Électroaimant, applicable notamment aux installations téléphoniques. Avec les électroaimants des types connus, notamment ceux communément utilisés dans la technique des courants faibles, téléphone, transmission d'ordres ou de renseignements à distance, il n'est guère possible d'obtenir de l'armature mobile pivotante un mouvement qui présente à la fois les caractéristiques d'une grande course et d'un couple actif élevé au début et à la fin de la course.
Les électroaimants à armature pivotante non collante en position attirée, c'est-à-dire avec entrefers délimités par des surfaces sen siblement concentriques à l'axe de rotation de l'armature, permettent une course relative ment grande de l'armature, mais donnent un couple qui est maximum au début de la course, et allant en diminuant pour devenir minimum ou nul à la fin de la course.
Les électroaimants à armature pivotante et col lante en position attirée, c'est-à-dire avec en- trefers délimités par des surfaces sensible ment radiales par rapport à l'axe de rotation de l'armature, ne donnent qu'une course an gulaire de l'armature relativement petite, et développent un couple qui est minimum au début de la course, puis augmente progressi vement pour devenir maximum à la fin de la course.
L'objet de la présente invention est un électroaimant qui réunit les avantages des deux types précités sans en avoir les incon vénients. Ce nouvel électroaimant à armature pivotante possède une armature mobile sépa rée du stator par au moins deux entrefers, et ce, d'une part, par un entrefer à réluctance sensiblement constante pour toute position de l'armature mobile, cet entrefer étant limité par deux surfaces sensiblement concentriques à l'axe de rotation de l'armature et de rayon de courbure relativement faible, et, d'autre part, par un entrefer composé de deux zones, l'une délimitée par deux surfaces sensible ment concentriques à l'axe de rotation de l'armature et de rayon de courbure relative ment grand,
l'autre délimitée par deux sur faces planes sensiblement radiales par rapport à l'axe de rotation de l'armature, la réluc tance de cet entrefer variant très rapidement au début de la course et très rapidement à la fin de la course, en sorte que le flux magné tique engendré lors de l'excitation de l'électro aimant produise sur l'armature un couple ac tif maximum au début de la course, l'action de la première zone du second entrefer étant alors prépondérante, puis décroissant, mini mum vers le milieu de la course, puis crois sant et de nouveau élevé en fin de course, l'action de la deuxième zone devenant alors prépondérante.
L'on comprendra mieux en quoi consiste l'invention en se reportant à la description qui va suivre et aux dessins ci-annexés, don nés à titre d'exemples non limitatifs.
La fig. 1 montre une première forme d'exécution de l'objet de l'invention constituée par un électroaimant simple.
La fig. 2 montre une variante d'exécu tion dans laquelle il est fait usage d'un sta tor constitué par deux noyaux en forme de<B>U.</B>
La fig. 3 montre une variante d'exécution dans laquelle le stator est constitué par un noyaux en forme de E couché.
La fig. 4 montre une variante d'exécution dans laquelle l'électroaimant est polarisé. La fig. 5 montre un diagramme schéma tique de fonctionnement de l'électroaimant suivant la fig. 1.
Les fi-. 6 et 7 montrent des détails d'exé cution de l'armature mobile de l'électro aimant suivant la fi g. 1.
Les fig. 8, 9 et 10 indiquent des schémas électriques d'application des électroaimants des fig. 1, 2 et 4 au domaine de la téléphonie.
L'électroaimant représenté à, la fig. 1 comporte un stator 1 en forme de<B>U</B> sur le quel sont disposées deux bobines d'excitation 2 et 3, et une armature mobile 4, pivotant autour de l'axe 5. Un ressort représenté schématiquement en 6 tend à maintenir l'ar mature dans la position représentée au des sin.
L'armature mobile 4 est séparée du stator 1 par deux entrefers 7 et 8. L'entrefer de gauche. 7 est délimité par deux surfaces cy lindriques 9 et 10, concentriques à l'axe 5. De ce fait, la longueur de cet entrefer est sen- siblement la même en tout point et, comme la surface mobile 10 comporte un arc plus grand que la surface fixe 9, la longueur de l'entrefer reste la même quelle que soit la po sition de l'armature.
La réluctance de cet en- trefer peut être considérée comme constante et peut par construction être très réduite, ce qui est très favorable pour obtenir un flux déjà élevé au début de la course de l'arma ture, .soit en position de repos de celle-ci, et un couple actif élevé au démarrage.
L'entrefer de droite 8 est composée de deux zones (voir en fig. 3, où l'entrefer de droite est représenté en position attirée), dont l'une, 11, est délimitée par deux surfaces cy lindriques 12 et 13 concentriques à l'axe 5 et l'autre, 14, est délimitée par deux surfaces planes 15 et 16 sensiblement radiales par rap port à l'axe 5. Les deux surfaces arquées 12 et 13, de rayon de courbure plus grand que celui des surfaces 9 et 10, viennent entière ment en regard l'une de l'autre en position attirée (fig. 3), tandis que la surface mobile 13 se retire presque entièrement de devant la surface fixe 12 en position de repos (fig. 1).
La réluctance de la zone 11 de l'entrefer 8 varie donc dans de grandes limites à peu près proportionnellement au déplacement angu laire de l'armature. Les deux surfaces planes 15 et 16 sont très prés l'une de l'autre en po sition attirée (fig. 3), tandis qu'elles sont très éloignées en position de repos (fig. 1). La réluctance de la zone 14 de l'entrefer 8 varie ainsi dans de très grandes limites, mais, tandis qu'elle est. au repos de l'armature, beaucoup plus grande que celle de la zone 11, elle est, en position attirée, très faible et peut devenir plus petite que celle de la zone 11, sa valeur n'étant limitée que par la hauteur de la tête du rivet 17 faisant saillie sous l'ap pendice 18 de l'armature 4.
Ce rivet, en ma tière non magnétique, a pour effet d'éviter le collage franc de l'armature sur la partie fixe 15.
En se reportant à la fig. 5, qui est un diagramme schématique représentant la va riation du couple C en fonction du déplace ment angulaire a de l'armature lorsque les bobines 2 et 3 sont parcourues par du courant électrique, on comprendra mieux l'influence relative des deux zones 11 et 14 de l'entrefer de droite 8. La courbe en traits interrompus 19 représente la participation de la zone 11: elle part d'un maximum CI en position de re pos de l'armature (a = o), décroît au fur et à mesure que l'armature avance, pour tomber à zéro ou presque en position attirée de l'ar mature.
La courbe en traits mixtes 20 repré sente la participation de la zone 14: elle part de zéro ou presque en position de repos de l'armature, croît au fur et à mesure que l'ar mature avance, pour atteindre sa valeur maximum C3 en position attirée (a = al). La courbe en trait plein 21 représente le couple actif total que l'on pourrait mesurer sur l'ar mature 4 en supprimant le ressort antago niste 6. Elle résulte de la combinaison des courbes 19 et 20: partant de la valeur maxi mum C, au début de la course, elle décroît, passe par un minimum C2, entre le milieu et la fin de la course, et croît de nouveau pour atteindre la valeur élevée C3 en fin de course.
La fig. 6 se rapporte à un exemple d'exé cution dans lequel l'armature 4 est constituée par un empilage de tôles assemblées par les rivets 22, le découpage des tôles donnant d'emblée l'appendice 18 qui fait ainsi corps avec le reste de l'armature, tandis que dans la fig. 7, l'armature est constituée d'un corps principal 23 en tôles assemblées par les rivets 22, et d'une plaquette en fer 24, fixée par derrière au corps 23 par les mêmes rivets, et dont un prolongement extérieur forme l'ap pendice 18.
Dans l'exemple d'exécution représenté à la fig. 2, le stator est constitué par deux noyaux semblables 1 et l' juxtaposés l'un à l'autre, de façon à avoir deux jambes. cen trales 25 et 25' parallèles et à faible distance l'une de l'autre et deux jambes extérieures 26 et 26' portant les bobines d'excitation 3 et 2. L'armature, d'un type semblable à celui de la fig. 1, a été prolongée à gauche par une partie symétrique à celle de droite par rap port à un plan vertical et perpendiculaire au plan de la figure.
L'armature double ainsi constituée est séparée du noyau fixe 1 par l'entrefer à réluctance constante 7 et par l'en- trefer à réluctance variable 8, et du noyau 1' par les entrefers correspondants 7' et 8'. Dans ce cas, les deux bobines 2 et 3 doivent être excitées séparément et successivement, chaque circuit magnétique travaillant pour son compte et étant indépendant de l'autre en rai son de la séparation 27, mais agissant sur la même armature. Celle-ci basculera soit à gau che, soit à droite suivant que la bobine 2 ou la bobine 3 est alimentée en courant électri que.
Il est clair que le couple actif appliqué à l'armature lors de l'excitation de l'un quel conque des deux noyaux jouit des mêmes pro priétés que celui dont on a parlé précédem ment à l'occasion des fig. 1 et 5.
L'électroaimant représenté à la fig. 3 est analogue à celui de la fig. 2 et en diffère seulement par le fait que les deux jambes centrales 25 et 25' sont réunies en une seule, 25". Le stator possède alors trois jambes et a la forme d'un E couché. L'armature mobile en est séparée par un entrefer à réluctance constante 7 et deux entrefers à réluctance va riable 8 et 8'. La construction de cet électro aimant à armature basculante est plus sim ple que celle de l'électroaimant de la fig. 2 et son fonctionnement est semblable.
L'électroaimant représenté à la fig. 4 cor respond à celui de la fig. 3 dans lequel la jambe centrale 25" a été remplacée par un aimant permanent fixe 28. L'armature mo bile est alors polarisée en permanence et l'en semble fonctionne comme électroaimant pola risé. Les deux bobines d'excitation 2 et 3 peuvent être connectées en série ou en paral lèle et être simultanément parcourues par du courant continu, de telle façon que le flux produit par l'une des bobines s'ajoute au flux créé par l'aimant permanent et le flux produit par l'autre bobine s'en retranche.
L'armature basculera donc à gauche ou à droite suivant le sens de circulation du cou rant.
Les électroaimants décrits ci-dessus s'ap pliquent particulièrement bien à la com mande de dispositifs ou de mécanismes tels que ceux que l'on rencontre dans la technique des courants faibles, téléphone, transmission d'ordres ou de renseignements, etc. Des exemples d'application de ces électroaimants au cas des indicateurs de taxes sur un raccor dement téléphonique seront décrits ci-après en regard des fig. 8, 9 et 10.
La fig. 8 représente un schéma partiel d'indicateur de taxes téléphoniques compor tant un électroaimant du type représenté à la fig. 1. Le poste d'abonné 29 est relié au cen tral téléphonique par les fils de ligne 30 et 31. Le conducteur d'entrée à la bobine 2 et le conducteur de sortie de la bobine 3 sont respectivement reliés aux fils de ligne 30 et 31 par l'intermédiaire des condensateurs 32 et 33, tandis que le conducteur de sortie de la bobine 2 et le conducteur d'entrée à la bobine 3 sont reliés ensemble et à une prise de terre 34.
Des impulsions de courant de comptage émises d'une façon connue en un point de rac cordement téléphonique non représenté au dessin, par exemple au central, peuvent. alors exciter simultanément les deux bobines 2 et 3 et créer un flux unique qui provoque l'attrac tion de l'armature mobile 4 comme déjà dé crit. L'armature mobile agit alors sur un mé canisme non représenté au dessin, dont la fonction est d'indiquer le coût des communi cations téléphoniques demandées par le poste 29.
Le schéma, de la fig. 8 est considérable ment plus simple que ceux communément em ployés dans ce genre d'appareils, et qui com portent généralement un premier pont symé trique avec deux condensateurs et deux selfs couplées magnétiquement, de façon à obtenir un point milieu électrique entre les deux fils de ligne, l'électroaimant ou les électroaimants de l'indicateur de taxes étant connectés entre ce point milieu et la prise de terre.
Des es sais ont montré que le schéma. simplifié de la fig. 8 n'est applicable que grâce aux pro priétés remarquablement avantageuses de l'électroaimant faisant l'objet de la présente invention, et en particulier de la grande course et du couple élevé appliqué à l'arma ture pour un courant d'excitation relative- ment faible traversant les bobines 2 et 3. La légèreté de l'armature permet à cette dernière de suivre la cadence élevée de la transmission des impulsions de courant de comptage jus qu'à une cadence de 14 à 16 impulsions par seconde.
Pour éviter la vibration de l'arma ture sous l'effet de la pulsation du courant alternatif à 50 périodes par secondes dont sont constituées ces impulsions, il peut être utile de pourvoir l'extrémité polaire du cir cuit magnétique 1 qui est en regard de l'ap pendice 18 d'une bague fermée bonne conduc- triee de l'électricité et qui embrasse une par tie seulement du flux actif.
La fig. 9 représente un schéma partiel d'indicateur de taxes téléphoniques compor tant un électroaimant du type représenté à la fig. 2. En série avec la bobine 2 est branché un élément redresseur 35 et en série avec la bobine 3 un élément redresseur 36, inversé par rapport au redresseur 35 et les deux groupes ainsi formés sont connectés en paral lèle entre eux et insérés en série dans le fil de ligne 30 du raccordement téléphonique aboutissant au poste d'abonné 29.
Seul un courant du sens représenté par la flèche peut circuler dans la bobine 2, le redresseur 35 s'opposant au passage du courant dans le sens inverse, alors que ce courant inverse peut agir sur la bobine 3 seulement, en raison du re dresseur 36. Le courant continu nécessaire à l'établissement de la, communication et à la transmission de la parole excite donc soit le noyau l', soit le noyau 1 suivant qu'il circule dans un sens ou dans l'autre et fait basculer l'armature soit à gauche, soit à droite. Une succession d'inversions dans le sens de circu lation du courant continu, opérée soit au cen tral, soit en un point quelconque du raccorde ment téléphonique aura pour effet de faire basculer l'armature alternativement à gauche et à droite.
Un mécanisme, non représenté au dessin, peut, d'une part, indiquer le sens de circulation du courant continu et, d'autre part, indiquer le nombre d'inversions succes sives de la polarité de ce courant. Un conden sateur 37 connecté en parallèle aux bornes extrêmes de l'indicateur de taxes permet le passage intégral et sans déformation de la composante alternative du courant modulé par le microphone.
La fig. 10 représente un schéma partiel d'indicateur de taxes téléphoniques compor tant un électroaimant du type représenté à la fig. 4. Les deux bobines 2 et 3 sont reliées en série comme décrit plus haut à l'occasion de la fig. 4 et placées en série dans l'un des fils de ligne 30, 31 du raccordement télépho nique du poste 29. Comme précédemment un .condensateur 37 laisse passer sans déforma tion la composante alternative du courant modulé par le microphone, tandis que l'arma ture 4 basculera à gauche ou à droite suivant le sens de circulation du courant continu por teur.
Un mécanisme, actionné par l'armature mobile 4 indique le nombre d'inversions de sens de circulation du courant continu et par là le nombre ou le coût des communications demandées par le poste 29 et ayant effecti vement été établies.