<Desc/Clms Page number 1>
Electro-aimant à armature à mouvement de roulement.
Pour faire varier, pendant le mouvement d'attraction de l'armature d'un électro-aimant, le rapport des bras de levier de cette armature sur l'un desquels s'exerce la force, tandis que sur l'autre s'exerce la résistance, d'une façon continue et de manière à adapter la force à la résistance qui se produit sur le bras de levier correspondant, il est connu de disposer l'armature sur une voie de roulement le long de laquelle cette armature roule pendant qu'elle exécute son mouvement.
<Desc/Clms Page number 2>
L'exécution des électro-aimants de ce genre, comportant des armatures à mouvement de roulement, présente des difficultés.
Les électro-aimants connus de ce type comportent une réluctance magnétique élevée, et notamment un retour ou une fermeture médiocre des lignes de force magnétiques entre l'armature et la traverse, de sorte qu'il faut mettre en oeuvre des champs d'excitation d'une intensité élevée. Les enroulements d'excitation nécessaires à cet effet occupent une place relativement grande, de sorte que, lorsqu'on réalise un rapport déterminé entre les bras de levier,il faut, pour le mouvement de l'armature, des voies de roulement relativement grandes, et par conséquent les masses du système mobile sont grandes. C'est pour ces raisons que les électro-aimants connus à armature à mouvement de roulement ne oonviennent pas pour les manoeuvres d'avancement périodiques exécutées avec une grande vitesse.
La présente invention consiste en un perfeotionnement des électro-aimants connus à armature à mouvement de roulement. D'après la présente invention, le circuit de fer, en forme d'U, qui porte l'enroulement d'excitation, est d'une largeur presque égale à celle de l'armature, et l'une des branches de ce circuit de fer est exécutée de façon à comporter une surface de roulement pour l'armature, tandis que l'autre branche constitue ou forme le pôle d'excitation. Grâce à cette forme du circuit de fer d'un élec- tro-aimant à armature à mouvement de roulement, on obtient une fermeture des lignes de force magnétiques, à travers la surface de roulement, pratiquement dépourvue de résistance ou de réluctance, et permettant d'obtenir avec une excitation électrique faible une grande force magnétique.
Par conséquent, il ne faut
<Desc/Clms Page number 3>
à l'électro-aimant qu'un enroulement d'excitation éga- lement petit, qui permet de rapprocher l'extrémité de la surface de roulement du circuit magnétique du pale d'excitation à un point tel que,même lors de la réalisation d'un rapport imposé pour les bras de levier de l'armature,la surface de roulement n'ait qu'une faible longueur. Par ce moyen, on réduit la masse de l'armature, de sorte que le système mobile ne comporte qu'une faible inertie et peut être manoeuvré suivant des mouvements se succédant rapidement.
Quelques exemples d'exécution de la pré- sente invention sont représentés sur le dessin joint.
La fig.l est une vue de côté d'un élec- tro-aimant, muni CI. 'une armature à mouvement de roule- ment et servant à faire avancer pas à pas un système tournant.
La fig. 2 est une coupe transversale de l'électro-aimant et de l'armature à mouvement de roulement.
La fig. 3 est une coupe longitudinale du circuit de fer de l'électro -aimant.
Les fig. 4 et 5 représentent l'armature de l'électro-aimant dans deux positions différentes de fonctionnement.
Les fig. 6 à 8 représentent trois autres formes d'exécution du circuit de fer de l'électro- aimant.
Dans les formes d'exécution représentées est sur les fig. 1 à 3, le noyau 11 de l'électro-aimant/en forme d'U. Sur la branche 12, on a fait passer la bobi- ne d'excitation 43. L'extrémité libre de cette branche sert àe pale d'excitation. La seconde branche 13 du
<Desc/Clms Page number 4>
noyau 11 est exécutée, à son extrémité libre, en forme de surface ae roulement pour l'armature 14. Le noyau 11 est à peu près de la même largeur que l'armature 14, de sorte que cette armature prend appui sur toute sa largeur sur la surface ue roulement de la branche 13.
Par ce moyen, on réalise aans chaque position de l'armature une bonne transmission de la force magnétique du noyau 11 à l'armature 14, ae telle sorte qu'il ne subsiste un entrefer, dans l'ensemble du circuit de fer, qu'entre le pôle ae la branche 12 et l'armature 14.
La bobine 43 est enroulée sur un support de bobine de façon à constituer un élément de construction indépendant, On fait passer ce support de bobine sur la branche 12 du noyau 11. La bobine repose alors sur la pièce de liaison entre les aeux branches 12 et 13 du noyau 11. Cette pièce ae liaison du noyau 11 est prolongée au-delà de la branche 12 de telle sorte qu'il se forme une surface 15 sur laquelle la bobine prend ap- pui également. Ce prolongement au noyau entraine en même temps une augmentation de la section de fer à la base de la branche 12, ce qui évite d'une façon efficace la sortie aes lignes ue rorce magnétiques.
La longueur de la surface de roulement de la branche 13 est un multiple de la longueur du pale 12.
Les dimensions et la forme de la surface ae roulement se déterminent par la course que le bras 16 de l'armature 14 sur lequel s'applique la résistance doit accomplir, et par les valeurs que aoit prendre le rapport des bras de levier de l'armature pour s'adapter aux forces contraires qui agissent sur le bras sur lequel est appliquée la charge. Comme, pendant la course d'attraction, la
<Desc/Clms Page number 5>
droite d'appui de l'armature 14 sur la surface de roulement de la branche 13 se déplace constamment dans la direction du pale d'excitation 12, le bras de levier sur lequel s'exerce la force diminue d'une façon continue, tandis que le bras de levier sur lequel s'exerce la résistance augmente d'une façon continue.
A l'état armé, on réalise danc le rapport le plus grand entre le bras de levier de la force et le bras de levier de la résistance ou charge. C'est pour cette raison qu'il faut maintenir la longueur du bras ae levier de la force aussi petit que possible quand l'armature est attirée, afin que les dimensions totales du système de l'armature puissent être maintenues entre des limites utilisables pratiquement.
Le bras 16 sur lequel s'applique la charge ou résistance porte un cliquet 17 (fig.l) qui s'engage dans la denture d'une roue à rochet. La roue à rochet 18 entraîne un système tournant quelconque. Au lieu de provoquer l'avancement d'une roue à rochet tournante, on pourrait également provoquer de la môme façon l'avancement d'une crémaillère mobile, ou d'un organe analogue. A l'extrémité de la course d'attraction de l'armature 14, le cliquet 17 vient heurter une butée fixe 19, fixée le cas échéant de façon réglable. Par le réglage de cette butée, on peut empêcher l'armature de frapper le pôle.
Sur le bras auquel s'applique la charge'ou résistance est attaché un ressort 20 qui, lorsqu'on coupe' l'excitation, ramène l'armature dans la position de repos dans laquelle l'armature s'appuie contre une butée fixe 21, éventuellement fixée d'une façon réglable. On peut modifier le point d'attaque du ressort 20 sur le bras sur lequel s'applique la charge. A cet effet, on prévoit sur ce bras 16 en forme d'U plusieurs trous 22 dans
<Desc/Clms Page number 6>
lesquels on peut introduire un axe d'attache pour le ressort. Pour permettre de déplacer le point d'attaque du ressort de rappel 20 sans modifier la tension du ressort, on prévoit à des distances correspondantes sur un support 23 relié au noyau 11 également des aispositifs d'attache pour le ressort.
Le déplacement du point d'attache du ressort détermine une variation de la force de rappel qui agit sur l'armature, en proportion de l'étendue de l'intervalle de variation parcouru par le rapport des bras de levier de l'armature. Par ce moyen, on est en mesure de faire agir également la force de rappel d'une façon non linéaire, et avec un rapport variable des bras de levier, sur l'armature.
C'est par la courbure correspondante de la surface de roulement de la branche 13 qu'on obtient une adaptation précise de la force développée par le bras sur lequel s'applique la charge aux forces contraires qui se produisent par l'action du système à entraîner. Pour le fonctionnement pratique, il suffit d'exécuter la surface ae roulement sous la forme de la surface extérieure d'un cylindre circulaire, car la courbe dun cercle ne diffère que faiblement de la courbe théorique. L'exécution sous la forme d'un cylindre circulaire présente l'avantage qu'on peut facilement fraiser et rectifier cette surface par les moyens usuels.
Pour le maintien de l'armature 14 sur la surface de roulement, cette armature porte un axe 24.
Sur la branche 13 du noyau 11 sont fixés deux flasques 25 formant paliers, dont chacun comporte une ouverture pour l'axe 24. Comme l'armature roule sur la surface de roulement de la branche 13 au cours de son mouvement, chaque axe relié à l'armature exécute à la fois un
<Desc/Clms Page number 7>
mouvement latéral et un mouvement vertical. Ces mouvements deviennent minima lorsque les paliers viennent se placer dans le plan de la surface ae roulement. Mais il faut, à cet effet, prévoir sur l'armature des nervures latérales qui portent aes goujons ou tourillons de support ou des trous. Comme ces oreilles dépassent la surface d'appui de l'armature, elles rendent plus diffi- cile l'usinage de cette armature, et par exemple la rectification de la surface a'appui.
Dans la forme d'exécu- tion représentée sur les fig. 1 à 3, on a-reporté, pour cette raison, le palier vers le haut de façon que l'axe 24 traverse l'armature. Au lieu d'un axe traversant de part en part, on pourrait aussi prévoir des tourillons ou des trous dans les tôles extérieures de l'armature.
Avec cette disposition du palier, la longueur du mouvement latéral et du mouvement vertical augmente, par comparaison avec la aisposition théoriquement la plus favorable. Malgré cela, ces mouvements sont d'une amplitude si faible qu'un jeu de quelques dixièmes de millimètre entre l'axe ou les goujons ou tourillons et le trou du palier suffit pour garantir le mouvement correct de roulement de l'armature. L'utilisation d'un palier de ce genre, à axe ou à tourillons, présente l'avantage que, sous l'action au ressort de rapple, l'armature est mainte- nue sur la surface de roulement dans toutes les positions du système. Les flasques-paliers 25 ont une largeur égala à celle de la branche 13 du noyau 11. Par ce moyen, on obtient en même temps un guidage latéral de l'armature.
Les flasques-paliers sont également exécutés de préférence en une matière magnétique, dételle sorte qui on obtienne un retour des lignes de force magnétiques également par l'intermédiaire des flasques-paliers. On
<Desc/Clms Page number 8>
exécute avec avantage en fer feuilleté aussi bien le noyau 11 que l'armature 14. Mais il suffit de diviser ces éléments en tôles d'une épaisseur de 1 à 2 mm environ, ce qui permet d'obtenir un travail rapide.
Comme, lors d'un avancement au moyen d'un cliquet et d'une roue à rochet, il faut toujours prévoir un jeu, quand l'armature est tombée, pour l'entrée en prise du cliquet, il ne se produit, au début de la course d'attraction de l'armature, qu'une faible résistance. La force nécessaire pour vaincre cette résistance peut également être fournie par un mouvement de basculement de l'armature, de sorte qu'il n'est pas indispensable de calculer la longueur de la surface de roulement en fonction ae la longueur totale de la course au bras sur lequel s'exerce la résistance. Dans les formes d'exécution représentées schématiquement sur les fig. 4 et 5, l'armature 26 bascule autour du bord d'extrémité de la surface de roulement de la branche 27, jusqu'à ce qu'elle heurte une butée 28 limitant ce mouvement.
Dans la position de repos, le cliquet 29 est placé en avant de la dent suivante 30 de la roue à rochet d'une quantité égale au jeu. Si l'on excite alors l'électro-aimant, l'armature bascule autour du bord d'extrémité de la surface de roulement, jusqu'à ce que le cliquet 2 vienne heurter le flanc de la dent 30. Peu avant cette position, l'armature est tangente à la surface de roulement, de sorte que la suite au mouvement, durant laquelle la roue à rochet est avancée, s'effectue avec variation continue du rapport entre les aeux bras de levier de l'armature.
Les fig. 6 et 7 représentent deux autres formes d'exécution possibles du circuit de fer, dont la forme est toujours en U, ces formes d'exécution permettant de prévoir une grande surface de roulement tout en
<Desc/Clms Page number 9>
poussant aussi loin que possible la réduction du volume de fer. Pour la forme à aonner à la branche large du circuit de fer, qui porte la surface de roulement, il faut toujours retenir que les lignes de force magnétiques doivent pouvoir parvenir suivant le chemin géométriquement le plus court de la branche polaire 31 à la surface de roulement 32. Dans la forme d'exécution représentée sur la fig.6, la branche 32 est exécutée en conséquence sous la forme d'un secteur. Pour réduire l'importance des quantités de matière à mettre en oeuvre, cette branche comporte un évidement 33 qui sert en même temps à la fixation.
Dans la forme d'exécution représentée sur la fig. 7, le circuit de fer est exécuté suivant un profil qui est facile à étirer ou à laminer, de sorte qu'on peut constituer le noyau d'éléments en forme de plaques prélevées dans une barre de fer profilée en conséquence. L'évidement 34 sert à la fixation. Les deux formes d'exécution représentées sur les fig. 6 et 7 permettent, tout comme la forme d'exécution des fig. 1 à 3, l'utilisation de bobines bobinées séparément et pouvant facilement être mises en place.
Comme, du fait des dimensions de l'armature, il faut aonner une valeur aussi faible que possible à l'intervalle compris entre le milieu du pale et l'extrémité de la surface de roulement, le circuit de fer est prolongé, dans la forme d'exécution de la fig.8, en forme d'anneau. La bobine 35 est montée sur une pièce de jonction 36, entre la branche qui sert de pale d'excitation 37 et la branche 38 portant la surface de roulement. Avec cette disposition, il faut bobiner la bobine sur le circuit de fer, ou bien il faut exécuter
<Desc/Clms Page number 10>
le circuit de fer@en deux parties et l'empiler à la fa- çon du circuit de fer des transformateurs.
REVENDICATIONS.
1- Electro-aimant comportant une armature exécutée sous la forme d'un levier à deux bras, dans lequel le rapport des longueurs du bras à 1'extrémité duquel s'applique la force et du bras à l'extrémité duquel s'applique la charge ou résistance varie d'une façon continue pendant une course d'attraction ou de chute qui s'effectue suivant un mouvement de roulement, caractérisé par le fait que le circuit de fer (11, 12, 13), en forme d'U. qui porte l'enroulement d'excitation a à peu près la même largeur que l'armature (14), et que l'une des branches (13) est exécutée sous la forme d'une surface de roulement pour l'armature, et l'autre branche(12) sous la forme d'un pôle d'excitation.