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Moteur électrique, notamment pour l'actionnement des pendules.
. La présente invention concerne les petits moteurs élec- triques et est relative à un moteur nouveau destiné à action- ner les horloges ou pendules électriques et à commander les mouvements synchrones ou des mouvements analogues.
L'invention est matérialisée dans un moteur comportant une paire d'organes pouvant 1 tourner l'un par rapport à l'autre, un dispositif oscillant ou vibratoire actionné élec- triquement, tel qu'une anche fixée ,à l'un des organes, un 'élément ou système magnétique fixé au dispositif oscillant et un élément ou système magnétique coopérant avec ce dispositif et fixé à l'autre organe, un des éléments ou des systèmes
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Magnétiques ayant la forme d'un trajet magnétique ondulé le long duquel l'autre élément ou système est guidé par des forces magnétiques afin de convertir le mouvement du dis- positif oscillant en un mouvement de rotation relatif des organes.
Un des, organes effectuant une rotation relative est normalement fixe, tandis que l'autre est porté par un axe rotatif prévu de manière à actionner une horloge ou pendule ou un autre mécanisme devant être mis en marche. Le dispo- sitif oscillant peut être porté par l'organe rotatif. Ce- pendant, pour simplifier la construction du moteur, on pré- fère généralement fixer le dispositif oscillant à, l'organe immobile.
Le moteur, objet de l'invention, peut être construit de manière a démarrer automatiquement, si on le munit d'un rotor ayant une inertie suffisamment faible, des dispositions particulières étant prises, si besoin est, pour éviter un démarrage dans une mauvaise direction. A titre de variante, on peut prévoir un dispositif destiné à faire démarrer le moteur dans le sens de rotation exigé.
La nature de l'invention et ses caractéristiques se- condaires ainsi que son mode de réalisation seront facilement compris én se reportant à la description ci-après.d'un cer- tain nombre d'exemples de moteurs électriques établis sui- vant l'invention et en se référant aux dessins annexés ;
La fige 1 est une vue d'un moteur pour courant alter- natif construit conformément à l' invention.
La fig. 2 est une vue partielle en bout du moteur représenté sur la fig. 1.
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La fig. 3 est une vue partielle en coupe à plus grande échelle suivant la ligne 3-3 de la fig. 1.
La fig. 4 est une vue partielle prise perpendiculaire- ment à la fig. 1 et représentant' le levier de commande du mécanisme dedémarrage.
- La fig. 5 est une vue semblable à, la fig. 1 et repré- sentant un moteur modifie pour pouvoir.fonctionner sur le courant continu..
La fig. 6 représente en élévation à plus grande échelle une variante de rotor.
La fig. 7 représente en perspective un montage modifié du rotor et du dispositif oscillant dans lequel le trajet magnétique ondulé est formé par des éléments magnétiques portés par le dispositif oscillant.
La fig. 8 est une vue en perspective d'un autre montage conforme à l'invention, dans lequel le dispositif- oscillant a la forme d'une anche équilibrée.
La fig. 9 est une vue schématique représentant une forme de bobinage spécial convenant à un électro-aimant alternatif utilisé pour actionner le dispositif oscillant d'un moteur conforme à l'invention et destiné à absorber un courant très faible en provenance d'une source à voltage élevé telle qu'une ligne de distribution.
La fig. 10 est une vue schématique d'un moteur conforme à l'invention utilisant un dispositif .oscillant commandé par voie électrostatique.
.La fig. 11 représente un exemple d'un moteur monophasé avec décaleur de phase conforme à l' inventi on.
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La fig. 12 est une vue à plus grande échelle d'une variante d'un rotor de moteur devant tourner dans un seul sens.
Le moteur représenté sur les figs. 1 à 4 fait partie d'une horloge ou pendule électrique synchrone comportant des flasques principales 1 qui portent un train d'engrenages appropriés (non représenté) destinés à actionner les ai- guilles de l'horloge ou pendule à partir de l'axe de commande 2 du moteur électrique,
Une culasse de fer 4 , fixée à l'une des flasques 1 par exemple au moyen de vis 3, est également assujettie à un noyau magnétique 5 sur lequel est montée une bobine ma- gnétique 6 destinée à être alimentée par du courant prove- nant d'une ligne à courant alternatif. La culasse 4 a une forme telle qu'elle constitue un entrefer entre une paire de pièces polaires 7 qui se trouvent ainsi aimantées en sens opposé pendant chaque variation du courant parcourant la bobine 6.
La culasse 4 porte une anche vibrante 8 (en acier ou en tout autre matière élastique convenable) qui est fixée par une de ses extrémités à la culasse et par son extrémité libre, à une barre aimantée 9 de telle manière que l'anche 8 et l'aimant 9 forment un dispositif destiné à osciller à une fréquence naturelle égale ou approximativement égale à la fréquence du courant alternatif de la ligne. Une extrémi- té de l'aimant 9 est située dans l'entrefer entre les pièces polaires 7 comme représenté et de façon qu'elle se déplace alternativement en direction de chaque pièce polaire pendant que l'anche 8 vibre.
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Comme il découle de la description ci-dessus, l'anche 8 et l'aimant 9 sont destinés à vibrer à une fréquence égale à celle de la ligne à courant alternatif du fait de l'attrac-. tion et de la répulsion alternées des pièces polaires 7. En vue de faciliter un réglage exact de la fréquence naturelle de vibration de l'anche et de l'aimant pour l'adapter à la fréquence de la ligne, un collier d'accord 10 est monté sur l'aimant 9 de manière telle qu'on puisse le fixer sur cet aimant,' de façon à faire varier la fréquence de résonance . du système mécanique. Le collier d'accord 10 est construit de manière à pouvoir être immobilisé solidement dans la posi- tion de réglage au moyen d'une vis de serrage 11.
L'extrémité libre de l'aimant 9 porte une paire de pièces polaires 12 qui se prolongent en direction de la périphérie d'un rotor 13 et l'atteignent presque. Ces pièces polaires 12 ont la forme d'un disque de fer ou d'une roue avec une jante en fer fixée sur l'axe 2. Cette roue ou ce disque est obtenu par estampage ou de toute autre façon et porte des ondulations radiales telles que son bord périphérique ait une forme sinu- soïdale et constitue un trajet magnétique ondulé 14 situé en face des pièces polaires 12.
Les deux pièces polaires 12 sont espacées d'une distance égale à un multiple entier du pas des ondulations formées sur le bord de la roue ou du disque et sont situées très près de ce bord mais sans le toucher, de telle manièrequ'il y ait un très petit entrefer entre chaque pièce polaire et le bord de la roue ou du disque. L'attraction magnétique entre les pièces polaires 12 et le rotor 13 tend à guider les pièces polaires le long du bord ondulé 14 du rotor, de telle manière que l'aimait 9 et l'anche 8 reçoivent un
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mouvement oscillant si l'on fait tourner le rotor 13. Bien que le moteur représenté sur les fige 1 à 4 comporte deux pièces polaires 12, il n'est pas essentiel de prévoir ce nombre de pièces.
En effet, l'aimant 9 peut ne posséder qu'- une seule pièce polaire 12 ou bien il peut avoir trois du plusieurs pièces polaires espacées par des distances égales à des multiples entiers du pas des ondu.lations formées par le bord ondulé du rotor.
Le moteur représenté sur les figs. 1 à 4 est muni @ d'un dispositif de démarrage comprenant un balancier de ren- voi 15 portant un levier de commande 16 destiné à être sou- levé à la train pour venir occuper la position représentée en traits mixtes sur la fig. 4, puis à retomber dans la position représentée en traits pleins où il est maintenu par une plaquette d'arrêt 17 élastique destinée à le maintenir par frottement pour le soustraire à tout mouvement accidentel.
Le balancier de renvoi 15 porte un ressort en fil métalli- que mince 18 replié à angle droit,(comme représenté).et destiné à coopérer avec le bord du rotor 13 quand on amène le bras 16 dans la position représentée en traits mixtes.
Quand on relâche le bras 16,, après l'avoir ainsi amené dans la position représentée en traits mixtes, on fait tourner le balancier de renvoi 15 dans le sens des aiguilles d'une montre, (voir la fige 4) au moyen du poids que repré- sente le bras de telle manière que le ressort en fil métal- lique 18 communique une rotation partielle au totor 13 pour le faire démarrer. Le ressort en fil métallique 18 est dis- posé de telle manière qu'il est hors de contact avec le rotor quand le bras 16 occupe la position représentée en traits pleins sur la fig. 4 et dans laquelle par conséquent il ne s'interpose pas dans le mouvement du rotor pendant
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son mouvement normal.
Quand on fait passer le courant de la ligne, l'anche
8 et l'aimant 9 vibrent à la fréquence de la ligne à cou- rant alternatif en raison.de l'attraction et de la répulsion alternées des'pièces polaires 7. Il est évident qu'il existe une certaine vitesse synchrone pour le rotor 13 (dépendant de la fréquence de vibration de l'anche et du pas angulaire des ondulations dans le bord du rotor) telle que les pièces pola.ires 12 suivront le trajet ondulé 14 formé par le bord du rotor 13 le long duquel elles sont guidées par l'attrac- tion magnétique régnant entre les pièces polaires 12 et le bord ondulé du rotor 3. Le dispositif de démarrage est destiné à faire tourner initialement le rotor à une vitesse approximativement égale ou légèrement supérieure à la vites- se synchrone.
On laisse alors tourner le rotor 13 à cette vitesse par l'action des pièces polaires 12 de sorte qu'il tourne synchroniquement et avec une force vive suffisante pour actionner le train d'engrenages et faire fonctionner les aiguilles de l'horloge ou pendule. En prévoyant un grand nombre d'ondulations sur le trajet magnétique ondulé, il est possible de donner une vitesse réduite au rotor. Par exemple, une vitesse du rotor égale à 60 tours par minute peut être obtenue dans un moteur alimenté par du courant alternatif à 50 périodes par seconde en prévoyant 50 doubles ondulations sur la périphériedu rotor.
Dans la construction représentée sur les figs. 1 à 4, l'aimant 9 en 'forme de barre constitue l'élément magné- tique au moyen duquel le dispositif oscillant est accouplé
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au rotor et forme ainsi l'armature aimantée grâce à laquelle le dispositif oscillant est actionné par l'aimant à courant alternatif 4. Cependant, il est possible d'utiliser une armature indépendamment de l'aimant 9 pour coopérer avec l'aimant 4, et cette armature peut ou non être aimantée.
Le trajet magnétique ondulé possède de par sa nature même-un effet de guidage doux et continu distinct de celui d'une série d'impulsions violentes. Pour tirer tout l'avanta- ge de ce fait et obtenir le rendement maximum, le moteur doit être prévu pour'tourner dans la longueur de l'entrefer entre le dispositif oscillant et le rotor avec une variation aussi petite que celle qui est réalisable en tenant compte des frais de fabrication.
Un des avantages de l'invention consiste cependant en ce que de petites erreurs . ou des irrégularités dans la forme du trajet Magnétique sont facilement admises et qu'il n'est pas nécessaire de travailler avec les tolérances pré- cises qu'exige la mécanique quand des organes mobiles sont en contact de frottement les uns avec les autres. En outre, le mouvement 'oscillatoire est converti en mouvement rotatif sans les pertes dues au frottement qui sont inséparables des mécanismes comportant des parties mobiles en contact de frot- tement les unes avec les autres. Ceci permet de réaliser un moteur efficace ayant une très faible puissance.
Par exemple une consommation de puissance de l'ordre de 2 gr. cm. par seconde qui est suffisante pour entraîner un train d'engre- nages peut être obtenue avec une consommation de courant électrique de l'ordre de 0,002 volt-ampère. Un rendement
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de 20 % a été obtenu dans un moteur ayant une consommation de courant (appliqué à la bobine d'excitation) de 0,00155 volt.-ampère.
Pour éviter les difficultés de fabrication d'une bobine 6 ayant une consommation de courant aussi réduite et devant être reliée directement à une ligne ordinaire de distribution, la bobine peut être reliée à cette ligne par l'intermédiaire d'un condensateur monté en série qui réduit le voltage passant dans la bobine à une très petite valeur. Par exemple, une bobine de 1.700 tours ayant une résistance de 48 ohms peut être reliée à une ligne de 230 volts à 50 périodes par un condensateur de 0,05 microfarad de manière'à obtenir un voltage de 0,3 volt dans la bobine et un courant de 0,0045 ampère donnant 7,7 ampères-tours.
On notera que le moteur représenté sur les figs. 1 à 4 est disposé de manière que l'attraction magnétique s'exerçant entre l'élément magnétique 12 sur le dispositif oscillant et l'élément magnétique 14 qui coopère avec lui sur le rotor tende à soulever le rotor et supporte ainsi tout ou partie de son poids. Le rotor se trouve ainsi ma- gnétiquement suspendu et. on constate qu'une économie réelle. de pertede puissance due au frottement des paliers peut être obtenue en réglant le mécanisme de telle manière que tout ou partie du poids du rotor soit supportée de cette façon.
Un moteur réalisé conformément à l'invention et dans lequel le rotor est magnétique ment suspendu peut comporter un dispositif oscillant ayant une puissance inférieure à celle qui serait nécessaire pour actionner le rotor si son poids était entièrement supporté par ses paliers. '
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Dans la fig. 9 est représentée une forme d'enroule- ment d'excitation applicable à un montage direct sur la ligne d'alimentation que l'on peut utiliser conformément à l'invention. Le procédé de fabrication de cet enroulement est le suivant: Deux bandes de feuillard 19 et 20 séparées par un matériau, isolant tel que du papier sont enroulées sur la bobine sur environ 100 tours.
Une extrémité de la bande est dégagée à l'une des bornes et l'extrémité opposée de l'autre bande à l'autre borne, de telle manière que l'en- semble forme un condensateur dans lequel le courant de charge s'écoule dans la même direction autour des deux bobines formées par les deux bandas. La bobine forme ainsi une bobine magnétique qui peut absorber un courant principald'environ 0,1 ampère et avoir un pouvoir d'aimantation d'environ 10 ampères-tours.
Dans la fig. 10 du dessin est représentée une autre variante dans laquelle le système électro-magnétique faisant vibrer l'anche est supprimé et l'anche est actionnéepar des forces électrostatiques. Dans cette variante, l'anche est assujettie par son extrémité fixe à une partie convenable du bâti de support du moteur et porte un certain nombre d'élec trodes mobiles (représentées sur le dessin par l'armature 21 du condensateur) qui coopèrent avec un certain nombre d'é- lectrodes fixes (représentées par l'armature 22 du condensa.-, teur) et disposées de telle manière que la capacité élec- trostatique entre les deux séries d'électrodes varie quand l'anche vibre. Les électrodes fixes et mobiles sont reliées aux bornes opposées d'une ligne à courant alternatif.
Les électrodes fixes peuvent alterner avec les électrodes mobiles
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et peuvent être disposées en deux rangées, de manière à for- mer deux condensateurs dont l'un augmente de capacité lorsque les électrodes mobiles se déplacent en direction d'une des rangées d'électrodes fixes pendant une demi-période du mou- vement vibratoire de l'anche pendant que l'autre augmente de capacité quand les électrodes mobiles se déplacent en direction de l'autre rangée d'électrodes pendant l'autre demi- période. Cet agencement permet à l'anche de recevoir deux impulsions pendant chaque période complète de son mouvement et par conséquent, de vibrer à la fréquence de la ligne de courant alternatif.
Si les électrodes sont disposées de manière à former un seul condensateur dont la capacité soit maximum dans une des positions extrêmes de l'anche. et minimum dans l'autre position, l'anche ne recevra qu'une seule im- pulsion au cours de chaque période complète de son mouvement et devra, par conséquent, posséder une fréquence de résonance égale approximativement au double de la fréquence du courant . de la ligne, puisque le condensateur fournira deux impulsions pendant chaque période d'alimentation en courant. ,
Dans la fig. 5 est représenté un moteur semblable de façon générale à celui que montrent les fisse 1 à 4 destiné à être actionné directement par une source de courant conti- nu, par exemple une batterie 230.
La bobine d'excitation.6 est reliée à cette source de courant 230 par un interrupteur comportant une vis de contact réglable 240 portée pa.r un support isolant 250 prévu à cet effet sur le cadre 1 fixe.
Cette vis se prolonge au travers d'un trou pratiqué dans' la culasse 4 en direction d'une pastille de contact correspondante . 260 prévue sur l'anche 8 . La vis de contact 240 est réglée de
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telle manière que le système fonctionne à la manière d'un trembleur de sonnerie électrique pour produire des vibra- tions de l'anche 8 et de l'aimant 9 . Le mouvement vibra- toire de l'anche est converti en un mouvement rotatif du rotor 13 tel qu'on l'a décrit sur la fige 1.
Le trajet magnétique ondulé 14 formé sur le bord du rotor 13 (comme représenté sur les figs. 1, 2 et 5) a la forme d'une onde approximativement sinusoïdale correspondant à une amplitude de vibration déterminée d'avance de l'anche 8 et de l'aimant 9. Toute déviation de l'amplitude du dis- positif oscillant par rapport à cellepour laquelle le tra- jet est prévu doit par conséquent produire des variations de la, longueur de l'entrefer entre chaque pièce p'olaire 12 et le bord du rotor.
Si l'amplitude de vibration augmente de façon excessive, par exemple par suite du passage d'un courant de voltage excessif, le rotor peut être arraché du trajet et le moteur peut s'arrêter . La fig. 6 représente un exemple d'un rotor comportant un trajet magnétique ondulé pourvu de prolongements destinés permettre au dispositif oscillant de vibrer avec une amplitude accrue sans rompre le couplage magnétique entre le trajet ondulé et le ou les éléments magnétiques qui sont guidés le long de ce trajet.
Le rotor représenté sur la fig. 6 comporte un disque de fer ayant une épaisseur nettement supérieure à. l'amplitude maxi- mum de vibration du dispositif oscillant avec lequel il coo- père. Le trajet magnétique ondulé est obtenu ici en fraisant dec gorges transversalement au bord du disque et parallèlement à son axe. Ces gorges sont régulièrement espacées sur la périphérie du disque et sont prévues alternativement sur les
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faces opposées du disque, chaque gorge s'étendant à mi-lon- gueur sur le bord du disque et se terminant en coin.
La zone comprise entre les extrémités de ces-gorges forme le trajet megnétique ondulé 14 correspondant à celui portant les mêmes chiffres de référence sur les figs. 1 et 5 tandis que. les zones comprises entre des gorges adjacentes sur le même côté du disque .forment des prolongements 14a reliés au tra- jet ondulé 14 aux sommets des ondes. Quand le dispositif oscillant vibre avec une amplitude supérieure à celle du. trajet ondulé 14, la face ou les faces polaires de l'élément ou des éléments magnétiques portés par le dispositif oscillant se déplacent le long des prolongements 14a à chaque extré- mité de leur mouvement. vibratoire.
Un entrefer sensiblement constant est ainsi maintenu, entre le trajet magnétique sur le rotor et ou les faces polaires de l'élément ou des élé- ments magnétiques correspondants sur le dispositif oscillant.
Le rotor représenté sur la fig. 6 peut être constitué par un disque ayant une surface extérieure cylindrique mais, dans ce cas, il se produira.it 'une variation de la longueur de l'entrefer entre la pièce polaire 12 et le rotor par suite du mouvement de-la pièce polaire 12 qui parcourt un trajet courbe. P our obtenir un entrefer plus constant entre la pièce polaire 12 et le rotor, il est avantageux de prévoir pour le rotor un disque dont la surface extérieure soit courbée en direction de l'axe du disque (comme représenté), de manière à se rapprocher plus près du trajet ondulé selon lequel la pièce polaire se meut pendant que l'anche vibre.
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Dans les constructions décrites, le dispositif oscil- lant porte un élément magnétique comportant une ou plusieurs faces polaires qui sont guidées le long d'un trajet magnéti- que ondulé sans fin prévu sur le rotor. Le même résultat peut être cependant obtenu en prévoyant sur le rotor une ou plusieurs faces polaires guidées selon un trajet magnétique formé sur l'organe oscillant. La fig. 7 représente un mode de réalisation d'un moteur de ce genre.
Dans l'exemple repré- senté ici, le rotor 13 consiste en un disque fait d'une fin- tière amagnétique et de préférence, non conductrice (par exem ple une matière transparente plastique) à, laquelle sont fixées des broches aimantées 23 réparties régulièrement sur la pé- riphérie du disque, chaque broche étant fixée sur le disque parallèlement à l'axe de l'arbre de commande 2 et se prolon- geant à ses deux extrémités à partir des faces opposées du disque.
L'anche 8 que montre la fig. 7 est portée par un bâti ou support fixe 24 de manière à vibrer dans un plan normal à l'axe du rotor 13. A son extrémité libre, elle porte un aimant en fer à cheval 25 placé de manière que le bord du rotor 13 se prolonge dans l'entrefer compris entre'deux pôles opposés 26 de l'aimant. L'aimant 25 coopère avec un système électromagnétique (non représenté) au moyen duquel l'anche 8 et l'aimant 25 sont mis en vibration. Ce système peut opérer sur le même principe que celui utilisé dans la construction décrite à propos des figs. 1 à 4 ou 5.
Chacun des pôles 26 de l'aimant 25 comporte un prolon- gement de pièce polaire ayant la forme' d'un trajet ondulé 14
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le long duquel les broches 23 sont guidées quand le disque 13 tourne et que l'aimant 25 vibre. La longueur des broches 23 est légèrement inférieure à celle de l'entrefer entre les prolongements des pièces polaires qui forment les trajets ondulés sur les deux pôles 26 de l'aimant, de telle manière que chaque broche se meuve librement entre les prolongements des pièces polaires qui forment les trajets ondulés et qu'il existe un petit entrefer entre les extrémités de la broche et les prolongements des pièces polaires. On notera que le trajet ondulé 14 que montre la fig. 7 n'est pas sans fin comme il l'est sur les figs. 1 et 2.
Il s'étend sur une dis- tance précisément égale à deux longueurs d'onde complètes et se termine brusquement à ses deux extrémités. Cependant, l'action de ce trajet est continue parce que les broches 23 se déplacent successivement dans sa zone et qu'il y a tou- jours deux broches 23 qui sont guidées le long du trajet 14.
La construction est telle que chaque broche 23 se meut dans la zone du trajet magnétique 14 juste au moment où une autre broche le quitte, de sorte que la force d'attraction entre le trajet magnétique et la broche 23 qui le quitte (qui pro- duit un moment de torsiori tendant à s'opposer à la rotation du rotor) est contrebalancée par la force d'attraction entre le trajet magnétique et la broche 23 qui y pénètre.
Le rotor 13 que montre la fige 7 est ainsi accouplé au dispositif oscillant d'une manière sensiblement semblable à, celle dont les rotors 13 des constructions représentées sur les figs. 1 à 5 sont accouplés aux dispositifs oscillants , représentés sur ces figures, et ce rotor fonctionne sur le même principe. Le trajet ondulé 14 que montre la fige 7 est
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muni de prolongements 14a semblables à ceux décrits à propos de la fig. 6 et servant au même objet.
Dans la fig. 8 est représentée une autre réa.lisation de l'invention dans laquelle le trajet magnétique ondulé 14 est prévu sur un rotor 13 qui coopèreavec un aimant 27 -faisant partie d'un dispositif oscillant actionné par un électro-aimant 28 à courant alternatif. Dans cette cons- truction, le rotor a la forme d'une roue à rayons qui peut êtreune tôle estampée. La roue a un bord en zig-zag formant le trajet ondulé 14 et elle est munie' de prolongements 14a du trajet ondulé se prolongeant radialement, ceux de l'in- térieur servant de rayons pour porter le bord à, partir du moyeu ou de la partie centrale de la roue.
L'aimant 27 du dispositif oscillant, représenté sur là fig. 8, a la forme d'un fer à cheval dont les pôles 29 tournés vers l'intérieur'sont situés sur les faces opposées du rotor 13 et atteignent sans le toucher le trajet ondulé 14. Cet aimant est disposé de manière à osciller dans le plan du rotor sous la commande d'une anche 8 au moyen de laquelle l'aimant est porté par un organe de support fixe 30 placé entre les bras de l'aimant au centre ou à proximité du centre de granité du système oscillant. L'électro-aimant 28 est supporté dans une position fixe et est muni de pôles 31 situés à proximité des pôles 29 de l'aimant 27 de telle manière que l'aimant 27 puisse osciller quand la bobine d'excitation 6 de l'aimant 28 est alimentée par un courant alternatif de fréquence appropriée.
Si l'aimant 27 est dis- posé de manière à vibrer de part et d'autre de l'aimamt 28 (comme représenté), la. fréquence de la ligne de courant
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alternatif devra être le double de la fréquence naturelle d'oscillation de l'aimant 27 et de l'anche 8 , Au. cours du fonctionnement du moteur représenté sur la fig. 8, les pièces polaires 29' suivent le trajet ondulé
14 quand l'aimant 27 oscille et que le rotor 13 tourne. Le mouvement oscillant de l'aimant 27 est alors converti en une rotation du rotor 13.exactement d'après le même principe que pour les moteurs représentés sur les figs. 1 à 5.
Les prolon- gements 14a du trajet ondulé permettent à l'aimant 27 d'oscil- ler avec une amplitude accrue sans qu'il soit nécessaire d'aug- menter la longueur des entrefers compris entre les faces polaires 29 et le rotor 13.
L'arrangement du dispositif oscillant que comporte la construction de la fig. 8 est tel que le mouvement'oscillant obtenu est un mouvement oscillant à peu près autour d'un axe passant par le support fixe 30 auquel le dispositif oscillant est fixé.
Le dispositif est donc indépendant de. variations de position angulaire du mécanisme et il est plus résistant aux chocs que ceux utilisés dans les moteurs représentés sur les figs. 1 à 4 et 5, puisque le mouvement oscillantn'est sensiblement pas affecté par les forces d'inertie dues au mouvement de translation du mécanisme prie dans son ensemble.
Un moteur polyphasé ou un moteur monophasé avec décaleur de phase conforme à l'invention peut être construit en réalisant deux ou plusieurs dispositifs oscillants devant fonctionner en décalage de phases déterminées d'avance et coopérant avec un rotor unique et disposé suivant des positions espacées .sur le
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trajet magnétique ondulé C011ÎOriafïle.ni au...SC8, cgo dos phases entre les différents dispositifs oscillants. Un exemple de moteur monophasé avec déssleur cie chase suivant l'invention, est représenté sur la fig. 11.
Dans cette construction, on utilise une culasse 4 portant une 'bobine d'excitation 6 semblable à
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celle décrite sur les fius. 1 à < ;;ais comportant deux a.ncl>.ez.; ù dont chacune porte un aimant 9 agissant dans un entrefer sépare entre une paire séparée dE pièces polaires 2. prévues à cet effet
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dan." 1>1 c.a7¯a;:::c,. Une des Pi8c"s p 0 1. É> ll J( J.
S 7 coopérant fl V 2 un des aimant;:'! 9 est ntourés d'un anneau ou d'un disque de cuivre 32 d telle manière qu'il se produise l'effet bien connu d'absorption des pôles qui a pour résultat un décaisse de phase entre les mouvements vibratoires des deux anches et des aimante 9. Les pièces polaires 12 placées sur les aimants 9 sont répar- ties sur le trajet ondulé 14 du rotor 13 avec lequel elles coopèrent à une certaine distance choisie de manière à s'adapter au décalage de phase entre les mouvements vibratoires.
Si la bobine d'excitation 6. est alimentée par un courant alternatif maintenu exactement à la fréquence correcte les deux anches 8 vibreront avec un déca.la.ge de phase correspondant à la différence entre leurs positions relatives sur le trajet on- dulé du rotor 13. Les deux anches coopéreront donc pour actionner le rotor 13. Un moteur polyphasé ou un moteur monophasé avec décaleur de'phase conforme à l'invention offre l'avantage spécial de pouvoir être rendu auto-démarreur et fonctionnera dans un seul sens de rotation,
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Dans la fig. 12 est représenté partiellement, et à échelle très agrandie, le rotor utilisé dans la construction décrite sur la fig. 8.
Cette vue montre une portion du tra- jet ondulé 14 avec ses prolongements 14a. Quand le disposi- tif oscillant vibre et .que le rotor tourne, les pièces po- laires 29 ('ig. 8) qui se trouvent sur le dispositif oscil- lant sont guidées le long du trajet ondulé dans le sens in- diqué par les flèches tracées sur la fig. 12.
On voit,clai- rement d'après cette figure, écornent les prolongements 14a du trajet magnétique permettent au dispositif oscillant de vibrer avec une amplitude accrue sans rompre l'accouplement magnétique existant entre le dispositif oscillant et le rotor, puisque les pièces polaires sur le dispositif oscil- lant peuvent se déplacer sur chaque prolongement 14a d'une distance variable correspondant à une amplitude variable de l'oscillation. Après que le dispositif oscillant a atteint le sommet de son mouvement oscillant dans l'un ou l'autre sens et qu'il retourne à sa position moyenne, la pièce polaire revient le long du prolongement 14a vers le trajet ondulé 14.
Comme on le voit facilement sur la fig. 12, le trajet magnétique bifurque au point de rencontre entre chacun des prolongements 14a et la partie ondulée 14 du trajet, de telle manière que la pièce polaire prévue sur l'organe os- cillant peut se déplacer dans l'une ou l'autre direction sur le trajet ondulé quand elle revient sur ce trajet à, partir d'un des prolongements 14a. Si cette bifurcation est symétrique;le moteur fonctionnera aussi bien dans un sens de rotation que dans l'autre.
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On peut utiliser la force' vive du rotor ou du méca- nisme commandé pour assurer la continuité de rotation du moteur dans la même direction chaque fois que la pièce polaire prévue sur le dispositif oscillant revient vers le trajet ondulé 14: à partir de son prolongement 14a de sorte qu'une fois que le moteur a été mis en marche dans une direction ou dans l'autre, il continuera à tourner dans la même direction. Dans certains cas, cependant, il peut y avoir lieu d'incliner le rotor de telle manière qu'il tourne dans un seul sens en supprimant ainsi le ris- que d'un renversement accidentel du sens de rotation du moteur. Ceci revêt une importance particulière pour un moteur ayant unrotor dont l'inertie est assez faible pour qu'il démarre automatiquement.
Une méthode simple et efficace pour incliner le rotor à cet effet consiste à modifier la forme des points de rencontre entre le trajet ondulé 14 et les prolongements 14a de telle manière que la bifurcation soit sissymétrique et apte à infléchir la pièce polaire du dispositif oscillant dans la direction appropriée pour faire tourner le moteur dans un sens sens.
Ceci est représenté sur la fig. 12 pa.r des traits mixtes 33 qui montrent comment la forme du trajet magnétique est modifiée aux points de rencontre, de manière. à incliner le rotor pour qu'il tourne en sens inverse des aiguilles d'une montre comme représenté sur la fig. 12. On peut voir que les points de rencontre entre le trajet ondulé 14 et les prolongements indiqués par les traits mixtes sont dissy- métriques et sont destinés à infléchir la pièce polaire sur le dispositif oscillant, de telle manière qu'elle se
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déplace dans les directions indiquées par les flèches et oblige le rotor tourner en.sens inverse des aiguilles d'une montre.
Un moteur auto-démarreur peut être construit avec un rotor incliné tel qu'on l'a décrit ci-dessus et de telle ma- nière que le moteur démarrera toujours dans le même sens de rotation'et ne tournera pas dans le sens opposé.
Un moteur construit suivant les données de l'invention est capable de fonctionner à la manière d'un échappement dans lequel les vibrations ou les oscillations de l'organe vibra- toire ou oscillant sont conservées par la rotation du rotor et règlent la vitesse de rotation de celui-ci. Cette propriété du moteur peut être utilisée dans une horloge ou pendule électrique synchrone ou tout autre mouvement synchrone pour permettre à l'horloge ou au mouvement de fonctionner sous l'ac- tion d'un ressort ou d'un poids de commande dans le cas d'une interruption survenant dans le courant d'alimentation..
L'in- vention a, aussi pour objet un mouvement synchrone et un méca- nisme d'horloge électrique synchrone dans lequel un moteur com- prenant un organe vibratoire ou oscillant et un rotor destiné à fonctionner, comme on l'a décrit ci-dessus, sert alternati- vement soit à actionner le mécanisme de l'horloge à partir de lignes à courant alternatif ou à régler les mouvements du mécanisme de l'horloge quand celle-ci est actionnée au moyen d'un ressort ou d'un poids. à
Il n'est pas nécessaire que l'élément magnétique porté par l'organe vibratoire ou oscillant soit un aimant permanent.
Le ou les éléments formant le trajet magnétique peuvent être aimantés en permanence ou bien l'aimenta-tion peut être induite par un aimant permanent ou par un enroulement magnétique dis- posé d'une façon quelconque appropriée. En outre, l'élément vibratoire ou oscillant n'a pas besoin d'être une anche ; cepeut être par exemple un pendule.
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Les éléments Magnétiques du moteur qui ne sont pas ai- mantés en permanence sont faits de préférence en un alliage à faible perte magnétique. Partout où dans le texte, et pour plus de simplicité, on a utilisé le mot "fer", on peut d'ail- leurs y substituer tout matériau aiwantable, de préférence, des alliages à faible perte magnétique connus sous la marque déposée de "Mumetal".
REVENDICATIONS
1. Moteur électrique comportant une paire d'organes pou- vant tourner l'un par rapport à l'autre, un dispositif os- cillant ou vibratoire actionné électriquement, tel qu'une anche fixée à l'un desdits organes, un élément ou système magnétique fixé au dispositif oscillant et un élément ou sys- tème magnétique coopérant avec ce dispositif et étant fixé à l'autre organe, un des éléments ou systèmes magnétiques ayant la forme d'un trajet magnétique ondulé le long duquel l'autre élément ou système est guidé par des Forces magnétiques afin de convertir lemouvement du dispositif oscillant en un mou- vement de rotation relatif des organes.
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Electric motor, in particular for actuating pendulums.
. The present invention relates to small electric motors and relates to a new motor intended to actuate electric clocks or pendulums and to control synchronous movements or similar movements.
The invention is embodied in a motor comprising a pair of members which can turn relative to one another, an oscillating or vibrating device actuated electrically, such as a reed attached to one of the members. , a 'magnetic element or system attached to the oscillating device and a magnetic element or system cooperating with this device and attached to the other member, one of the elements or systems
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Magnets in the form of a wavy magnetic path along which the other element or system is guided by magnetic forces to convert the movement of the oscillating device into a relative rotational movement of the organs.
One of the members performing a relative rotation is normally fixed, while the other is carried by a rotary axis provided so as to actuate a clock or pendulum or other mechanism to be started. The oscillating device can be carried by the rotary member. However, to simplify the construction of the motor, it is generally preferred to attach the oscillating device to the stationary member.
The motor, object of the invention, can be constructed so as to start automatically, if it is provided with a rotor having a sufficiently low inertia, special measures being taken, if necessary, to avoid starting in the wrong direction. . As a variant, a device may be provided for starting the engine in the required direction of rotation.
The nature of the invention and its secondary characteristics as well as its embodiment will be readily understood by reference to the following description of a number of examples of electric motors established according to the following. invention and with reference to the accompanying drawings;
Fig. 1 is a view of an AC motor constructed in accordance with the invention.
Fig. 2 is a partial end view of the motor shown in FIG. 1.
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Fig. 3 is a partial sectional view on a larger scale taken along line 3-3 of FIG. 1.
Fig. 4 is a partial view taken perpendicular to FIG. 1 and showing the control lever of the starting mechanism.
- Fig. 5 is a view similar to, FIG. 1 and representing a motor modified to be able to operate on direct current.
Fig. 6 shows in elevation on a larger scale a variant of the rotor.
Fig. 7 shows in perspective a modified assembly of the rotor and of the oscillating device in which the corrugated magnetic path is formed by magnetic elements carried by the oscillating device.
Fig. 8 is a perspective view of another assembly according to the invention, in which the oscillating device is in the form of a balanced reed.
Fig. 9 is a schematic view showing a special form of winding suitable for an alternating electromagnet used to actuate the oscillating device of a motor according to the invention and intended to absorb a very low current from a high voltage source such as a distribution line.
Fig. 10 is a schematic view of a motor according to the invention using an oscillating device controlled by electrostatic means.
Fig. 11 shows an example of a single-phase motor with a phase shifter in accordance with the invention.
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Fig. 12 is an enlarged view of a variant of a motor rotor which is to rotate in one direction.
The motor shown in figs. 1 to 4 is part of a synchronous electric clock or pendulum comprising main flanges 1 which carry a suitable gear train (not shown) intended to actuate the hands of the clock or pendulum from the axis of electric motor control 2,
An iron yoke 4, fixed to one of the flanges 1 for example by means of screws 3, is also subject to a magnetic core 5 on which is mounted a magnetic coil 6 intended to be supplied by current coming from of an alternating current line. The yoke 4 has a shape such that it constitutes an air gap between a pair of pole pieces 7 which are thus magnetized in the opposite direction during each variation of the current flowing through the coil 6.
The yoke 4 carries a vibrating reed 8 (made of steel or any other suitable elastic material) which is fixed by one of its ends to the yoke and by its free end, to a magnetic bar 9 such that the reed 8 and the magnet 9 form a device intended to oscillate at a natural frequency equal or approximately equal to the frequency of the alternating current of the line. One end of the magnet 9 is located in the air gap between the pole pieces 7 as shown and so that it moves alternately towards each pole piece as the reed 8 vibrates.
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As follows from the above description, the reed 8 and the magnet 9 are intended to vibrate at a frequency equal to that of the AC line due to the attraction. alternating tion and repulsion of the pole pieces 7. In order to facilitate an exact adjustment of the natural frequency of vibration of the reed and the magnet to adapt it to the frequency of the line, a tuning collar 10 is mounted on the magnet 9 in such a way that it can be fixed to this magnet, so as to vary the resonant frequency. of the mechanical system. The tuning collar 10 is constructed in such a way that it can be securely immobilized in the adjustment position by means of a set screw 11.
The free end of the magnet 9 carries a pair of pole pieces 12 which extend towards the periphery of a rotor 13 and almost reach it. These pole pieces 12 have the shape of an iron disc or of a wheel with an iron rim fixed on the axis 2. This wheel or this disc is obtained by stamping or in any other way and carries radial undulations such as that its peripheral edge has a sinusoidal shape and constitutes a corrugated magnetic path 14 located in front of the pole pieces 12.
The two pole pieces 12 are spaced a distance equal to a whole multiple of the pitch of the corrugations formed on the edge of the wheel or disc and are located very close to this edge but without touching it, so that there is a very small air gap between each pole piece and the edge of the wheel or disc. The magnetic attraction between the pole pieces 12 and the rotor 13 tends to guide the pole pieces along the corrugated edge 14 of the rotor, such that the magnet 9 and the reed 8 receive a
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oscillating movement if the rotor 13 is rotated. Although the motor shown in figs 1 to 4 has two pole pieces 12, it is not essential to provide this number of pieces.
Indeed, the magnet 9 may have only a single pole piece 12 or it can have three of several pole pieces spaced by distances equal to integer multiples of the pitch of the corrugations formed by the corrugated edge of the rotor. .
The motor shown in figs. 1 to 4 is provided with a starting device comprising a return balance 15 carrying a control lever 16 intended to be lifted by train to come to occupy the position shown in phantom in FIG. 4, then to fall back into the position shown in solid lines where it is held by a resilient stop plate 17 intended to hold it by friction in order to prevent it from any accidental movement.
The return balance 15 carries a spring made of thin metal wire 18 bent at right angles (as shown) and intended to cooperate with the edge of the rotor 13 when the arm 16 is brought into the position shown in phantom.
When the arm 16 is released, after having thus brought it to the position shown in phantom, the return balance 15 is rotated clockwise (see fig. 4) by means of the weight that the arm represents such that the wire spring 18 imparts a partial rotation to the totor 13 to start it. The wire spring 18 is arranged such that it is out of contact with the rotor when the arm 16 occupies the position shown in solid lines in FIG. 4 and in which therefore it does not interfere with the movement of the rotor during
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its normal movement.
When we pass the current of the line, the reed
8 and magnet 9 vibrate at the frequency of the AC line due to the alternating attraction and repulsion of the pole pieces 7. Obviously there is a certain synchronous speed for the rotor. 13 (depending on the frequency of vibration of the reed and the angular pitch of the corrugations in the edge of the rotor) such that the polar parts 12 will follow the corrugated path 14 formed by the edge of the rotor 13 along which they are guided by the magnetic attraction prevailing between the pole pieces 12 and the wavy edge of the rotor 3. The starter device is intended to initially rotate the rotor at a speed approximately equal to or slightly greater than the synchronous speed.
The rotor 13 is then allowed to rotate at this speed by the action of the pole pieces 12 so that it rotates synchronously and with sufficient force to actuate the gear train and operate the hands of the clock or pendulum. By providing a large number of corrugations on the corrugated magnetic path, it is possible to give a reduced speed to the rotor. For example, a rotor speed of 60 revolutions per minute can be achieved in a motor supplied with alternating current at 50 periods per second by providing 50 double corrugations on the periphery of the rotor.
In the construction shown in figs. 1 to 4, the bar-shaped magnet 9 constitutes the magnetic element by means of which the oscillating device is coupled.
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to the rotor and thus forms the magnetised armature by which the oscillating device is actuated by the alternating current magnet 4. However, it is possible to use an armature independently of the magnet 9 to cooperate with the magnet 4, and this frame may or may not be magnetized.
The corrugated magnetic path has by its very nature a smooth, continuous guiding effect distinct from that of a series of violent pulses. To take full advantage of this and obtain maximum efficiency, the motor must be designed to rotate the length of the air gap between the oscillating device and the rotor with a variation as small as that which is achievable by taking into account manufacturing costs.
One of the advantages of the invention, however, is that small errors. or irregularities in the shape of the magnetic path are easily admitted and it is not necessary to work with the precise tolerances required by mechanics when moving parts are in frictional contact with each other. Further, the oscillatory motion is converted to rotary motion without the frictional losses which are inseparable from mechanisms having movable parts in frictional contact with each other. This makes it possible to realize an efficient motor having a very low power.
For example a power consumption of the order of 2 gr. cm. per second which is sufficient to drive a gear train can be obtained with an electric current consumption of the order of 0.002 volt-amps. An efficiency
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20% was obtained in a motor having a current consumption (applied to the excitation coil) of 0.00155 volt.-amps.
To avoid the difficulties of manufacturing a coil 6 having such a reduced current consumption and having to be connected directly to an ordinary distribution line, the coil can be connected to this line by means of a capacitor mounted in series which reduces the voltage passing through the coil to a very small value. For example, a 1,700-turn coil with a resistance of 48 ohms can be connected to a 230-volt line at 50 periods by a 0.05 microfarad capacitor so as to obtain a voltage of 0.3 volts in the coil and a current of 0.0045 amperes giving 7.7 ampere-turns.
It will be noted that the motor shown in FIGS. 1 to 4 is arranged so that the magnetic attraction exerted between the magnetic element 12 on the oscillating device and the magnetic element 14 which cooperates with it on the rotor tends to lift the rotor and thus supports all or part of his weight. The rotor is thus magnetically suspended and. we see that a real economy. Power loss due to bearing friction can be achieved by adjusting the mechanism so that all or part of the weight of the rotor is supported in this way.
A motor produced in accordance with the invention and in which the rotor is magnetically suspended may include an oscillating device having a power less than that which would be necessary to actuate the rotor if its weight were entirely supported by its bearings. '
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In fig. 9 is shown a form of excitation winding applicable for direct mounting to the supply line which can be used in accordance with the invention. The manufacturing process for this winding is as follows: Two strips of strip 19 and 20 separated by an insulating material such as paper are wound on the spool for about 100 turns.
One end of the strip is released at one of the terminals and the opposite end of the other strip at the other terminal, so that the assembly forms a capacitor in which the charge current flows. in the same direction around the two coils formed by the two bandas. The coil thus forms a magnetic coil which can absorb a main current of about 0.1 ampere and have a magnetizing power of about 10 ampere-turns.
In fig. 10 of the drawing is shown another variant in which the electromagnetic system vibrating the reed is omitted and the reed is actuated by electrostatic forces. In this variant, the reed is secured by its fixed end to a suitable part of the support frame of the motor and carries a certain number of movable electrodes (represented in the drawing by the armature 21 of the capacitor) which cooperate with a a number of fixed electrodes (represented by the armature 22 of the condenser) and arranged such that the electrostatic capacity between the two series of electrodes varies when the reed vibrates. Fixed and movable electrodes are connected to opposite terminals of an AC line.
Fixed electrodes can alternate with moving electrodes
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and can be arranged in two rows, so as to form two capacitors, one of which increases in capacity when the movable electrodes move in the direction of one of the rows of fixed electrodes during a half-period of the vibratory movement. of the reed while the other increases in capacitance as the moving electrodes move towards the other row of electrodes during the other half period. This arrangement allows the reed to receive two pulses during each complete period of its movement and therefore to vibrate at the frequency of the AC line.
If the electrodes are arranged so as to form a single capacitor, the capacity of which is maximum in one of the extreme positions of the reed. and at least in the other position, the reed will receive only one pulse during each complete period of its motion and should therefore have a resonant frequency approximately equal to twice the frequency of the current. of the line, since the capacitor will supply two pulses during each current supply period. ,
In fig. 5 is shown a motor similar in general to that shown in figures 1 to 4 intended to be actuated directly by a source of direct current, for example a battery 230.
The excitation coil. 6 is connected to this current source 230 by a switch comprising an adjustable contact screw 240 carried by an insulating support 250 provided for this purpose on the fixed frame 1.
This screw is extended through a hole made in the cylinder head 4 towards a corresponding contact pad. 260 provided on reed 8. Contact screw 240 is adjusted
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such that the system works like an electric ringing shaker to produce vibrations of reed 8 and magnet 9. The vibratory motion of the reed is converted into a rotary motion of the rotor 13 as described in Fig. 1.
The corrugated magnetic path 14 formed on the edge of the rotor 13 (as shown in Figs. 1, 2 and 5) has the shape of an approximately sine wave corresponding to a predetermined vibration amplitude of the reed 8 and of the magnet 9. Any deviation of the amplitude of the oscillating device from that for which the path is intended must consequently produce variations in the length of the air gap between each pole piece 12 and the edge of the rotor.
If the vibration amplitude increases excessively, for example due to the passage of an excessive voltage current, the rotor may be pulled out of the way and the motor may stop. Fig. 6 shows an example of a rotor having a corrugated magnetic path provided with extensions intended to allow the oscillating device to vibrate with increased amplitude without breaking the magnetic coupling between the corrugated path and the magnetic element (s) which are guided along this path .
The rotor shown in fig. 6 comprises an iron disc having a thickness significantly greater than. the maximum vibration amplitude of the oscillating device with which it cooperates. The corrugated magnetic path is obtained here by milling grooves transversely to the edge of the disc and parallel to its axis. These grooves are regularly spaced on the periphery of the disc and are provided alternately on the
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opposite faces of the disc, each groove extending mid-length over the edge of the disc and terminating in a wedge.
The area between the ends of these grooves forms the corrugated magnetic path 14 corresponding to that bearing the same reference numbers in FIGS. 1 and 5 while. the areas included between adjacent grooves on the same side of the disc form extensions 14a connected to the corrugated path 14 at the tops of the waves. When the oscillating device vibrates with an amplitude greater than that of. wavy path 14, the pole face or faces of the magnetic element or elements carried by the oscillating device move along the extensions 14a at each end of their movement. vibratory.
A substantially constant air gap is thus maintained between the magnetic path on the rotor and or the pole faces of the corresponding magnetic element or elements on the oscillating device.
The rotor shown in fig. 6 may be a disc having a cylindrical outer surface, but in this case there will be a variation in the length of the air gap between the pole piece 12 and the rotor due to the movement of the pole piece. 12 which follows a curved path. T o obtain a more constant air gap between the pole piece 12 and the rotor, it is advantageous to provide for the rotor a disc whose outer surface is curved in the direction of the axis of the disc (as shown), so as to approximate closer to the wavy path in which the pole piece moves while the reed vibrates.
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In the constructions described, the oscillating device carries a magnetic element having one or more pole faces which are guided along an endless corrugated magnetic path provided on the rotor. The same result can however be obtained by providing on the rotor one or more pole faces guided along a magnetic path formed on the oscillating member. Fig. 7 shows an embodiment of a motor of this type.
In the example shown here, the rotor 13 consists of a disc made of a non-magnetic and preferably non-conductive finish (for example a transparent plastic material) to which are fixed magnetized pins 23 distributed regularly. on the periphery of the disc, each pin being fixed to the disc parallel to the axis of the control shaft 2 and extending at its two ends from the opposite faces of the disc.
The reed 8 shown in FIG. 7 is carried by a frame or fixed support 24 so as to vibrate in a plane normal to the axis of the rotor 13. At its free end, it carries a horseshoe magnet 25 placed so that the edge of the rotor 13 is aligned. extends into the air gap between two opposite poles 26 of the magnet. The magnet 25 cooperates with an electromagnetic system (not shown) by means of which the reed 8 and the magnet 25 are put into vibration. This system can operate on the same principle as that used in the construction described with regard to figs. 1 to 4 or 5.
Each of the poles 26 of the magnet 25 has a pole piece extension in the form of a corrugated path 14.
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along which the pins 23 are guided when the disc 13 rotates and the magnet 25 vibrates. The length of the pins 23 is slightly less than that of the air gap between the extensions of the pole pieces which form the corrugated paths on the two poles 26 of the magnet, so that each pin moves freely between the extensions of the pole pieces which form the wavy paths and that there is a small air gap between the ends of the pin and the extensions of the pole pieces. Note that the corrugated path 14 shown in FIG. 7 is not endless as it is in figs. 1 and 2.
It extends over a distance precisely equal to two full wavelengths and ends abruptly at both ends. However, the action of this path is continuous because the pins 23 move successively in its area and there are always two pins 23 which are guided along the path 14.
The construction is such that each pin 23 moves in the area of the magnetic path 14 just as another pin leaves it, so that the force of attraction between the magnetic path and the pin 23 leaving it (which pro- due to a torque which tends to oppose the rotation of the rotor) is counterbalanced by the force of attraction between the magnetic path and the pin 23 which enters it.
The rotor 13 shown in pin 7 is thus coupled to the oscillating device in a manner substantially similar to that of which the rotors 13 of the constructions shown in FIGS. 1 to 5 are coupled to the oscillating devices, shown in these figures, and this rotor operates on the same principle. The wavy path 14 shown in fig 7 is
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provided with extensions 14a similar to those described with reference to FIG. 6 and serving the same purpose.
In fig. 8 is shown another embodiment of the invention in which the corrugated magnetic path 14 is provided on a rotor 13 which cooperates with a magnet 27 being part of an oscillating device actuated by an alternating current electromagnet 28. In this construction, the rotor is in the form of a spoked wheel which may be stamped sheet metal. The wheel has a zig-zag edge forming the corrugated path 14 and is provided with radially extending extensions 14a of the corrugated path, those on the inside serving as spokes to carry the edge from the hub or hub. the central part of the wheel.
The magnet 27 of the oscillating device, shown in FIG. 8, has the shape of a horseshoe whose poles 29 facing inward are situated on the opposite faces of the rotor 13 and without touching it reach the corrugated path 14. This magnet is arranged so as to oscillate in the rotor. plane of the rotor under the control of a reed 8 by means of which the magnet is carried by a fixed support member 30 placed between the arms of the magnet in the center or near the granite center of the oscillating system. The electromagnet 28 is supported in a fixed position and is provided with poles 31 located near the poles 29 of the magnet 27 so that the magnet 27 can oscillate when the excitation coil 6 of the magnet 28 is supplied by an alternating current of suitable frequency.
If the magnet 27 is arranged so as to vibrate on either side of the magnet 28 (as shown), the. current line frequency
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AC should be double the natural oscillation frequency of magnet 27 and reed 8, Au. during operation of the engine shown in fig. 8, pole pieces 29 'follow the wavy path
14 when the magnet 27 oscillates and the rotor 13 rotates. The oscillating movement of the magnet 27 is then converted into a rotation of the rotor 13, exactly on the same principle as for the motors shown in FIGS. 1 to 5.
The extensions 14a of the corrugated path allow the magnet 27 to oscillate with increased amplitude without the need to increase the length of the air gaps between the pole faces 29 and the rotor 13.
The arrangement of the oscillating device included in the construction of FIG. 8 is such that the oscillating movement obtained is an oscillating movement approximately around an axis passing through the fixed support 30 to which the oscillating device is attached.
The device is therefore independent of. variations in the angular position of the mechanism and it is more resistant to shocks than those used in the motors shown in FIGS. 1 to 4 and 5, since the oscillating movement is substantially unaffected by inertial forces due to the translational movement of the prie mechanism as a whole.
A polyphase motor or a single-phase motor with a phase shifter according to the invention can be constructed by producing two or more oscillating devices which must operate in phase shift determined in advance and cooperate with a single rotor and arranged in spaced positions. the
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EMI18.1
corrugated magnetic path C011ÎOriafïle.ni au ... SC8, cgo dos phases between the various oscillating devices. An example of a single-phase motor with dessleur cie chase according to the invention is shown in FIG. 11.
In this construction, a cylinder head 4 is used carrying an excitation coil 6 similar to
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that described on the fius. 1 to <;; ais comprising two a.ncl> .ez .; ù each of which carries a magnet 9 acting in a separate air gap between a separate pair of pole pieces 2. provided for this purpose
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dan. "1> 1 c.a7¯a; ::: c ,. One of Pi8c" s p 0 1. É> ll J (J.
S 7 cooperating fl V 2 one of the magnets ;: '! 9 is surrounded by a ring or a copper disc 32 in such a way that the well known effect of pole absorption occurs which results in a phase decay between the vibratory movements of the two reeds and the magnet 9. The pole pieces 12 placed on the magnets 9 are distributed on the corrugated path 14 of the rotor 13 with which they cooperate at a certain distance chosen so as to adapt to the phase shift between the vibratory movements.
If the excitation coil 6. is supplied with an alternating current maintained at exactly the correct frequency the two reeds 8 will vibrate with a phase shift corresponding to the difference between their relative positions on the corrugated path of the rotor. 13. The two reeds will therefore cooperate to actuate the rotor 13. A polyphase motor or a single-phase motor with phase shifter in accordance with the invention offers the special advantage of being able to be made self-starting and will operate in one direction of rotation. ,
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In fig. 12 is shown partially, and on a greatly enlarged scale, the rotor used in the construction described in FIG. 8.
This view shows a portion of the corrugated path 14 with its extensions 14a. When the oscillating device vibrates and the rotor turns, the polar parts 29 ('ig. 8) which are on the oscillating device are guided along the corrugated path in the direction indicated by the figures. arrows drawn in fig. 12.
It can be seen, clearly from this figure, the chipped extensions 14a of the magnetic path allow the oscillating device to vibrate with an increased amplitude without breaking the magnetic coupling existing between the oscillating device and the rotor, since the pole pieces on the oscillating device can move on each extension 14a by a variable distance corresponding to a variable amplitude of the oscillation. After the oscillating device has reached the apex of its oscillating motion in either direction and returns to its mid position, the pole piece returns along the extension 14a to the corrugated path 14.
As can easily be seen in fig. 12, the magnetic path branches off at the meeting point between each of the extensions 14a and the corrugated part 14 of the path, so that the pole piece provided on the oscillating member can move in either direction. on the wavy path when it returns to this path from, from one of the extensions 14a. If this bifurcation is symmetrical; the motor will operate in one direction of rotation as well as in the other.
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The live force of the rotor or of the controlled mechanism can be used to ensure the continuity of rotation of the motor in the same direction each time the pole piece provided on the oscillating device returns to the corrugated path 14: from its extension. 14a so that once the motor has been started in one direction or the other, it will continue to rotate in the same direction. In some cases, however, it may be appropriate to tilt the rotor so that it rotates in only one direction, thus eliminating the risk of accidental reversal of the direction of rotation of the motor. This is of particular importance for an engine having a rotor whose inertia is low enough for it to start automatically.
A simple and effective method of tilting the rotor for this purpose consists in modifying the shape of the meeting points between the corrugated path 14 and the extensions 14a so that the bifurcation is sissymmetric and able to bend the pole piece of the oscillating device in the direction. proper direction to turn the motor in one direction.
This is shown in fig. 12 by phantom lines 33 which show how the shape of the magnetic path is changed at the meeting points, so. tilting the rotor so that it turns anti-clockwise as shown in fig. 12. It can be seen that the meeting points between the corrugated path 14 and the extensions indicated by the chain lines are dissymmetrical and are intended to bend the pole piece on the oscillating device, in such a way that it is aligned.
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moves in the directions indicated by the arrows and causes the rotor to turn counterclockwise.
A self-starting motor can be constructed with an inclined rotor as described above and in such a way that the motor will always start in the same direction of rotation and not rotate in the opposite direction.
An engine constructed according to the data of the invention is capable of functioning in the manner of an escapement in which the vibrations or oscillations of the vibrating or oscillating organ are maintained by the rotation of the rotor and regulate the speed of rotation. of it. This property of the motor can be used in an electric synchronous clock or pendulum or any other synchronous movement to allow the clock or movement to operate under the action of a spring or a control weight in the case an interruption occurring in the supply current.
The invention also relates to a synchronous movement and a synchronous electric clock mechanism in which a motor comprising a vibrating or oscillating member and a rotor intended to operate, as has been described above. above, alternately serves either to actuate the clock mechanism from alternating current lines or to regulate the movements of the clock mechanism when the clock is actuated by means of a spring or a weight . at
It is not necessary for the magnetic element carried by the vibrating or oscillating member to be a permanent magnet.
The element or elements forming the magnetic path may be permanently magnetized or the power supply may be induced by a permanent magnet or by a magnetic coil arranged in any suitable manner. In addition, the vibratory or oscillating element does not need to be a reed; it can be for example a pendulum.
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Magnetic elements of the motor which are not permanently magnetized are preferably made of a low magnetic loss alloy. Wherever in the text, and for the sake of simplicity, the word "iron" has been used, it is also possible to substitute any suitable material, preferably low magnetic loss alloys known under the trademark of " Mumetal ".
CLAIMS
1. Electric motor comprising a pair of members able to rotate relative to each other, an electrically actuated oscillating or vibratory device, such as a reed attached to one of said members, an element or magnetic system fixed to the oscillating device and a magnetic element or system cooperating with this device and being fixed to the other element, one of the magnetic elements or systems having the form of a corrugated magnetic path along which the other element or The system is guided by magnetic forces in order to convert the movement of the oscillating device into a relative rotational movement of the organs.