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MOTEUR POUR HAUT-PARLEURS
Cette invention a trait aux haut-parleurs à oommande électromagnétique.
A l'heure actuelle, la tendance générale, dans la construction des haut-parleurs, est d'établir et monter le diaphragme et les éléments du sytème électromagnétique de telle manière que les forces de réaction qui s'exercent dans toutes les parties de la combinaison entière soient réduites au minimum et à une valeur inférieure à la force
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de réaction exercée par l'air sur le diaphragme pendant , sa vibration.
Le mécanisme de commande, ou moteur, du haut- parleur dit "éleotrodynamique" suit cette tendance parce que l'armature à bobine qui caractérise ce type de moteur se meut suivant un chemin parallèle aux faces des pôles inducteurs, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de prévoir, pour la bobine de l'armature, une contrainte élastique du genre de celle qui est nécessaire, par exemple, pour régir le mouvement de l'armature dans un système électromagné- tique du type à armature équilibrée.
Toutefois, les haut- parleurs électrodynamiques sont coûteux, exigent un indue- teur excité électriquement et présentent certains autres inconvénients qui font qu'on a déjà proposé divers dispo- sitifs pour remplacer la bobine de l'armature par une armature magnétique montée de façon qu'elle puisse effec- tuer un mouvement alternatif analogue à celui de la bobine, c'est-à-dire, suivant un chemin parallèle aux faces des pôles induoteurs.A la connaissance de la demanderesse, il n'existe aucun haut-parleur de ce type qui soit efficace en tous les points de l'échelle entière des fréquences et capable de reproduire les fréquences les plus basses et les plus hautes avec une fidélité suffisante.
La demande- resse a découvert que ceci est dû, entre autres, au fait qu'il existe entre l'armature et les faces polaires une relation impropre provoquant une force magnétique qui nuit au mouvement désiré de l'armature. Si cette force est opposée à la force qui produit le mouvement désiré de l'armature, l'armature peut être considérée comme possé- dant de la"raideur magnétique". Si la direction de cette force est la même que celle qui produit le mouvement dési- ré de l'armature, ladite force peut être appelée "raideur magnétique négative". La:raideur magnétique est une force . de réaction qu'il convient de réduire ou de supprimer si l'on veut que le présent type de haut-parleur suive et
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favorise la tendance susmentionnée.
La raideur magnétique négative est susceptible de provoquer de la distorsion.
Lorsqu'il n'existe pas une relation convenable entre l'armature et les faces polaires, le taux d'accroissement du flux passant entre les pôles situés à l'une des extré- mités de l'armature n'est pas le même que le taux de diminution du flux entre les pôles situés à l'autre extré- mité de l'armature, en tous les points de la course maxi- mum de l'armature. Le flux total n'est donc pas constant.
Il existe une ou plusieurs positions de l'armature aux- quelles le flux total est maximum, et l'armature tend à être rappelée vers ces positions et à y rester. Si la posi- tion normale de l'armature est centrale et si l'armature tend à être rappelée vers cette position et à y rester parce que le flux total y est plus grand, l'armature pos- sédera de la raideur magnétique. Si le flux total est plus grand dans quelque position extérieure de l'armature, cel- le-ci sera rappelée vers cette position et tendra à rester dans ladite position, l'armature possédant, dans ce cas, de la raideur magnétique négative.
Le moteur ou mécanisme de commande électroma- gnétique pour haut-parleurs suivant l'invention peut être considéré comme ayant son origine dans le type précédem- ment décrit de dispositif dans lequel une armature magné- tique se meut suivant un chemin parallèle aux faces polai- res, mais, suivant l'invention, on modifie ce dispositif, en ce qui concerne l'armature, les pièces polaires, ou à-la fois l'armature et les pièces polaires,et on l'établit à d'autres égards de telle manière que la raideur magné- tique de l'armature est réduite au degré désiré, et de préférence annulée, et que le dispositif fonctionne efficacement en tous les points de l'échelle entière des fréquences et reproduit les fréquences les plus basses et les plus hautes avec une fidélité remarquable.
La
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diminution de la raideur magnétique de l'armature permet , à celle-ci d'obéir immédiatement et entièrement à toute force tendant à la déplacer et fait qu'elle n'a pas ten- dance à revenir à sa position initiale ou à toute autre position. Par l'application convenable des conditions qui assurent ce résultat, on peut soit supprimer entiè- rement la raideur magnétique de l'armature, aoit conser- ver tout degré désiré de cette raideur pour l'utiliser à titre de faible force de rappel de l'armature, si on le désire.
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On prévoit une armature à mouvement alternatif dont chaque élément extrême pénètre dans un entrefer com- pris entre deux pôles inducteurs mais se termine en un point intermédiaire de l'entrefer, c'est-à-dire qu'il ne couvre qu'une partie des faces polaires correspondantes.Si l'un des éléments extrêmes de l'armature dépasse la par- tie interne des faces polaires correspondantes, l'autre élément extrême de l'armature devra dépasser la partie interne des faces polaires correspondantes. De même, si l'un des éléments extrêmes de l'armature dépasse la par- tie externe des deux faces polaires correspondantes, l'au- tre élément extrême devra dépasser la partie externe des faces polaires correspondantes.
De cette façon, le passa- ge d'un courant variable dans des bobines associées soit aux pièces polaires, soit à l'armature, modifiera le flux passant aux deux paires de pôles d'une manière propre à communiquer un mouvement de va-et-.vient à l'armature.
Pour assurer une efficacité plus grande et une reproduction meilleure des fréquences les plus élevées et peut-être aassi des plus basses, l'armature est construi- te de telle sorte que les éléments extrêmes situés entre les faces polaires sont magnétiquement indépendants, ou presque. En fait, on constitue deux armatures -- une pour chaque entrefer -- qui sont magnétiquement indépendantes
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mais unies mécaniquement pour se mouvoir en bloc.
Ceci assure un couplage magnétique entre les enroulements polai res situés de part et d'autre de l'armature et assure de meilleurs résultats que si ce couplage était empêché par une armature qui est continue -- d'un point de vue magné- tique -- d'une extrémité à l'autre et offre ainsi un che- min permettant le passage du flux dans une direction lon- gitudinale à travers l'armature.
La demanderesse a découvert qu'on peut diminuer ou supprimer la raideur magnétique de l'armature en réglant convenablement le degré auquel chaque élément extrême de l'armature déborde sur les faces polaires correspon- dantes lorsque l'armature occupe sa position normale.
Il est raisonnable de supposer qu'une armature à mouvement alternatif comportant des éléments extrêmes pénétrant partiellement dans les entrefers de la façon précédemment décrite aurait une longueur effective telle que lesdits éléments pénétreraient d'une distance considérable dans ces entrefers, et étant donné la pratique couramment en usage dans la construotion des moteurs, il semblerait que la longueur effective de l'armature devrait correspondre à la distance du centre réel des faces polaires d'un en- trefer au centre réel des faces polaires de l'autre entre- fer. On a trouvé toutefois que, dans une disposition de ce genre, l'armature possède une forte tendance à se centrer ce qui produit une raideur magnétique qui doit être sur- montée pour permettre le mouvement de l'armature dans un sens ou dans l'autre.
Par conséquent, les pièces polaires, l'armature ou les deux sont construites de façon à réali- ser entre ces organes une relation prédéterminée, préfé- rablement telle qu'elle annule la raideur magnétique de l'armature. Cette relation est telle que le flux passant entre les pôles situés à l'une des extrémités de l'arma- ture augmente en tout temps sensiblement au même taux que
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celui auquel le flux passant entre les pôles situés à l'autre extrémité de l'armature diminue, et vice versa, de telle sorte que le flux total reste toujours sensi- blement constant et qu'il n'existe aucune position vers laquelle l'armature tend à se mouvoir comme résultat du fait que le flux total y est plus grand.
Dans les dessins annexés :
Fig. I à 8 représentent diverses dispositions de moteurs dont les armatures sont construites de telle sorte que les parties ou éléments de ces armatures situés dans les entrefers sont magnétiquement indépendants les¯uns des autres. Fig. I est une vue de côté d'un moteur muni d'un aimant inducteur permanent. Fig 2 est une vue de profil du moteur de fig. I. Fig. 3 est une vue de côté d'une autre disposition de moteur comportant un aimant inducteur excité électriquement. Fig. 4 et 5 sont des vues de coté d'autres dispositions comportant plus de deux pièces polaires de chaque côté de l'armature. Fig.6 est un détail représentant la façon dont l'armature peut être établie par le découpage ou matriçage d'une seule piècre de métal.
Fig 7 est une vue de coté avec coupe partielle d'une autre variante et fige 8 est une coupe longitudinale de l'armature de fig.7.
Fig. 9 à 24 inclus sont des vues schématiques et courbes expliquant le résultat obtenu par l'applica- tion de la relation convenable entre l'armature et les faces polaires.
Dans les fig. 1 et 2, 10 désigne un aimant per- mnnent du type en fer à cheval aux extrémités duquel sont assujetties par des moyens convenables, par exemple à l'aide de boulons 11, des nièces polaires feuilletées 12 et 13 représentant respectivement les poles,nord et sud.
Ces pièces polaires12 et 13 sont fourchues de façon à constituer des pôles doubles, ceux de la pièce 12 étant
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désignés par NI$ N2 et ceux de la pièce 13 par SI, S2 .
Sur les pôles NI et S2 sont montées des bobines 14,15, respectivement. Ces bobines sont préférablement bobinées en sens inverse de façon qu'elles engendrent des flux de sens opposés lorsqu'elles sont excitées en conformité avec les impulsions électriques qui doivent être conver- ties en ondes acoustiques par le haut-parleur, impulsions du genre de celles qui interviennent lorsque ces bobines sont reliées aux bornes de sortie d'un équipement radio- récepteur ou appareil analogue.
Dans les entrefers séparant les pôles NI, N2
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et h, 82 est disposée une armature I.6.. oomprenant deux bloos magnétiques 17 et 18 constitués, par exemple, par des barres ou bandes d'acier au silicium ou matière analogue, un de ces blocs étant placé près des pôles N1,
S1 et l'autre près des pôles N2,S2.Les blocs 17 et 18 de l'armature sont disposés, par rapport aux susdits pô- les, de façon à faire saillie partiellement au-delà des faces de ces pôles de la manière représentée. Lesdits blocs sont reliés entre eux par des barres non magnétiques
19 en matière de grande résistance telle que le maillechor le niohrome, etc., qui sont prolongées au-delà des blocs
17 et 18 pour constituer les supports 19' de l'armature ainsi constituée.
Les saillies 19' sont reliées à leurs extrémités à des ressorts 20*et 21 qui sont fixés à leurs extrémités opposées aux pièces polaires 13 et 12, res- pectivement, par des vis 21' ou des organes analogues.
Ces ressorts sont préférablement aits de quelque métal en feuille léger tel que le duralumin et sont munis de rebords raidisseurs latéraux, mais ces rebords ne s'éten- dent pas jusqu'aux extrémités des ressorts afin que ces @ derniers puissent fléchir librement à cet endroit, le rôle desdits rebords étant d'empêcher les ressorts de
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vibrer indépendamment et d'une manière audible. Une tige de commande 22 est convenablement reliée par une de ses extrémités à l'armature 18 et par son autre extrémité à un diaphragme convenable 23t préférablement du type conique habituel.
Comme représenté dans la fig. 6, l'armature 16 peut avantageusement être établie dtune seule pièce ma-
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/en trioée/.matièrel3 magnétique-,-, convenable, les barres 19. étant faites aussi minces que possible de façon à cons- tituer des connexions de grande résistance entre les bar- res magnétiques et 18. De même, la tige de commande 22 et les prolongements 19' peuvent être faits d'une seule pièce matricée, ce qui permet de diminuer considérable- ment le prix de revient.
On voit que les éléments 17 et 18 de l'armature sont indépendants l'un de l'autre du point de vue magné- tique, c'est-à-dire qu'il n'existe entre eux aucun che- min permettant le passage d'un flux appréciable. Le flux engendré entre les pôles N1 et S1 passe directement à travers l'entrefer qui les sépare et transversalement à travers la barre 17 et le flux engendré entre N2 et S2 passe transversalement à travers la barre 18. Par con- séquent, les enroulements prévus de part et d'autre de l'armature sont accouplés magnétiquement au lieu dtêtre isolés magnétiquement l'un de l'autre, comme ce serait le cas si l'armature entière était un conducteur magné- tique ou si les éléments 17 et 18 étaient reliés entre eux magnétiquement.
On supposera que le'flux normal de l'aimant en fer à cheval IQ passe dans le sens des flèches pointil- lées de fig. 1 et qu'un courant passe dans le sens des aiguilles d'une montre dans la bobine 15 et en sens
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inverse dans la bobine .1. Ce courant induit des lignes de force "dont le sens est celui des flèches en trait
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plein et qui s'ajoutent au flux entre les pôles N1 et S1 en augmentant par suite ce flux, tandis qu'elles sont opposées au flux normal passant entre les pôles N2 et S2 et diminuent par suite ce flux. Par conséquent, la barre 17 et l'armature 16 sont attirées vers la gauche de fig. I.
L'amplitude du mouvement de la barre 17 est évidemment proportionnelle à l'intensité des effets électromagnétiques produits'par le passage du courant dans les bobines 14 et 15. Inversement, si le courant passant dans les bobines 14 et 15 change de sens, otest- à-dire passe dans le sens des aiguilles d'une montre dans la bobine 14 et en sens inverse dans la bobine 15, le flux augmentera du pôle N2 au pôle S2 et diminuera entre les pôles NI et SI' de sorte que l'armature 16 sera attirée vers la droite par les pôles N2 et S2.
On diminue la fuite de flux qui retarde le mouvement de l'armature en biseautant les angles exter- nes des quatre pôles, comme représenté dans la fig. I, de façon que les pièces polaires possèdent, dans le sens du mouvement de l'armature, sensiblement la même largeur que les barres 17 et 18. Il est préférable que ces bar- res soient aussi larges que les faces polaires. Ce transfert et cette application efficaces du flux de travail permettant de faire usage d'un aimant permanent simple.
Fig. 3 représente l'application de l'invention à un moteur oomportant un champ inducteur excité électri- quement. Dans cette variante, le noyau de l'électro-ai- mant est feuilleté, ce noyau étant composé de deux pièces analogues 24 et 24' fixées entre elles par un rivet 25 ou un organe équivalent, de façon que les pièces polai- res soient maintenues rigidement à un certain écartement l'une de l'autre. Le champ magnétique entre les pôles NI$ SI et N2, S2 est induit par le passage d'un courant cons-
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tant dans l'enroulement inducteur 26 monté sur le noyau- 23-24. L'armature 16 est montée dans l'entrefer séparant les pôles de la même façon que celle décrite au sujet de fig.
I, excepté que les ressorts de suspension 20-et 31 sont fixés à des supports..21 et 38 qui sont eux-mêmes fixés aux éléments 23 et 84, respectivement. Les chemins parcourus par les flux sont les mêmes que dans la fig.I mais les pièces polaires et les éléments de l'armature sont conformés d'une façon qui contribue encore à diminuer 1'action de frange ou fuite de flux. Ceci s'obtient en diminuant la longueur du chemin que le flux de frange décrirait normalement, ce qui diminue son intensité.
Fig. 4 et 5 représentent deux modes de réali- sation de l'invention appliqués à des moteurs comportant un nombre de pôles supérieur à deux de chaque coté de l'armature. Les pièces polaires feuilletées 12 et.13 sont fixées aux extrémités d'un aimant en fer à cheval 10 par des boulons II et présentent des encoches constituant deux groupes opposés de quatre pôles chacun désignés respectivement par N1, N2, N3, N4 et S1, S2, S3, S4.
Des bobines 27 sont montées sur les pôles N et des bobi- nes 28 sur les pôles S, le sens de l'enroulement de ces bobines étant tel qu'il augmente le flux passant dans les quatre pôles de gauche et diminue celui passant dans les quatre pôles de droite, et réciproquement. Lorsque le flux passant par les chemins N3-S3 et N4-S4 augmente et que le flux passant par les chemins N1 - S1 et N2- S2 1 1 2 2 diminue, l'armature se meut de gauche à droite, les bar- res 31 et 32 étant disposées, par rapport aux pôles, de telle manière qu'elles sont attirées vers la position dans laquelle elles coïncident avec les pôles N3 -S3 et N4-S4 par suite de l'augmentation du flux, pendant que les barres 29 et 30 s'éloignent des.pôles N1-S1et N2-S2.
Bien entendu, l'inverse a lieu lorsque le flux passant
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par les chemins N1-S1 et N2-S2 augmente et que le flux passant par les chemins N3-S3 et N4 -S4 diminue, ce qui détermine le mouvement de l'armature vers la gauche.
Dans la fig. 5, les bobines 52-et 24-sont reliées et disposées sur leurs pôles respectifs-IL et...8.. de telle sorte que le flux passant par les chemins N2S2 et N4-S4 augmente pendant que le flux passant par les chemins N1-S1 et N3-S3 diminue, de la manière indiquée par les flèches, et réciproquement. Lorsque les barres 35, 36, :iL et 39 de l'armature sont ainsi disposées les unes par rapport aux autres et par rapport aux pôles, la variation du courant passant dans les bobines provoque un mouvement alternatif de l'armature.
Au lieu de monter des bobines sur les pièces polaires de l'aimant inducteur pour modifier la distribution du flux dans les pôles inducteurs, des bobines peuvent être associées à l'armature. Ceci est représenté dans les fig. 7 et 8 dans lesquelles les pièces polaires 12' et 13' correspondent aux pièces polaires 12 et 13 de fig. 1 mais ne sont pas munies de bobines. Les bobines sont montées sur les barres 17' et 18' de l'armature et sont représentées en 14' et 15', respectivement. Les barres de l'armature sont sensiblement indépendantes, du point de vue magnétique, comme dans les dispositions précédemment décrites, mais sont ',unies mécaniquement, par exemple à l'aide de tiges ou barres 39. Deux de ces tiges peuvent être reliées, à l'une des extrémités de l'armature, à des ressorts 20' correspondant au ressort 20 de fig.
I, et les deux autres peuvent être reliées,à l'autre extrémité de l'armature, à des ressorts 21' correspondant au ressort 21 de fig. I. Les bobines 14' et 15' sont enroulées dans des sens tels que, lorsqu'elles sont excitées, le flux passant entre les pôles situés
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à ltune des extrémités de l'armature augmente tandis que celui passant entre les pôles situés à l'autre extrémité diminue, et réciproquement.
Il en résulte un mouvement alternatif de l'armature lorsque les bobines 14' et 15' sont excitées par un courant variable,, Inapplication d'une armature divisée, c'est-à- dire d'une armature qui, du point de vue magnétique, est discontinue d'un entrefer à l'entrefer adjacent, comme dans toutes les dispositions précédemment décrites, assure un rendement plus grand et une meilleure reproduction des fréquences hautes et basses, mais il y a lieu de considérer la raideur magnétique de l'armature en ques- tion. Fig 9 à 24 expliquent la raison de cet état et son remède.
Si l'on donne à l'armature une longueur ef- fective égale à la distance séparant les centres réels des faces polaires conformément à la pratique courante et comme représenté dans la fig. 9, la raideur magnétique de l'armature, c'est-à-dire lteffort tendant à ramener l'armature à sa position centrale, est beaucoup plus grande que celle à laquelle on devrait s'attendre. La raison de cette anomalie ressort de la comparaison du flux entre les pôles situes à ltune des extrémités de l'armature avec le flux entre les pôles situés à l'autre extrémité de l'armature pour diverses positions de l'ar- mature. On supposera que l'armature de fig. 9 ait été amenée à la position de fig. 10 dans laquelle la face externe de la barre 17 coïncide avec les bords externes des pôles N1et SI.
En prenant cette position comme point de départ, on considérera les changements de flux qui ont lieu entre les pôles N1et SI pendant que 1.'armature ef- fectue une course entière vers la droite jusqu'à la posi- tion de fig. II dans laquelle la face externe de la barre 18 coïncide avec les bords externes des pôles N2 et S2, - ; - - puis on considérera les changements de flux qui ont lieu
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entre les pôles N2 et S2 pour ce même mouvement de l'ar- mature. Dans ladiscussion qui suit, on ne considérera que les changements de flux qui sont dûs au mouvement de l'armature, parce qu'on étudie la raideur magnétique de l'armature résultant des changements de flux dûs entièrement au mouvement de l'armature indépendamment de la force produisant le mouvement.
Dans la fig. 12, la position de départ de la barre 17 est représentée par des traits pleins et sa position finale est représentée en pointillé. Le dépla- cement est représenté par les lignes verticales x et y. les changements de flux qui ont lieu entre les pôles NI et SI pendant que la barre 17 se meut de l'une à l'autre de ces positions sont représentés graphiquement par la courbe a, dont les abscisses représentent le déplacement de la barre et les ordonnées le flux passant dans l'entre.: fer. Au commencement du déplacement, c'est-à-dire lorsque la barre 17 occupe la position marquée en trait plein, le flux est maximum, ce qui est représenté par le point 17 de la courbe. A mesure que la barre 17 se meut vers la droite, le flux diminue graduellement.
On a trouvé que ce flux décroissant varie suivant la courbe repré- santé. A la fin du déplacement, c'est-à-dire lorsque la barre 17 occupe la position en pointillé de fig. 12, le flux est représenté par le point h17 de la courbe. Il y a lieu de noter que si la barre 17 continuait son mou- vement vers la droite, le flux continuerait à diminuer, c'est-à-dire que la courbe continuerait à s'abaisser vers la valeur zéro, comme indiqué par la partie de courbe représentée en pointillé à droite de la ligne y. Le point h17 est situé sur une partie relativement abrupte de la courbe et à quelque distance au-dessus du prolongement de droite, plus aplati, de la courbe.
En d'autres termes, le flux est maximum lorsque la barre 17 occupe sa posi-
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tion marquée en trait plein, mais il n'a pas atteint un minimum correspondant lorsque cette barre occupe sa position marquée en traits pointillés. Il faudrait que la barre 17 soit déplacée d'une distance plus grande vers la droite pour que le point h17 vienne occuper sur la partie inférieure de la courbe une position compara- ble à celle occupée par le point g17 à la partie supé- rieure de la courbe.
On a trouvé par des expériences réel- les que la forme de la courbe a est telle que si le point h17 occupait une position plus basse sur la courbe, par exemple la position H17, la courbe comprise entre les points g17 et H17 serait à peu de chose près une des moitiés symétriques d'une courbe sensiblement sinu- soïdale, savoir la partie de cette courbe qui va du point' médian d'un sommet positif au moint médian du sommet négatif suivant. Toutefois, lorsque le point h17 est si- tué sur une partie relativement abrupte de la caurbe a comme dans la fig. 12, cette courbe, si elle est sinu- 17 17 soldale entre les¯points g17 et h17, n'est pas composée de deux parties symétriques entre ces points.
La raison pour laquelle la valeur (représentée par le point h17) que possède le flux lorsque la barre 17 occupe la posi- tion marquée en pointillé dans la fig. 12 n'est pas plus voisine de zéro est due à la présence d'un flux de fran- ge sensible, comme représenté dans la fig. Il qui montre que le flux continuerait à diminuer notablement si la barre 17, continuait son mouvement vers la droite. Ceci est mis en évidence par la comparaison de la représentat tion du flux de fig. II avec celle du flux de fig. 18 - dans laquelle une barre d'armature analogue est déplacée d'une distance plus grande vers la droite.
On considérera maintenant les changements de flux qui ont lieu entre les pôles situés à l'autre extrémité de l'armature pendant le même déplacement. Lorsque l'armatu-
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re commença ce déplacement, la barre 18 de l'armature occupait la position marquée en trait plein dans la fig.
13, tandis que, à la fin de ce mouvement, elle occupe la position marquée en pointillé. Pendant ce mouvement le flux traversant la barre 18 varie de la même façon que le flux variait en ce qui concerne la barre 17, mais en sens inverse, comme il ressort de la courbe b de fig.
13. Le point h18 de la courbe représente le flux au commencement de la course de la barre 18 et est situé un peu plus haut que le prolongement de gauche, représen- té en pointillé et plus aplati, de la courbe. En d'autres termes, au moment où la barre 18 commence son mouvement vers la droite, son flux est notablement supérieur à zéro pour la même raison que le flux qui passe à l'autre extrémité de l'armature est notablement supérieur à zéro au moment où la barre 17 atteint la position marquée en traits pointillés dans la fig. 12.
Si.lon superpose maintenant les courbes a et b comme représenté dans la fig. 14, on voit que pendant que l'armature se déplace de sa position de gauche extrê- me vers la droite et se rapproche de sa position centrale, le taux d'accroissement du flux passant entre les pôles situés à l'extrémité de droite de l'armature est plus grand que le taux de diminution du flux passant entre les pôles situés à l'extrémité de gauche de cette armature, de sorte que les courbes a et b s'intersectent en un point situé considérablement au- dessus de la ligne i représentant le flux moyen.
Lorsque l'armature a dépassé sa position centrale au cours de son mouvement vers la droite, le taux d'accroissement du flux passant entre les pôles situés à l'extrémité de droite de l'armature est plus petit que le taux de diminution du flux passant entre les pôles situés à l'extrémité de gauche de cette armature. Pour produire un état d'équilibre, c'est-à-dire
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pour qu'il n'existe aucune force de rappel aussi bien dans un sens que dans l'autre, il faut que le flux passant entre les pôles situés à l'une-des extrémités de l'armature augmente sensiblement au même taux qu'il dimi- nue entre les pôles situés à l'autre extrémité:- de l'ar- mature, et réciproquement.
En d'autres termes-, il con- vient que le flux total passant aux deux extrémités de l'armature soit toujours constant, mais ceci n'est- pas vrai lorsque les conditions sont celles qui viennent d'être décrites, parce que si l'on ajoute les courbes a et b on obtient une courbe telle que celle représentée en a # b dans la fig. 15. Cette courbe montre que, pour la position centrale de l'armature, le flux total est plus grand que pour toute autre position de cette armature. Comme l'armature tend à se mouvoir vers une position dans laquelle elle est traversée par le maximum de flux, il est évident qu'elle aura toujours tendance à revenir à sa position centrale de fig. 9 chaque' fois qu'elle aura été déplacée dans l'un ou l'aatre des sens à, partir de cette position.
Si la courbe a ¯ b était droite, c'est-à-dire si le flux total restait constant, ou en d'autres termes si le flux passant entre les pôles situés à l'une des extrémités de l'armature augmentait dans la même porportion qu'il diminue entre les pôles situés à l'autre extrémité, et inversement, l'armature tendrait à rester dans la position à laquelle elle a été amenée, et il n'existerait aucun effort de centrage. On peut réaliser cette condition en diminuant la longueur effective de l'armature de façon que ses extrémités soient plus déportées vers l'intérieur par rapport aux faces polaires.
La mesure dans laquelle il convient de raccour- cir l'armature et l'effet de ce raccourcissement sur le fonctionnement du moteur seront expliqués ci-après, mais
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on supposera que, dans la fige 16, l'armature 17'-18' a été raccourcie dans la mesure correcte pour réduire la raideur magnétique à zéro.Fig. 17 à 22 correspondent aux fig. 10 à 15, respectivement, et représentent les variations auxquelles sont soumis les flux lorsque l'ar- mature raccourcie 17' - 18' de fig. 16 est déplacée
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/la de/même façon, c'est-à-dire lorsque l'armature part d'une position dans laquelle la face externe de la barre 17' coïncide avec les bords externes des pôles NI et SI (com- me représenté dans la fig.
17) et vient occuper une posi- tion dans laquelle la face externe de la barre 18' coln- cide avec les bords externes des pôles N2et S2(comme représenté dans la fig. 18) . Il ressort de fig, 19 que lorsque la barre 17' commence à se mouvoir vers la droite, le flux est maximum, comme représenté par le point g17' de la courbe a'.Toutefois, lorsque cette barre atteint l'extrémité de sa course, comme représen- té par les lignes pointillées de fig. 19, elle a été déplacée de la distanoe x'-y' au lieu de la distance x-y dont elle avait été déplacée précédemment, et la valeur que possède le flux dans la position de droite de la barre 17' est représentée par le point h17' de la cour- be. Comme la courbe a' est plus longue que la courbe a de fige 12, le point h17'sera situé plus bas sur cette courbe que ne l'était le point h17 dans la fig. 12.
De même, en ce qui concerne les variations du flux passant entre les pôles situés à l'autre extrémité de l'armature le point h18' (fig 20) sera situé plus bas sur la courbe b' que ne l'était le point h18 sur la courbe b de fig. 13. Si l'on superpose maintenant les courbes a' et b' comme représenté dans la fige 21, on constate qu'elles s'intersectent sur la ligne 1 représentant la moyenne des flux et qu'elles sont complètement symétri- ques par rapport à cette ligne.
Ceci est dû au fait que
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l'abaissement des points h17 et h18 des fig. 12 et 13 aux points h17' et h18' des fig. 19 et 20 a pour effet que chaque courbe comprise entre les limites du dépla- cernent est une partie d'une sinusoïde composée de deux moitiés sensiblement symétriques, savoir la partie qui va du point médian d'une pointe positive de la sinusoï- de au point médian de la pointe négative suivante. Lors - qu'on superpose deux éléments de courbe sinusoïdale de phases opposées de ce genre, on constate qu'ils sont en- tièrement symétriques. La somme des courbes a' et b' est une ligne a' ¯ b', qui est sensiblement droite, comme représenté dans la fig. 22.
Le flux passant entre les pôles à l'une des extrémités de l'armature augmente sensiblement au même taux que celui auquel le flux dimi- nue entre les pôles situés à l'autre extrémité'de cette armature d'une extrémité à l'autre de la course, et réciproquement, et le flux total reste sensiblement cons- tant. Quelle que soit la position que l'armature est susceptible d'occuper, il n'existe aucune autre posi- tion où le flux total serait plus grand, de sorte que l'armature n'a aucune tendance à revenir à une position centrale, ni à aucune autre position.
Si l'armature était déplacée de distances plus grandes que la distance x'-y', les courbes ne seraient pas complètement symétriques d'un bout à l'autre et leur somme ne serait pas une ligne droite de l'extrémité à l'autre, mais le moteur est établi pour que le mouvement maximum de l'armature soit compris entre la position de fig. 17 et celle de fig. 18, de sorte qu'on peut né- gliger les parties des courbes situées à l'extérieur des lignes x' et y' dans la fig. 21.
Il est évident que dans à le cas où l'armature serait déplacée de distances plus petites que x'-y', par exemple de la ligne x'' à la li- gne y'' ( fig. 21), les dourbes seraient encore sinusoï- dales et disposées symétriquement et leur somme;serait'
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une ligne droite, de sorte que la tendance au rappel de l'armature vers une position de centrage serait encore nulle.
On voit maintenant qu'il est nécessaire, pour réaliser les conditions grâce auxquelles les points h17 et h18 descendent à leurs nouvelles positions h17'et h18'sur les courbes, que la longueur effective de l'ar- mature de fig. 9 soit diminuée dans une mesure propre à augmenter la course maximum de la distance x-y à la distance x'-y'. Si cette distance est représentée par d, chacune des extrémités de l'armature de fig. 9 devra être raccourcie d'une distance , comme représenté dans la fig. 16.
Ceci a pour effet de déplacer chacune des extrémités de l'armature vers l'intérieur par rapport aux faces polaires correspondantes d'une distance telle que lorsqu'une des extrémités de l'armature s'éloigne des faces polaires correspondantes, le flux diminue plus rapidement et atteint finalement un point plus bas de sa courbe que si la longueur effective de l'armature était plus grande. On remarquera que si la longueur to- tale de l'armature était diminuée d'une quantité plus grande que d, les points h17 et h18 viendraient occuper une position encore plus basse sur leurs courbes respec- tives, et la superposition des courbes des flux montre- rait qu'il existe un état dissymétrique comme dans la fig. 14, mais les courbes s'intersecteraient au-dessous de la ligne de flux moyenne i.
La somme de ces deux courbes serait une courbe tournant sa convexité vers le bas au lieu d'une courbe tournant sa convexité vers le haut comme dans la fig. 15. Par conséquent, une armature de ce genre aurait tendance à revenir à l'une ou l'autre de ses positions extrêmes plutôt qu'à revenir à une posi- tion centrale, et l'armature posséderait une certaine raideur magnétique négative. Il est donc préférable de
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raccourcir l'armature de la distance .9: ,et pas davan- tage, afin que la raideur magnétique soit approximati- vement nulle.
La relation entre l'armature et les faces polai res est variable:;et le résultat désiré peut être ob- tenu en augmentant la distance qui sépare une des paires de faces polaires de l'autre au lieu de diminuer la longueur totale de l'armature.
Fig. 23 représente une variante de l'inven-. tion dans laquelle on diminue le flux de frange allant de chaque paire de faces polaires à l'extrémité en retrait de l'armature dans une disposition telle que celle de fig. 9 en biseautant les angles internes des pièces polaires comme indiqué en 40. Ceci constitue une sorte de compromis entre un état dans 1*quel les angles ne sont pas biseautés (comme dans la fig. 9) et un état dans lequel la distance entre les deux paires de faces polaires est augmentée, parce que le fait d'augmenter la distance entre les deux paires de faces polaires est presque équivalent au fait de biseauter les angles internes suivant un angle aigu tel que les parties internes des pièces polaires sont pour ainsi dire supprimées.
Il'.est évident que les barres 17 et 18 de l'armature peuvent déborder sur les parties externes des faces polaires plutôt que sur les parties internes, comme représenté dans la fig. 24. Un accroissement.du flux entre les pôles N1 et,SI accompagné d'une diminu- ; tion du flux entre les pôlés N2 et S2 aura pour effet de déplacer l'armature vers la droite, et vice versa.
Pour diminuer le rappel magnétique ou effort de centra- ge dans une armature de ce.type, il convient que la longueur effective de l'armature, c'est-à-dire la dis- tance qui sépare les faces internes des barres 17 et 18
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soit augmentée de la quantité d ou, en d'autres termes, que chaque face interne des barres 17 et 18 soit déplacée vers l'extérieur d'une distance , pour compenser l'ac- tion de frange du flux par rapport aux extrémités en retrait des barres de l'armature.
On voit maintenant qu'on peut diminuer ou supprimer la raideur ou effort de centrage magnétique de ltarmature d'un moteur du genre décrit en adoptant la relation convenable entre la longueur effective de l'ar- mature et les faces polaires. Suivant un autre aspect de l'invention, la longueur effective totale de l'arma- ture est soit diminuée, soit augmentée (diminuée dans le cas de l'armature du type de fig. 9 et augmentée dans le cas de l'armature du type de fig. 24) pour compenser le flux de frange. Suivant un troisième aspect, on aug- mente ou diminue la distance entre les deux pairesde faces polaires par rapport à la longueur effective de l'armature ou on modifie la construction des faces po- laires pour réaliser le même résultat.
L'effet des va- riations de réluctance qui se produisent sur chaque chemin entre les faces polaires opposées sous l'influence des variations de perméabilité de la substance dont est faite l'armature a été négligé parce qu'il est consi- déré comme peu important mais, dans la pratique, on pourra établir des courbes tenant compte de ces varia- tions de perméabilité, si on le désire.
En adoptant un compromis convenable entre les conditions qui assurent l'effort de centrage de l'arma- ture et celles qui le suppriment on peut faire en sorte
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laesire que l'armature du moteur conserve tout degré/d'effort de centrage de telle sorte qu'elle ait constamment une fai- ble tendance à revenir à sa position centrale. Par exem- ple, si la longueur totale de l'armature 17'-18' de
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fig. 18 était un peu plus grande que celle représentée dans cette figure, l'armature serait soumise à un faible effort de centrage et la courbe a'¯ bt de fig. 22 serait convexe vers le haut quoique à un degré plus faible que la courbe caractéristique a ¯ b de fig. 15.
La raison pour laquelle le présent type de mo- teur est si critique en ce qui concerne la longueur effec- tive relative de l'armature est due au fait qu'on consi- dère le flux de frange en comparaison avec le flux direct Lorsqu'un moteur du présent type est appliqué à la comman- de d'un diaphragme conique à action directe, il faut le construire de façon à assurer le maximum d'amplitude de mouvement du diaphragme, qui a lieu à la fréquence de travail la plus basse. Dans la pratique, il faut actuel- lement une amplitude de 0,8 mm environ. Ceci est usuel dans les haut-parleurs électrodynamiques travaillant à une grande intensité et a lieu aux fréquences voisines de 40 à 100 cycles.
Dans un moteur du présent type, si l'armature devait posséder une amplitude de 0,7 mm, il faudrait que les faces polaires aient environ 1,6 mm de largeur. De plus, il n'est pas possible de réduire la longueur de l'entrefer à une valeur plus faible,que un à trois dixièmes de millimètre. L'effet que le flux de frange exerce sur le fonctionnement du dispositif dans ces conditions sera plus apparent si on le compare avec les conditions qui interviennent dans un moteur usuel du type rotatif appliqué aux fréquences usuelle* et dans lequel la construction de l'armature et de l'inducteur est telle que le flux de frange ne constitue qu'un fai- ble pourcentage du flux direct.
Le flux de frange présen- te une importance moindre dans les moteurs ayant des faces polaires plus larges, et si la face polaire était assez large par-rapport aux autres conditions, l'effet du flux de frange pourrait être entièrement négligé.'
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On a trouvé que des ressorts du type représen- té en 20 et 21 sont éminemment appropriés au montage de
1' armature parce que chaque ressort relie l'armature à un support situé entièrement d'un seul côté de l'ar- mature.
L'action est analogue au principe des ressorts de suspension du type cantilever, et le mouvement de l'ar- mature est beaucoup plus libre que si cette armature était montée, par exemple, à l'aide de ressorts s'éten- dant chacun de part et d'autre de l'armature, supportés rigidement à leurs extrémités et reliés en quelque point de leur longueur à l'armature. Dans un montage de ce gen- re les ressorts sont soumis à une tension considérable le long de leurs rayons pendant les mouvements alterna- tifs de l'armature, ce qui diminue considérablement la liberté de mouvement de l'armature.