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PERFECTIONNEMENTS AUX DISPOSITIFS A SUSPENSION MAGNETIQUE.-
La présente invention se rapporte aux dispositifs à suspension magnétique d'un élément mobile et bien qu'elle puisse s'appliquer à de nombreux domaines, on décrira un cas particulier de suspension du rotor d'un appareil de mesure tel qu'un compteur,
Dans les appareils de ce type, il importe avant tout de réduire à une aussi faible valeur que possible les erreurs systématiques telles que celles provenant du frottement du pivotage de l'axe, lequel engendre un couple résistant.
Dans les compteurs usuels, le poids de l'élément mobile est généralement supporté par une crapaudine en saphir sujette à rupture ou à une usure faisant perdre le poli des surfaces. Il en résulte une modification des caractéristiques de fonctionnement dues à ce que la vitesse est trop faible à certains régimes de la charge et particulièrement à faible charge. Il peut arriver qu'une station centrale fournisse de l'énergie à perte parce qu'une grande partie des appareils de mesure fonctionne plusieurs heures par jour à très faible charge.
L'invention a pour objet un dispositif de suspension dans lequel la pression sur la surface de frottement des pivotages se trouve réduite ou même annulée par une force magnétique antagoniste des poids de l'équipage mobile.
Une des caractéristiques de l'Invention réside dans un dispositif de suspension magnétique permettant de supporter des éléments mobiles, mais toutefois stable dans le sens vertical et dans lequel on utilise, de la manière la plus efficace,
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les qualités magnétiques particulières d'aimants permanents en matière à haute force ooercitive.
La nouvelle suspension est remarquable en ce qu'elle concilie la réduction des frottements mécaniques avec la robustesse de l'appareil et que les actions démagnétisantes sont pratiquement sans effet.
L'invention est, en outre, caractérisée par l'emploi d'aimants permanents d'un mode de construction nouveau, ainsi que d'un dispositif tel que la rotation de l'élément mobile ne soit nullement gênée par les couples dus à l'hystérésis et aux courants de Foucault. De plus, le bruit créé par l'appareil en rotation continue est considérablement réduit.
On Indiquera dans ce qui suit une application de l'invention à un compteur dans lequel on fait usage de deux aimants cylindriques à haute force coeroitive, polarisés longitudinalement et disposés symétriquement par rapport à un axe. L'un des aimants est concentrique à l'autre, leurs axes étant alignés sur celui de l'élément mobile ; les dits aimants exercent leur action magnétique d'attraction à chaque extrémité et tendent ainsi à attirer leurs extrémités adjacentes dans le marne plan horizontal. L'un des aimants est fixé au bâti du compteur et l'autre à lbaxe du rotor. Grâce à cette disposition, l'aimant mobile flotte librement à l'intérieur de l'aimant'fixe et la totalité du poids du rotor se trouve suspendue et parfaitement libérée de tout couple retardateur dû à la composante verticale de frottement de la charge.
On a prévu un dispositif de guidage aux extrémités supérieure et inférieure de l'arbre, de manière à éviter tout déplacement latéral. Le champ magnétique des aimants crée également une force de centrage qui augmente quand la charge augmente.
On comprendra mieux si l'on se réfère au dessin donné à simple titre d'exemple non limitatif et dans lequel les figures 1 et 2 représentent des vues d'ensemble en élévation, respectivement de côté et de front avec parties arrachées d'un compteur à induction. La figure 3 est une vue du même appareil, dans laquelle la base est représentée sur un plan horizontal, de manière à mettre en évidence la position prise par le rotor pendant le magasinage et le trasport de l'appareil. La figure 4 est une vue à plus grande échelle mettant en évidence les divers éléments. La figure 5 est une variante. La figure 6 représente un autre mode de réalisation de l'invention, avec en figure 7, une variante du mode de suspension.
L'invention sera décrite comme applicable à un compteur, mais on conçoit qu'elle puisse être utilisée pour tous autres modes de suspension. Le compteur comporte un socle 10, un bâti 12 fixé au précédent et un couvercle 14. On voit également sur la figure, un arbre vertical 16, en métal léger par exemple en aluminium, tournant dans un plan vertical et muni d'un certain nombre de pièces de guidage 18 et 20, aux extrémités supérieure et inférieur dudit arbre, et prévues de telle sorte que le couple de frottement sur l'élément mobile 16 soit minimum. La pièce de guidage inférieure 20 comporte un palier réglable 21 et un pivot 22 de petit diamètre fixé à l'extrémité de l'arbre 16. Le pivot 22 traverse cette pièce annulaire et la pièce 21 se loge en 23 à l'extrémité du support 24.
Ce dernier est monté à l'intérieur dun manchon 25 fileté extérieurement en 26 pour se fixer dans un trou de la console 28 prévue à la partie inférieure du bâti. La position du manchon 25 peut être réglée à l'intérieur de la console 28, de manière à placer convenablement le palier 21, l'immobilisation après réglage étant assurée par un vis 30. Le palier 21 peut être en toute matière appropriée, telle qu'un tissu imprégné de résine synthétique et connu sous le nom de textolite.
Le palier supérieur 18 est constitué par un élément 31 analogue au/palier 21 et un pivot relativement long et flexible 32 de faible diamètre, fixé* à une pièce support 34. Le palier 31 qui reçoit le pivot 32 se loge, en 35, à l'extrémité supérieure de l'axe. Les logements 23 et 35 peuvent, si on le désire, être garnis d'un lubrifiant approprié. La pièce support 34 comporte un logement 36 permettant l'utilisation d'un axe long dans le but d'obtenir une flexibilité convenable, pour des raisons qu'on exposera plus loin. La pièce support 34 se loge dans une ouverture 37 prévue dans une consente 38 fixée à l'extrémité supérieur du bâti 12, Une vis 39 permet le réglage de la position de la pièce support 34 par rapport à la console 38.
Si on prévoit les pivots 22 et 32 de très faible diamètre, les forces de frottement sur le palier n'agissent que sur un faible rayon.
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A l'axe 16 est fixé un disque 44 en matière conductrice, tournant dans le champ alternatif pour entrainer l'axe 16 en fonction de la grandeur à mesurer*. Il est bien connu que les compteurs dans lesquels on n'utilise qu'un seul élément d'entraînement par exemple, comportant deux électro-aimants, l'un à faible résistance parcouru par le courant, l'autre à grande résistance excite par la tension du réseau sur lequel on veut mesurer la puissanoe, Le fonctionnement de ces appareils est suffisamment connu des techniciens pour qu'il ne soit pas nécessaire de le rappeler ici.
Le compteur représenté à titre d'exemple comporte deux aimants de freinage magnétique 4646, ayant chacun un entrefer 47 dans lequel passe le disque 44;,Ils sont réglés de façon que la vitesse du disque soit proportionnelle à la puissance que doit mesurer l'appareil, Un mécanisme 48 d'enregistrement, actionné par une rue dentée 50 qui engrène avec une vis sans fin 51 liée à l'arbre totalise l'énergie consommée,
La réaction entre courants de Foucault qui parcourent le disque 44 et le flux unidirectionnel des aimants de freinage, tend à produire des vibrations du disque et de l'arbre.
La suspension magnétique de l'équipage mobile, c'est-à-dire l'arbre 16 et le disque 44- est assurée par un groupe 52 de deux aimants permanents 54 et 56. Comme on le voit, ces aimants affectent la forme de cylindres creux concentriques à l'axe vertical, Dans l'exemple représenté, l'aimant creux cylindrique 56 est fixé sur l'extrémité supérieure de l'axe 16 et placé concentriquement par rapport à l'aimant 54, On notera que, si la disposition d'aimant représentée a été préférée par suite de la simplicité et des facilités que confère ltemploi d'un aimant rotatif de faible diamètre, on peut en imaginer d'autres.. On peut par exemple, inverser les positions relatives des aimants fixe et mobile sans modifier en rien l'esprit de l'invention..De même, on pourra utiliser n'importe quel mode de fixation de l'aimant 56 sur la pièce mobile.
Dans la forme'représentée de l'invention, l'aimant creux 54 est emmanché dans une virole 58 en matière conductrice (cuivre ou laiton) et filetée intérieurement en 60 pour assurer sa fixation sur la pièce support 34. En desserrant la vis 39, on peut libérer la pièce 34 et régler la position de l'aimant fixe 54 par rapport à la console 38, à la console inférieure 26, ainsi qu'aux aimanta de freinage 46, pour centrer convenablement le disque 44 dans les entrefers des dits aimants de freinage, La mise en position du disque 44 est rendue plus aisée, en prévoyant up filetage sur la pièce 34, ainsi que dans le trou 37 pratiqué dans la console 38.
L'aimant 54 et la pièce support 58 peuvent être biseautés comme on le voit en 53, pour améliorer la présentation, Ainsi qu'on l'a représenté, les aimants 54 et 56 sont aimantés suivant l'axe des cylindres qui les constituent, leurs pôles de noms contraires se faisant face, de telle sorte que les deux aimants forment un circuit magnétique fermé. On voiq également que la zone efficace du pôle supérieur de l'aimant 56 se trouve au-dessus de la ligne neutre de l'aimant fixe; il en résulte que les extrémités adjacentes des aimants s'attirent, tandis que l'extrémité supérieure de l'aimant mobile et l'extrémité inférieure de l'aimant fixe se repoussent.
Comme les pôles de l'aimant externe et les pôles respectifs de l'aimant mobile sont espacés entre eux radialement par rapport à l'axe de rotation, l'aimant fixe se trouve continuellement hors de la trajectoire du mouvement axial vertical de l'aimant mobile.
On a représenté Fig. 5 une variante 52a de la suspension qui comporte un écran.63 en matière magnétique de haute perméabilité, de fer doux par exemple, et qui entoure les aimants 54 et 56. L'aimant 54 est porté par une pièce 58a non métallique, en matière plastique par exemple, et en forme de cupule.
La surface de chaque aimant est revêtue d'une couche de matière conductrice, telle qu'un dépôt de cuivre. Si on le désire, la pièce 58a peut être en matière conductrice On peut bien entendu incorporer l'une ou l'autre des dispositions particu- lières à la Fig.5 dans le montage de la Fig.4.
On a représenté un pignon 51a, connecté à l'arbre 16 qui entraine un pignon plus grand 50b, ce dernier étant en liaison avec le mécanisme d'enregistrement* Ce montage est particulièrement intéressant dans les cas où il* est nécessaire de disposer d'un couple appréciable pour entraîner le mécanisme d'enregistrement ou tout autre mécanisme connexe, en ce sens qu'il n'y a pas tendance au déplacement du disque 44 dans les entrefers 47, comme cela pourrait se produire avec le montage de la fig.4. On peut employer aussi un dispositif d'entraînement magnétique, particulièrement recommandable du point de vue de la précision du compteur, surtout quand on utilise pour les aimants de freinage des matériaux à grande force coercitive.
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Du fait de l'espace disponible limité dont on dispose, de l'économie que permet de réaliser l'emploi d'un boitier normal de compteur, des conditions particulièrement inhérentes au fonctionnement des compteurs et, enfin, d'autres facteurs dont l'importance apparaîtra plus loin, il importe d'utiliser des aimants permanents 54 et 56 à grande force coercitive et relativement Insensibles aux variations de température, C'est ainsi que la Société demanderesse utilise à cet effet, une matière magnétique dont la force coercitive est d'au moins 800 oers -teds et l'induction rémanente d'au moins 1000 gauss, ce qui lui a permis de réaliser une suspension magnétique possédant les propriétés requises et pouvant être réalisée dans des dimensions telles qu'on puisse employer les éléments normaux de compteurs.
On notera, d'autre part, que du point de vue du fonctionnement, il est possible de réaliser une excellente suspension en employant des aimants dont les propriétés magnétiques s'étendent dans une gamme de valeurs relativement large, et inférieures à celles indiquées ci-dessus, mais alors la longueur des aimants du système de suspension devient importante par rapport à la longueur du système mobile.
Les conditions optima, en ce qui concerne la force portante, sont réalisées quand les longueurs des deux aimants 54 et 56 sont sensiblement les mêmes. Si l'un des aimants est plus long que l'autre, à une augmentation donnée du poids correspond un déplacement plus grand, il en résulte que le réglage est plus critique en ce qui concerne la position du disque dans les entrefers des aimants de freinage.
De longue date, on a périodiquement tenté d'utiliser le principe de l'attraction magnétique en réalisant un dispositif de suspension magnétique employant des aimants permanents pour supporter partiellement ou totalement le rotor d'un compteur par exemple, mais pour les raisons les plus diverses, on avait essuyé des échecs, si bien qu'on n'avait pas jusqu'alors trouvé d'autres moyens de support que les paliers usuels. Ceci s'explique vraisemblablement, pour une large part, par le fait que dans les systèmes antérieurs de suspension magnétique l'élément mobile était particulièrement instable soit dans le plan horizontal, soit dans le plan vertical. Un tel système utilisant le principe d'attraction magnétique a fait son apparition au commencement de ce siècle.
Il était parfaitement stable dans le plan vertical, mais d'une Instabilité latérale extrême parce que les pièces polaires centrales de fer doux prévues sur l'élément mobile, au moment où elles s'approchaient des aimants supports, étaient soumises à l'action du pôle au point le plus étroit de l'entrefer, ce qui augmentait les frottements latéraux et provoquait une rapide usure. Ces inconvénients étaient d'ailleurs cumulatifs, en ce sens que ces forces latérales croissaient avec l'usure.
Il en résultait fréquemment un déplacement permanent du rotor, en même temps qu'un accroissement des forces de frottement. D'autres conditions inhérentes au fonctionnement des compteurs et auxquelles on fera allusion plus loin ont également milité contre l'usage de tels systèmes de suspension.
Au cours du fonctionnement, les éléments sont assemblés comme on l'a décrit plus haut et l'aimant fixe est réglé verticalement pour provoquer le déplacement de l'aimant mobile vers le haut ou vers le bas et placer ainsi convenablement le disque dans les entrefers des aimants de frainage, Quand ce disque tourne, le système comportant les aimants de suspension, aussi bien que le disque et l'arbre qu'il supporte, peuvent flotter librement, puisque le système en rotation est entièrement libéré de toute influence de la gravité en ce qui concerne les composantes verticales. La montage concentrique des aimants assure l'exigence d'un entrefer entre les pôles coopérants respectifs dans toutes les conditions de charge verticale. Le système est donc équilibré en ce qui concerne la pesanteur.
Si l'aimant mobile n'avait pas de poids à porter, il occuperait une position neutre pour laquelle ses extrémités seraient pratiquement dans le même plan horizontal que les extrémités respectives de l'aimant fixe ou une position symétrique par rapport au dit aimant fixe. Une telle position ne peut d'ailleurshêtre atteinte dans les conditions de la pratique à cause du poids de l'aimant et du faible frottement qui existe sur les paliers de guidage.
Par suite de son poids, l'aimant mobile tend à se déplacer verticalement vers le bas, jusqu'à ce que la variation du flux soit maxima, pour un accroissement donné de la charge, ce qui s'explique par le fait que malgré que les pôles Nord et Sud respectifs des deux aimants s'éloignent l'un de l'autre quand le poids augmente, le système reste néanmoins stable dans toute la gamme possible de force portante, parce que lorsque l'aimant mobile se déplace vers le bas, son pôle supérieur s'approche de plus en plue du pôle inférieur de l'aimant fixe et qu'il en résulte un accroissement de la force de répulsion dont la composante verticale tend à repousser l'aimant mobile vers le haut.
L'expérience a montré @
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que si l'on tient compte du poids de l'aimant mobile, 11 existe une relation linéaire, dans une large gamme, entre la force de suspension et le glissement vertical de l'aimant, relation qui s'applique aux valeurs de poids que l'on rencontre dans les compteurs usuels. Par conséquent, bien que l'équipage mobile puisse se déplacer vers le bas, sous l'action d'une force perturbatrice anormale, il revient de lui-même à sa position initiale, bien qu'il n'y ait pas de butées, quand cette force a cessé d'agir.
D'ailleurs, dans les cas extrêmes, le déplacement vertical de l'équipage mobile est limité par la course du disque 44 entre les faces des entrefers 47 des aimants de freinage. On voit sur la Fig.3 que cette particularité peut être utilisée avantageusement quand on emballe les appareils en vue de leur transporte En effet, quand les aimants de suspension n'ont pas à supporter le système rotatif et quand l'appareil se trouve en position horizontale, la force d'attraction est suffisante pour maintenir le disque 44 contre les faces polaires supérieures, ou vers la gauche, comme indiqué en 66. On évite donc ainsi toute vibration dangereuse de l'équipage mobile pendant le transport sans qu'il soit nécessaire de prévoir un ressort pour maintenir le disque comme cela se fait souvent pour le transport des compteurs de type usuel.
On remarquera que la force de répulsion des pôles de même nom possède une composante horizontale et comme ces pôles viennent au voisinage immédiat l'un de l'autre, quand l'aimant mobile se déplace vers le bas par rapport à l'aimant fixe, cette composante a tendance à croître avec le poids, produisant ainsi des forces radiales qui contribuent à centrer l'aimant mobile. L'utilisation de ces forces de centrale constitue un progrès essentiel apporté par l'invention ; stabilité latérale se trouve assurée, avec ce résultat qu'un très faible déplacement de l'élément suspendus par ranport au palier d'alignement n'est pas accompagné d'une pression latérale importante sur le dit palier.
Si l'on tient compte de cet effet qui réduit la poussée latérale, on voit qu'il est préférable de laisser flotter l'aimant mobile dans une position telle que son pôle supérieur soit dans le voisinage de la zone neutre de l'aimant fixe.
La disposition des aimants, l'un par rapport à l'autre,telle qu'ils forment un circuit magnétique fermé, présente un très grand intérêt au point de vue de l'efficacité de la suspension. En effet, les forces magnétomotrices s'ajoutent, de sorte que les deux extrémités des aimants coopèrent pour produire la force qui soulève l'équipage mobile. La réluctance du circuit magnétique est considérablement réduite, ainsi que le flux de fuite, de sorte que l'énergie magnétique dispo- nible des deux aimants est utilisée au mieux. L'utilisation d'aimants beaucoup plus courts parmet une économie de matière ainsi qu'une réduction appréciable de l'encombrement et rend possible l'utilisation des bâtis d'appareils existants qui peuvent ainsi recevoir la nouvelle suspension.
Dans une variante de l'invention représentée Fig.6, on a représenté en 150 un groupe de deux aimants permanents 152 et 154, symétriques par rapport à l'axe et destinés à suspendre magnétiquement l'axe 116. On voit que les aimants, dans ce cas encore, sont cylindriques et sont percés en 156 et 158, suivant leur grand axe. L'aimant 154 peut être fixé à l'axe 116, comme l'est l'aimant mobile 134.
L'aimant inférieur fixe 152 est fixé de toute manière appropriée au manchon 124.
Ces aimants sont disposés de telle sorte que le pôle de l'un se trouve en face du pôle de même nom de l'autre. L'aimantation est longitudinale et ils sont montés suivant le même axe vertical. La position de la pièce-support 124 peut être réglée au moyen d'une vis 128, traversant le support 126 et maintenue en position par la vis 130 de manière à placer convenablement l'aimant 152 par rapport à la console 126.
A l'axe 116, on fixe un disque conducteur 160, qui se déplace dans un champ alternatif, d'un angle qui correspond à la quantité d'énergie à mesurer.
On conçoit que les compteurs qui ne comportent qu'un seul élément d'entraînement, par exemple, soient munis de deux électro-aimants alimentés par du courant alternatif, l'un à gros fil, l'autre à fil fin. Chacun d'eux induit dans le disque des courants de Foucault.
On a représenté Fig.7, une variante du dispositif de centrage de la Fig.6.
Dans cette variante, l'aimant mobile 134 est placé de telle sorte que son pôle supérieur soit adjacent au pôle inférieur de même nom de l'aimant fixe 132, c'est- à-dire que le pôle supérieur de l'aimant mobile se trouve placé au-dessous de la zone netrea de l'aimant fixe. Comme on l'exposera plus loin, dans cette disposi-
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-tion, le dispositif de centrage 120' contribue à supporter le disque et l'axe, alors que le dispositif de la Fig.6 s'oppose à l'action des aimants de suspension.
On notera d'ailleurs que d'autres dispositifs d'éléments de suspension magnétique peuvent être utilisés au lieu de ceux précités dans lesquels les aimant: de suspension sont disposés de manière à créer une force de répulsion. C'est ainsi que les dits aimants peuvent être remplacés par deux aimants concentriques dans lesquels la force prédominante est attractive.
L'invention, non limitée au cas où le dispositif de centrale magnétique est placé au-dessus du disque, comporte aussi un dispositif dans lequel le système de centrale et celui de suspension sont placés soit au-dessus, soit au-dessous du disque. De plus, le dispositif de guidage magnétique, celui de suspension, également magnétique,et le palier peuvent être inversés, en ce sens que le dispositif de suspension et le palier sont placés au sommet de l'axe, le dispositif de centrage magnétique se trouvant au-dessous du dispositif de suspension. Dans cette variante, aussi bien que dans celle pour laquelle les dispositifs magnétiques sont placés au-dessus du disque, l'ouverture centrale prévue dans l'aimant fixe de suspension serait suffisamment large pour permettre à l'axe auquel est fixé l'aimant de suspension de la traverser librement.
En cours de fonctionnement, les éléments restent assemblés comme on vient de le dire, et les aimants fixes 132 et 152 peuvent subir une translation verticale grâce au mécanisme de réglage, de manière à maintenir le disque 160 dans les entrefers des aimants de freinai. Quand le disque tourne sous l'action des éléments d'entraînement, le système rotatif comportant les deux aimants 134 et 154, l'axe 116 et le disque 160 "flotte" consécutivement à l'aimantation du système puisque les éléments en rotation sont entièrement libérés de tous frottements engendrés par les composantes verticales.
De plis, le dispositif de guidage et le palier unique maintiennent l'élément rotatif 116 parfaitement centré avec le minimum de frottement. Dans le dispositif de la Fig.6, il existe une composante verticale de la force d'attraction entre les pôles inférieurs et les pôles supérieurs des deux aimants, qui sollicile l'axe 116 vers le bas, en opposition avec la répulsion magnétique qui s'exerce entre les aimants 152 et 154. Par conséquent, ces derniers doivent avoir une force suffisante pour ec@per@er le poids mort du systéme en plus de la force verticale, exercée par le dispositif de centrale magnétique.
Dans le dispositif de la Fig.7, le fonctionnement est analogue à celui de la Fig.6, mais les pôles respectifs de l'aienant mobile 134, qui coopèrent avec ceux de polarité contraire de l'axe fixe 132,sont placés de telle façon qu'il existe une force verticale orientée vers le haut. Le dispositif de centrage magnétique contribue ainsi à l'action des aimants de suspension sur me poids de l'aimant mobile, d'où il résulte qu'il est possible d'employer des aimants de suspension plus petits que ceux utilisés dans la Fig.6. Dans l'un quelconque de ces dispositifs, bien que le système rotatif puisse être déplacé vers le haut ou vers le bas sous l'action d'une perturbation quelconque, il retrouve de lui-même le niveau auquel il flotte et reste suspendu sans l'intervention d'aucun support, au moment où la perturbation disparait.
Ceci est dû au fait que la force de répulsion augmente quand l'aimant rotatif s'approche de l'aimant fixe.
Comme pour le dispositif de centrage, la stabilité latérale est obtenue pour un déséquilibre maximum dans le sens vertical. Toute force tendant à décentra'' l'élément rotatif 134 est accompagnée par une force de répulsion magnétique dans le sens radial entre les pôles des aimants mobiles et fixes du dispositif de guidage magnétique, de telle sorte que, quand la force est supprimée, l'aimant rotatif se centre de lui-même.
Le montage symétrique des aimants constitue un avantage considérable en ce qui concerne la réduction des effets d'hystérésis et des courants de Foucault.
Avec des aimants constitués par une matière homogène et uniformément aimantée, on ne constate aucune variation de potentiel magnétique entre les aimants fixe et mobile, d'où suppréssion des dits effets. Toutefois, quand ils existent, ils gênent le démarrage et engendrent un couple résistant en cours de fonctionnement.
Avec le dispositif de centrage des Fig,6 et 7 permettant d'obtenir la stabilité latérale, on constate toutefois que la stabilité verticale est difficile à obtenir, c'est-à-dire que le dispositif de centrage magnétique ne peut constituer, en même temps, un système de suspension. Toutefois, dans le cas du montage de la
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Fig.7 où la force verticale est orientée dans une direction telle qu'elle compense une partie du poids de l'équipage mobile, on peut utilement employer un système à pivot ou à billes servant'de guide et de support de l'axe, ou encore un système à suspension magnétique et un palier de guidage, tel que celui de la Fig.6.
Quand le dispositif de centrage est conforme à celui représenté Fig.6, l'action de l'élément mobile est toubefois accrue, de telle sorte qu'en pareil cas, il est indiqué d'employer un système de suspension magnétique en même temps que le dispositif de centrage. @ @
Quand le dispositif de centrage magnétique est utilisé en même temps que le pivot usuel servant à la fois au support et au guidage et quand il est prévu pour qu'il existe un déséquilibre vertical du système de centrage dans une direction telle qu'il supporte une partie du poids du système mobile, il en résulte un avantage évident sur le système de guidage comportant un palier supérieur, du fait qu'on supprime le frottement dû à l'existence de ce dernier et, en libérant le pivot d'une partie de la charge, l'usure de ce dernier est réduite,
avec ce résultat qu'il est possible de le prévoir de plus petites dimensions, ce qui entraîne une diminution des forces de frottement. Quand on emploie un dispositif de centrage à suspension magnétique, on réduit en même temps les frottements, et aussi le prix de revient.
Pour éviter la démagnétisation des aimants dans les appareils très compacts où ils se trouvent placés très près des bobines et peuvent être soumis à des champs très intenses produits par des perturbations sur le réseau, on a prévu un écran 174 (Fig 6 et 7) en une matière à trés haute perméabilité magnétique telle que du fer doux. Cet écran enveloppe les aimants 132 et 134. La surface des aimants est recouverte d'un écran 176 en matière non magnétique, mais conductrice, telle qu'un dépôt de cuivre. Le support 36 peut également être en une matière conductrice.
Dans toutes les formes de réalisation de l'invention, les forces magnétomotrices des aimants respectifs sont coopérantes, il en résulte que l'appareil peut être rendu relativement insensible à tout léger déplacement latéral ou excentricité de l'aimant mobile de petit diamètre ,En effet, un tel dispositif permet de prévoir un entrefer annulaire relativement grand, de sorte que l'aimant mobile peut se déplacer latéralement d'une façon appréciable, ou présenter une certaine excentricité sans que la force qui tend à le décentrer subisse un changement appréciable. En d'autres termes, l'équipage mobile résiste beaucoup mieux aux pressions latérales qui s'exercent sur lui.
La disposition des aimants selon une symétrie axiale, telle que l'aimant mobile tourne autour de son axe polaire, constitue également une caractéristique importante en ce qui concerne la réduction, au minimum, de l'hystérésis et des courants de Foucault. En utilisant des aimants- homogènes et uniformément aimantés, le flux radial entre l'aimant fixe et l'aimant mobile'-'ne subit pratiquement pas de variations, de sorte que les phénomènes perturbateurs dus à l'bystérésis et aux courants de Foucault sont supprimés. Ces phénomènes gênent le démarrage et introduisent un couple reterdateur qui affecte l'équipage mobile en fonctionnement en même temps qu'ils réduisent le rendement de l'élément en suspension.
D'autres causes tendent d'ailleurs à perturber le fonctionnement des ai- mants destinés à suspendre l'élément rotatif. Il est bien connu, en effet, que les aimants ont tendance à perdre leur aimantation au cours du temps et aussi du fait de perturbations diverses d'ordre magnétique, de même séné que sous l'action des variations de température.
Des appareils de mesure installés couramment sur les réseaux d'alimentation sont sujets à deux types de perturbations magnétiques, La première consiste en l'établissement d'un court-circuit entre les bornes du circuit de charge du compteur, c'est-à-dire du côté de l'abonné, qui peut entraîner l'apparition d'un courant transitoire, égal à quelques centaines de fois sinon mille fois, le courant de régime de l'appareil de mesure et cela avant que les fusibles ou le disjoncteur aient pu fonctionner. La seconde cause réside dans la production d'une surtension ou d'une surintensité transitoire de très courte durée, due à l'action de la foudre.
Ces perturbations peuvent être telles que l'appareil brûle ou que son isolement claque, mais dans la plupart des cas, elles se dissipent d'elles-mêmes et on ne constate que l'apparition d'un courant transitoire intense dans la bobine voltmétrique. Dans le cas où des perturbations agissent soit seulesy soit en combinaison, on constate l'apparition de champs magnétiques intenses dans les bobines et leurs circuits magnétiques lesquels peuvent être complètement saturés, d'où l'apparition de flux de fuite importants qui peuvent avoir plusieurs centaines, ou plusieurs milliers de fois la valeur normale
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des dits flux de fuite, auxquels les aimants de la suspension sont normalement soumis. Comme ces champs perturbateurs sont engendrés dans des courants alternatifs, ils ont donc une action démagnétisante.
Toutefois, dans un équipement conforme à l'Invention et du fait des pro- priétés des matériaux qui constituent les aimants permanents 54-56 et du fait aussi qu'ils sont soumis à un courant alternatif de vieillissement avant leur introduction dans l'appareil, ils conservent parfaitement leurs propriétés magnétiques et les compteurs réalisés selon l'invention ont des caractéristiques parfaitement stables dans le temps. Ce courant de vieillissement, appliqué aux aimants et qui les soumet à l'action d'un certain nombre d'ampères-tours démagnétisants, leur confère la propriété de résister fortement aux actions perturbatrices, de telle sorte que les avantages du mode de suspension décrits plus haut subsistent, même dans le cas d'apparition de champs intenses au voisinage des aimants de suspension.
Les ampères-tours démagnétisants de vieillissement, par unité de longueur constituent une mesure de degré d'immunité d'un aimant soumis à. l'aotion démagnétisante des perturbations sus-mentionnées. On a toutefois préconisé antérieurement l'usage d'écrans de protection des aimants contre'les actions démagnétisantes mais ces dispositifs n'apportent qu'une protection partielle, du fait de l'impossibilité d'assurer par leur emploi, une protection efficace contre une force magnétomotrice.
La possibilité d'appliquer la méthode de vieillissement préalable dans les conditions compatibles avec la haute force coercitive des matériaux utilisés, a permis de constater qu'il n'est nullement nécessaire d'utiliser un écran dans le dispositif de la Fig.4. Dans certains cas, cependant, et plus particulièrement quand l'extrême compacité s'impose, c'est-à-dire dans le cas où il est nécessaire de disposer les aimants de suspension au voisinage immédiat des bobines de l'appareil de mesure, il peut être nécessaire de faite usage de l'écran précité, comme on l'a représenté Fig.5 et 6. Un tel écran magnétique assure une certaine protection contre les champs uniformes extérieurs, y compris les champs à basse fréquence.
Un écran de cuivre assure également une certaine protection contre les champs parasites transitoires à très haute fréquence ou ceux créés par des ondes à front raide et généralement engendrés par le fonctionnement de disjoncteurs de grande puissance ou par la foudre.
Les compteurs conforméemes à l'invention, tels que ceux de la Fig.4, ont été essayés dans des chambres acoustiques d'essais et leur fonctionnement a été comparé à celui des appareils à paliers et pilota. Pour des charges correspondant à 200-400% de la charge normale, les paliers à billes et à pivots sont généralement bruyants du fait des vibrations de la pièce de guidage à la partie inférieure du pivot, vibrations transmises par la résonance du disque. Par contre, les compteurs comportant la suspension magnétique conforme à l'invention sont silencieux pour une surcharge de l'ordre de 600%.
De plus, au cours du fonctionnement des appareils à pivots, on constate qu'aux fortes charges, la bille à tendance à se déplacer sur la paroi du palier inférieur pendant le déplacement corrélatif du disque dans l'entrefer des aimants de freinage. Par suite du champ élevé ou encore de la répartition inégale du flux dans l'entrefer d'aimants à haute force coercitive, comme c'est généralement le cas, cet écart dans la position d'équilibre du disque compromet fortement l'étalonnement. Au cours des essais d'un appareil tel que celui de la Fig.4. on a pu faire passer un courant d'intensité suffisante pour détruire les bobines sans constater le moindre déplacement du disque dans l'entrefer.
Les compteurs usuels peuvent être soumis à des écarts de température compris entre -60 et +100 C L'expérience a montré que le disque conserve pratiquement la même position dans les entrefers des aimants de freinage, pour des variations de température de cet ordre.
Le procédé de suspension magnétique conforme à l'invention permet donc aux aopareils qui le comportent, de résister à toutes les actions extérieures auxquelles peuvent être soumis les compteurs. Ce procédé peut d'ailleurs être appliqué à tous les appareils de mesure munis d'éléments en rotation et leur précision peut être accrue par la suppression des frottements. On réalise, d'autre part, une économie dans les frais d'entretien. Dans les exemples représentés, les aimants de la suspension sont placés du côté de la face supérieure du disque dans le but de les éloigner autant que possible des bobines et aussi pour des raisons de meilleure utilisation de l'encombrement.
Toutefois, il est possible de les placer en tout autre endroit le long de l'axe sans modifier en quoi que ce soit l'esprit de l'invention.
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On notera également que l'invention, qui a été décrite pour un compteur mono- phasé, peut être utilisée sur des appareils polyphasés qui impliquent l'utilisa- tion d'un ou plusieurs disques.
Dans tout ce qui précède, on a décrit une application de l'invention dans laquelle les aimants utilisés étaient cylindriques et creux, mais on conçoit que l'on puisse également utiliser des aimants à section polygonale.
Bien qu'on ait décrit et représenté plusieurs'formes de réalisation de l'in- vention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières données simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif et que par conséquent, toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus, rentreraient comme elles dans le cadre de l'in- vention.