BE359510A - - Google Patents

Description

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  Dispositif électro-magnétique pour commandes à distance. 



   L'invention consiste en un appareil à action magnétique, commande électriquement à distance et capable de produire - moyennant un effort auquel dans la pratique il est possible de,donner un grand nombre de valeurs, en variant convenable- nablement les dimensions de l'appareil même - la rotation d'un arbre, ce dernier étant à son tour destiné à commander directement ou indirectement, selon l'amplitude de son propre déplacement angulaire, l'organe qu'on veut manoeuvrer à dis- tance. 

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   L'invention pourra avoir des applications différentes dans les domaines les plus variés: par exemple dans celui des chemins de fer il pourra être employé pour la manoeuvre à distance de signaux en général (à sémaphore, à disque ou de n'importe quelle autre sorte) d'appareils signaleurs pour passages à niveau, de barrières même pour passages à niveau, de changements de voie etc. 



   L'appareil suivant l'invention consiste essentiellement en deux enroulements inducteurs renfermant deux pièces polai- res de polarités contraires entre ces deux enroulements in- ducteurs peut tourner sur son axe une masse tournante qui peut être attirée par les pièces polaires. Décrit plus en détail, l'appareil consiste en une carcasse massive en fer doux, sur deux parois opposées de laquelle sont rapportés deux noyaux cylindriques et massifs Nord et sud également en fer doux, autour desquels sont enroulées deux bobines, con- formées de telle manière que lorsqu'elles sont parcourues par un courant électrique,'ledeux noyaux se magnétisent avec des polarités opposées. 



   Dans l'espace compris entre les noyaux est monté un ar- bre portant une masse qui peut tourner dans le champ magné- tique créé par les bobines. Sur l'axe de rotation est calé un secteur excentrique portant un contrepoids ainsi qu'une rainure dans laquelle peut glisser un rouleau porté par le pivot reliant les deux bras d'une fourche solidaire d'un arbre tournant pivoté dans les parois de la carcasse. 



   Les dessins annexés montrent un exemple pratique de l'appareil. 



   Dans ces dessins, la 
Fig. l montre une coupe verticale de l'appareil suivant      

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 la ligne A-B de la fig. 3; la. 



   Fig. 2 est une coupe suivant la ligne A-C-D-E de la fi g.   3;   la 
Fig. 3 est une coupe suivant la ligne F-G-H-I- de la fig. 1; la 
Fig. 4 est une coupe semblable à celle de la fig. 2, re- présentant la position qu'occupent la masse, l'excentrique et la fourche à la fin du mouvement; la 
Fig. 5 est un schéma de la commande électrique de l'ap- pareil. 



   Dans l'exemple représenté l'appareil est constitué par une carcasse massive en fer   doux 1   dans deux parois opposées de laquelle sont rapportés deux noyaux cylindrique et massifs N et s également en fer doux; autour de ces derniers sont enroulées deux bobines b c disposées de telle sorte que, lorsqu'elles sont parcourues par un courant électrique, les deux noyaux se magnétisent avec des polarités opposées. Les extrémités des noyaux présentent une   concavité   cylindrique, et deux surfaces planes 2-3 disposées symétriquement par rap- port aux axes de l'appareil.

   Dans l'espace compris entre les noyaux est monté,de manière   à   pivoter sur-les parois de la carcasse, un arbre e sur lequel est fixée une masse d pou- vant tourner dans le champ magnétique créé par l'ensemble constitué par les bobines b e parcourues par le courant, par les noyaux N et S et par les parois de la carcasse a fermant le circuit magnétique. 



   La masse présente deux saillies 4 et 5 disposées symé- triquement par rapport à l'axe de rotation. Sur Marbre e qui porte cette masse est calé un secteur excentrique 6 qui présente sa partie inférieure une partie massive 7 agissant comme contrepoids, et à sa partie supérieure une rainure 8 

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 tracée suivant un profil déterminé convenable. Dans cette rainure peut glisser un galet 9 porté par le pivot reliant les deux bras d'une fourche 10, solidaire d'un arbre tournant k pivoté dans les parois de la carcasse a. 



   Un courant électrique qu'on fait circuler dans les deux bobines b c enrouléesautour des noyaux N et S, crée un champ magnétique, sous l'effet duquel la masse d représentée sur les figures 1, 2 et 3 dans sa position initiale ou normale,   c'est-h-dire   celle qu'elle occupe lorsque les bobines ne sont pas excitées, est sollicitée de tourner dans le sens de la flèche , en tendant à amener son propre axe longitudinal parallèlement aux lignes de force du champ passant d'un noyau à l'autre. 



   La rotation de la masse d produit celle de l'arbre e et de l'excentrique 6 ; de ce dernier, le mouvement se trans- met à la fourche 10 dont le galet 9 est obligé de se dépla- cer sous la pression de la face inférieure de la rainure 8,de telle-sorte.que la fourche 10 et l'arbre k tournent dans le sens indiqué par la flèche.   L'arbre k   transmet le mouvement à l'organe dont on veut commander la manoeuvre. 



   La fig. 4, ainsi que l'on a dit, représente la position occupée par la masse d, l'excentrique 6 et la fourche 10 à la fin du mouvement, c'est-à-dire lorsque la masse 4 s'est placée de façon que son axe longitudinal soit dans   la-direc-   tion des lignes de force du champ magnétique, et qu'il n'y a plus   d'impulsion   à la rotation. Dans une telle position, correspondant donc à la course la plus grande que le méca- nisme peut accomplir, les saillies 4-5 de la   masse d se   trou- vent respectivement en contact avec les plans 2-3 des noyaux N et S.      

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   Le profil de la face inférieure de la rainure 8 de l'ex-   centrique   6 est étudié de façon à proportionner dans chaque position l'effort résistant . l'effort moteur ; en effet l'effort moteur dont l'appareil est capable n'est pas cons- tant, mais varie d'un minimum initial à un maximum, aux en- virons de la moitié de la course, pour   revenir   ensuite à un minimum final. 



   Un semblable effort moteur est tel qu'il produit un mouvement essentiellement varié, au lieu d'être uniforme. 



  Le profil de la rainure 8 a une inclinaison variable, pro- portionnelle en tout point aux valeurs successives de l'effort moteur, de sorte que l'inclinaison même est d'autant plus grande que l'effort est plus grand et   vioeversa.   



   De la sorte, le mouvement accompli par le galet 9 et par conséquent par la fourche 10 et par l'arbre k est sensible- ment uniforme. 



   Si même l'effort de résistance, au lieu d'être constant, est variable, on peut en tenir compte d'une façon analogue dans l'étude du profil de la rainure b; le résultat sera toujours de proportionner en tout point l'effort moteur à l'effort de résistance, dans le but d'obtenir un mouvement uniforme. 



   Supposons à présent que l'appareil décrit occupe sa position de fin de course, représentée sur la fig.4; si le courant d'alimentation est coupé, le système constitué par les bobines b c et par le noyau. N et S est inexcité et la masse preste sous l'influence de la partie 7 de, l'excentri- que 6 agissant comme contre-poids et ramenant le mécanisme à sa position initiale (fig. 1, 2 et 3) par une rotation en ,sens inverse de la précédente. 

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   L'appareil décrit ne demande aucun dispositif de freina- ge spécial, puisqu'il se freine spontanément aussi bien pen- dant la course d'aller que pendant celle de retour. A l'aller, en effet, le mouvement même de l'induit (masse d) réagit sur le champ inducteur en limitant le courant absorbé par les bobines d c et l'action magnétique qui en dérive; en outre dans le circuit magnétique constitué par des parties en fer massif, s'engendrent des courants parasites de   Foucault,   réagissant eux-mêmes sur le champ inducteur. 



   Pendant la course de retour, l'enroulement des bobines b c est fermé sur lui-même, comme cela se voit sur la fig. 5, représentant le schéma de la commande électrique de l'appa- reil. Dans ce schéma, les bobines b c sont les deux bobines décrites plus haut reliées en série; 11 est la batterie d'a- limentation; 12 un commutateur de commande à trois positions I, II et III. Pour queues bobines ne soient pas encore par- courues par le courant, le commutateur 12 doit se trouver à la position I; ce sera donc le cas soit lorsque l'appareil occupe sa position normale, soit au commencement de la course de retour. On voit alors que, en raison de la   connexion:.!,les   bobines b ce se trouvent en circuit fermé. 



   Si l'induit accomplit alors sa course de retour, son mouvement dans le champ dû au magnétisme résiduel des masses inductrices, engendre dans le circuit fermé des bobines un courant Induit, qui, par la loi   étique,   crée à son tour un champ tel qu'il réagit sur la cause première qui l'a en- gendré,   c'est-b-dire   sur le mouvement de   l'induit;   il s'en- suit une action de freinage. A cela s'ajoute, même dans ce cas, l'effet analogue de courants de Foucault s'engendrant dans les masses de fer. 



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La fig. 5 montre que dans sa position II le commutateur 12 ferme le circuit d'alimentation des bobines b c par la   batterie 11 ; position provoque la manoeuvre de l'appa-   reil. 



   Il y a en outre une troisième position du commutateur de commande qui détermine aussi l'alimentation des bobines b c, mais par la petite batterie 13 au lieu de la batterie 11. Cet- te connexion III s'établit, à la main ou automatiquement, lorsque l'appareil a complètement accompli sa course d'aller et que les deux saillies 4-5 sont par conséquent venues en contact avec les plans 2-3.

   Dans de tellesconditions, l'en- trefer entre la partie fixe et la partie mobile de l'appareil n'existe plus ; alors, soit pour cette raison, soit parce que, même à parité d'entrefer, l'effort nécessaire pour maintenir la masse d dans la position fin de course d'aller est bien moindre que celui qui est nécessaire pour produire son mou- vement, la comservation de la position atteinte ne nécessite pas toute l'alimentation dont est capable la batterie 11 mais elle peut subsister avec une alimentation très réduite, telle que celle de la batterie 13. Par conséquent l'organe commandé par   l'arbre L   peut être manoeuvré à distance, au moyen de l'appareil décrit plus haut, jusqu'à ce qu'il reste dans la position finale de la manoeuvre; il ne nécessite plus alors que la consommation d'une fraction de l'énergie nécessaire à la manoeuvre elle-même. 



   La passage.du commutateur 12 de la position II   à   la position III peut même s'effectuer automatiquement au moyen d'un système à relais : - ce dernier pourrait être alimente par le même courant de la batterie   11   qui circule dans les bobines b c et pourrait utiliser l'augmentation qui se pro- duit dans ce courant à la fin de la course de la masse d 

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 lorsque, par suite de la cessation du mouvement de l'induit, s'annule aussi la réaction correspondante, de sorte que les bobines absorbent tout la courant convenant à leur résistance ohmique. 



   Une autre particularité de l'appareil décrit est le suivant ; ainsi qu'il ressort de la fig. 2 représentant la po- sition initiale, il n'est pas possible de déplacer l'appareil de cette position en agissant de l'extérieur sur l'arbre puisque le galet 9 de la fourche 10 se trouve emprisonné à une-extrémité de la rainure 8 de l'excentrique 6 et ne peut se déplacer que si l'excentrique se déplacé également ; ce qui exige, nécessairement, la rotation de l'induit ci, c'est-à- dire l'excitation des bobines   Il ±,   Une autre particularité de l'appareil est qu'il ne présente et n'exige absolument aucun contact électrique mobile. 



   L'appareil décrit, ainsi qu'il ressort à la fig. 4, détermine la rotation de l'arbre commandé   d'un   petit angle   -[alpha]-   et représente ainsi un exemple schématique de réalisation de l'invention prévu pour la commande indirecte de l'organe à manoeuvrer à distance, puisque le déplacement de l'arbrek devra être transmis au moyen de renvois multiplicateurs appro- priés qui en augmentent l'amplitude. 



   On peut toutefois réaliser l'invention d'autres façons et on pourrait Imaginer des formes d'exécution produisant un déplacement angulaire suffisant pour la manoeuvre directe de l'organe intéressé qui, en ce cas, serait directement re- lié à   l'arbre ,   quel que soit la mode de réalisation, le principe et les caractéristiques fondamentales de la consti- tution et du fonctionnement de l'invention restent invarla- bles et tels qu'ils ont été décrits ci-dessus.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1.- Dispositif à action magnétique irréversible, comman- dé électriquement à distance et capable de produire - moyen- nant un effort auquel il est possible de donner en pratique un grand nombre de valeurs, en variant convenablement les dimensions de l'appareil - la rotation d'un arbre, ce dernier étant à son tour destiné à commander, directement ou indirec- tement, selon l'ampleurde son propre déplacement angulaire, l'organe qu'on désire manoeuvrer à distance.

   2. - Dispositif suivant la revendication précédente, essentiellement constitué par une carcasse massive (a) en fer doux, avec deux noyaux N et S cylindriques et massifs,égale ment aussien fer .doux, rapportés dans deux parois opposées et sur lesquels sont enroulées deux bobines (b-c), de telle façon qu'ils se magnétisent avec des polarités opposées lors- que ces bobines sont parcourues par le courant électrique; par une masse(d.) susceptible de tourner sous l'action magné- tique due au champ crée par le courant, dans l'espace compris entre les noyaux N et s, et solidaire d'un arbre (e) pivoté sur les parois de la carcasse (a); par un excentrique (6) solidaire de l'arbre (e) et comportant une partie massive (7) agissant comme contre-poids et une rainure (8) de profil déterminé;

   par une fourche (10) solidaire de l'arbre comman- dé (k) et portant un galet (9) emprisonné et mobile dans la rainure (8) de l'excentrique (6); le tout monté de fagon que la rotation de la masse (d) et par conséquent de l'arbre se transmette par l'excentrique (6) à la fourche (10) et à l'arbre (k) et de ce dernier directement ou indirecte- ment à l'organe à manoeuvrer à distance. <Desc/Clms Page number 10>

   3.- Dispositif suivant les revendications précédentes, caractérisé en ce que les noyaux N et 8 se terminent par des cavités cylindriques et sont pourvus de surfaces planes(2-3), tandis que la masse tournante (d) présente des saillies (4-5) destinées à venir en contact respectivement avec ces surfaces (2-3) à la fin de la rotation de la masse (d).

   4. - Dispositif suivant les revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie mobile(d) est constituée par une masse en fer doux, sans aucun enroulement électrique.

   - 5. - Dispositif suivant les revendications précédentes, caractérisé en ce que, grâce au profil à inclinaison variable de la rainure (8) de l'excentrique (6) l'effort de résistance, constant ou variable, est en tout point proportionné à l'ef- fort moteur essentiellement variable que l'appareil est ca- pable de développer, de sorte que le mouvement qui en résul- te est sensiblement uniforme.

   6.- Dispositif suivant les revendications précédentes, caractérisé en ce que la course de retour à la position ini- tiale est provoquée par l'action de la partie massive (7) de l'excentrique (6) agissant comme contrepoids, après que par suite de 1 1 interruption du courant électrique d'alimen- tation, le système constitué par les bobines (b-c) et par les noyaux N et s a été désexcité.

   7.- Dispositif, suivant les revendications précédentes caractérisé en ce que son circuit de commande électrique re- présenté sur la fig. 5, comprend un commutateur (12) à trois positions, dont la position I détermine l'interruption du courant d'alimentation et ferme sur elles-mêmes les bobines (b-c); la position II détermine l'alimentation de ces bo- bines par la batterie principale(11); la position III déter- mine encore l'alimentation de ces mêmes bobines, mais par <Desc/Clms Page number 11> une petite batterie secondaire (13).

   8. - Dispositif suivant les revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il n'exige aucun système de freinage spécial, étant donné qu'il se freine spontanément aussi bien pendant la course d'aller, en raison de la réaction de l'in- duit (masse d) et des courants de Foucault engendrés dans les parties en fer massif, que pendant la course de retour, en raison des courants de Foucault et de la réaction due au champ# magnétique créé par le courant d'induit qui, à cause du magnétisme résiduel du circuit magnétique et du mouvement de l'induit, circule dans les bobines inductrices (b-c) dont le circuit, justement pendant la course de retour, est fermé sur lui-même (fig. 5).

   9.- Dispositif suivant les revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage du commutateur (12) la position II à la position III peut aussi être commandé au- tomatiquement par un relais parcouru par le même courant de la batterie (11) qui circule dans les bobines (b-c) et uti- lisant l'augmentation que ce courant subit à la fin de la course de la masse (d) à cause de la suppression de la réac- tion de l'induit.

   10. - Dispositif suivant les revendications précédentes,ca- ractérisé en ce cmepour rester en permanence dans la position finale de la course d'aller, l'appareil ne nécessite pas toute l'alimentation de la batterie principale (11) mais qu'il lui suffit d'une alimentation réduite fournie par une batterie secondaire (13) et cela soit parce que l'action nécessaire à maintenir la masse (d) dans la position atteinte est bien moindre que celle nécessaire à produire le mouvement de cette masse, soit parce que cette différence est 'sensiblement accrue <Desc/Clms Page number 12> par la suppression de l'entrefer entre la partie fixe et la partie mobile, en raison du contact qui s'établit à la fin de la course entre les plans (2-3) et les saillies (4-5), res- pectivement.

   11.- Dispositif suivant les revendications précédentes, caractérise en ce qu'il est impossible de déplacer l'appareil de la position initiale, en agissant de l'extérieur sur l'ar- bre commandé (k), et cela parce que le galet (9) de la four- che (10) se trouve emboîté dans une extrémité de la rainure (8) de l'excentrique (6) de sorte qu'il ne peut se déplacer si l'excentrique ne se déplace pas également, ce qui néces- sairement exige la rotation de l'induit (d) c'est-à-dire l'excitation des bobines (b-c).

   12. - Dispositif suivant les revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il ne présente et n'exige absolument aucun contact électrique mobile.

   13.- Dispositif suivant les revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il peut transmettre le mouvement à l'or- gane qu'on veut manoeuvrer à distance soit d'une façon indi- recte, comme dans l'exemple décrit ci-dessus soit d'une façon directe, suivant l'amplitude de l'angle -[alpha]- décrit par l'ar- bre commandé (k).

   14. - Commande électro-magnétique irréversible, en substan- ce comme c'est décrit ci-dessus et comme c'est représenté à titre d'exemple sur les dessins annexés.