour les rivets 18 qui maintiennent fermement ensemble les feuillets, tandis que l'autre groupe est laissé disposible pour les rivets 181, qui sont utilisés pour la montage des bras 30 et 31. En conséquence, lorsqu'on retire les rivets. 18' et les bras 30 et 31, los feuillets du plongeur
11 demeurent fermement assemblés par les rivets 18.
Lorsque les bras 30 et 31 sont retirés, la connexion opérative est ensuite établie avec la plongeur 11 seulement au moyen do l'encocha 28 et du trou 29 ménagés dans las feuillets de la tête 22*Dans ce cas, l'espace réservé ou ménagé par les bras 30 et 31 est occupé par des guides 49 et 50, en vue de maintenir le plongeur 11 en alignement opératif convenable avec le bâti 10. Les ,guides 49 et 50 peuvent être établis en une matière de support ou de coussin** convenable, par exemple du bronze, ou en une matière souple, telle qu'un produit
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de condensation phénolique, suivant les cas.
Lorsque les bras de poussée 30 et 31 sont supprimés ou retirés, les guides 49 et 50 sont insérés à travers l'ouverture 13, de part et d'autre de la saillie polaire 24, après que les bobines d'enroulements magnétisants 33 et 34 ont été montées et assemblées de la manière qui a été précédemment décrite.
Des trous 51 et 52 sont ménagés dans les guides 49 et 50, et sont agencés pour venir en coïncindence avec des trous 53 ménagés dans les supporta d'angle 14, de sorte qu'on peut insérer un axe ou dispositif de fixation conve- nable, par exemple une goupille 54, pour bloquer et verrouiller les guides en place.
Des épaulements 55 prévus aux extrémités à main droite des guides 49 et 50, sont agencés pour être placés et ajustés dans les logements ménagés de part et d'autre des portions saillantes 43 et 44 des pièces de guidage 41 et 42. Ainsi, avec les guides 49 et 50 fixés en place, les enroulements magnétisants 12 sont de nouveau bloqués et verrouillés efficacement dans leur position opéra. tive convenable*
Bien que cela ne soit pas' représenté sur le dessin, on conçoit que les Enroulements magnétisants 12 peuvent être excités et contrôlés de manière désirée quelconque; par exanple, les portions des enroulements, sur les deux bo- bines 33 et 34, peuvent être connectées soit en série, soit en parallèle, sui- vant les cas.
En outre, les enroulements magnétisants 12 peuvent être divisés en plusieurs portions, par oxsmple l'une arrangée pour actionner le plongeur 11 depuis sa position de non-attraction jusqu'à sa position d'attraction, et l'au- tre destinée seulement à maintenir le plongeur 11 dans sa position d'attraction.
D'une manière générale, il est bien entendu que les dispositions et las applications qui ont été indiquées ci-dessus, à titre d'exemple, ne sont nul- lement limitatives, et qu'on peut s'en écarter, sans pour cela sortir du cadre de l'invention.