Dispositif électromoteur.
La présente invention concerne un dispo sitif électromoteur, à carcasse magnétique pour engendrer un flux magnétique variable et à organe mobile pouvant tourner par rapport à cette carcasse magnétique dans ledit flux magnétique et sous l'influence de celui ci, dispositif tel qu'on en rencontre par exem- ple dans des instruments de mesure du type à induction.
Les instruments de mesure à induction, tels que les watt-heures-mètres, comportent, en effet, une carcasse magnétique pour produire un champ magnétique de commande dans lequel est placé de façon à pouvoir tourner un disque ou organe électro-conducteur.
II est bien connu que la précision de ces instruments sous conditions normales a été dé- veloppée à un haut degré, mais dans les conditions de surcharge, la précision de ces instruments n'est pas satisfaisante. Une des raisons essentielles pour lesquelles ces instruments ne fonctionnent pas exactement lors de surcharges résulte de l'action d'amortissement augmentée de la composante de courant du flux magnétique moteur. Par suite de cette action d'amortissement, le disque d'un instrument est amené à tourner trop lentement lors d'une charge excessive, et si l'instru- ment est un n watt-heures-metres, il enre gistrera-une quantité d'électricité trop faible.
Dans des instruments connus de ce genre, on a employé des dérivations magnétiques saturables pour compenser partiellement les erreurs se produisant dans des conditions de surcharge. Une pareille dérivation était placée entre les pôles-série de l'électro-aimant employé dans un instrument de ce genre, et faisait dériver une partie du flux conduit par ces pôles de façon à l'écarter du disque ou autre élément rotatif de l'instrument. Dans les dérivations prévues jusqu'à présent, la distribution de flux était sensiblement uniforme sur toute la dérivation, de sorte que la dérivation était saturée essentiellement uni fermement à une certaine valeur du flux.
Cette saturation occasionnait un décroissement quelque peu brusque de la proportion du flux qui passait à travers la dérivation et tendait par conséquent à augmenter trop la vitesse de l'élément rotatif lorsque cette saturation se produisait. La dérivation ne donnait pas entière satisfaction à cause du caractère brusque du réglage qu'elle exerçait, et à cause de l'étendue de réglage limitée qu'on pouvait obtenir.
Une compensation plus graduelle d'instruments du genre envisagé peut être obtenue en plaçant des extensions magnétiques des organes polaires au-dessous de la dérivation.
Ces extensions font varier la distribution de flux dans la dérivation pour produire une densité de flux élevée au centre de la dérivation qui tombe graduellement a une densité de flux plus faible à chaque extrémité de la dérivation Par conséquent, lorsque la charge augmente, la dérivation se sature d'abord dans sa section centrale, et la zone de saturation augmente graduellement vers les extrémités de la dérivation.
Cette dérivation n'effectue pas seulement un réglage à cause du décroissement de la proportion du flux qui la traverse, mais le bras de couple agissant entre chaque face polaire et l'axe du disque est augmenté par le fait que ce report de saturation graduel vers les extrémités de la dérivation a la tendance à éloigner graduellement le flux effectif dans les faces polaires de l'électro-aimant de l'axe de l'élément rotatif.
Bien qu'une pareille dérivation soit capable d'une étendue de réglage considérable, un réglage supplémentaire pourra encore être ob- tenu en plaçant la dérivation à proximité de la partie de l'électro-aimant qui est près de l'axe de l'élément rotatif. Lorsqu'une dérivation de ce genre se sature, elle ne réalise pas s seulement les réglages décrits dans le paragraphe précédent, mais on obtient encore un réglage additionnel du fait que, lorsque la dérivation se sature, le flux effectif dans la face polaire prend une composante décalée à angle droit par rapport à la longueur de la dérivation, eu augmentant ainsi encore davantage le bras de couple effectif.
Encore un autre réglage pourra être prévu en mettant en parallèle avec cette dérivation une seconde dérivation qui se sature à une valeur plus élevée du flux magnétique engendré par l'électro- aimant.
Le but principal de la présente invention est de réaliser des moyens de réglage de la distribution du flux dans une carcasse magnétique dans un champ de réglage étendu. Le dispositif électromoteur qui en fait l'objet comporte de la manière connue, et comme indiqué plus haut. une carcasse magnétique pour engendrer un flux magnétique variable et un organe mobile pouvant tourner par rapport à cette carcasse magnétique dans ledit flux ma gnétique et sous l'influence de celui-ci, et il .
se caractérise en ce que la carcasse magnétique renferme un élément de dérivation comportant au moins deux portions parallèles disposées de façon à se saturer à différentes valeurs du flux magnétique variable, la portion qui se sature en premier lieu étant située plus près que l'autre de l'axe de rotation de l'organe mobile.
Une forme d'exécution de l'objet de l'in- vention est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel :
La fig. 1 montre une vue en élévation. partie en coupe, d'un électro-aimant moteur ;
La fig. 2 montre une vue fragmentaire en élévation, partie en coupe, d'une paire d'élé- ments polaires munis d'une dérivation d'un genre antérieure
La fig. 3 montre une vue en détail en élévation, partie en coupe, d'une paire d'élé- ments polaires munis d'un élément de dérivation d'une forme d'exécution de l'objet de l'in- vention ;
La fig. 4 montre une vue en plan du dispositif représenté à la fig. 3 :
La fig. 5 montre une vue en perspective d'une pièce de dérivation ;
La fig. 6 est une vue latérale de la pièce de derivation représentée à la fig 5.
Le dispositif représenté à la fig. 1 comporte un noyau d'électro-aimant 1 établi comme d'habitude en lames de fer superposées et muni d'une saillie polaire 2 autour de laquelle est placée une bobine de tension 3 représentée en pointillé. Le noyau d'électroaimant 1 porte également une paire de saillies polaires 4 qui sont munies de bobines de courant 5 représentées également en pointillé.
Entre les saillies polaires 2 et 4 est placé un disque en métal bon conducteur 6 qui est monté de façon à pouvoir être mis en rotation par le flux magnétique produit dans l'entrefer entre les saillies 2, 4 par les bobines 3, 5.
La construction qui vient d'être décrite est similaire à la construction ordinairement employée dans les types habituels de wattheures-mètres.
Pour compenser des erreurs dues à une surcharge de la carcasse représentée à la fig. 1, on a utilisé une dérivation magnétique saturable placée entre les saillies polaires 4. Un exemple de ces constructions antérieures est représenté à la fig. 2, dans laquelle on a représenté une dérivation 7 placée entre une paire d'éléments polaires à bobines de courant 8. La dérivation 7 est espacée des élé- ments polaires 8 au moyen d'une pièce de distance non magnétique 9, par exemple en laiton. La dérivation 7 est placée par rapport aux éléments polaires 8 de façon que sensiblement la totalité du flux qu'elle reçoit, entre à travers les bords de la dérivation.
Par con séquent, la distribution du flux est relativement uniforme à travers toute la dérivation et celle-ci se sature sensiblement uniformé- ment lorsque le flux magnétique qui la traverse augmente.
Afin d'augmenter l'étendue de correction d'une pareille dérivation, on a prévu dans le dispositif de la fig. 3 des extensions magnétiques auxiliaires 10 aménagées entre une paire d'éléments polaires 11 ayant des faces polaires principales P4, comme représenté à la fig. 3. Au-dessus de ces extensions, c'est-à- dire entre elles et le disque, est placée une pièce de dérivation saturable 12 qui est espacée des éléments polaires 11 et des extensions 10 par une pièce d'espacement non magnétique 13 qui peut être en laiton. La pièce de dérivation 12 ne reçoit maintenant pas seulement du flux magnétique à travers ses bords, mais aussi à travers sa face inférieure à partir des extensions 10.
Ces extensions 10 modifient la distribution du flux dans la pièce de dérivation 12 de telle façon que la dérivation a une densité de flux maximum en son centre et une densité de flux décroissant graduellement vers ses extrémités. Cela se comprend sans autres à l'examen de la fig. 3.
Les éléments polaires 11 sont les pôles de courant d'un watt-heures-mètre et correspondent aux saillies polaires 4 de la fig. 1.
Pour l'explication, la dérivation est repré- sentée à la fig. 3 comme étant divisée en un certain nombre de sections S, S1, S2. La pre mière section reçoit le flux de toute l'extension magnétique 10 et de l'élément polaire 11 à la droite de ladite section.
Similairement, la section S1 reçoit le flux de l'extension 10 et de l'élément polaire 11 à la droite de la section S1, et les conditions sont similaires pour la section S2. Il est à noter que la section S reçoit une partie de son flux de la portion de l'extension située entre les sections S, lys1. Par conséquent, la section S aura une densité de flux plus grande que celle qui est présente dans la section S1 d'une valeur correspondante au flux reçu à partir de la portion de l'extension 10 située entre les sections S,
S1 et plus grande que la densité de flux g dans la section S2 d'une valeur correspondant au flux entrant dans la dérivation à travers la portion de l'extension 10 située entre les sections S et S2. Ainsi, la dérivation aura une variation de densité de flux qui aura pour effet qu'elle se sature d'abord dans la section , et ensuite graduellement graduellement vers l'extérieur vers les sections Sl et S2.
Plusieurs actions de réglage se produisent lorsque la dérivation se sature. En première ligne, la saturation graduelle provoque un décroissement graduel et réglable de la fraction de flux court-circuitée par la dérivation et un accroissement correspondant de la proportion du flux quittant les faces polaires principales P4. La dérivation forme aussi graduellement une zone de plus grande reluc- tance sur les extensions 10 et réduit par con séquent la proportion de perte de flux entrant dans le disque 6 Åa partir des extensions 10.
Les différentes actions de la dérivation sont telles que la face polaire effective de chaque élément polaire 11 a la tendance à tomber d'une valeur PI. comme représenté a la fig. 3. graduellement vers une valeur 14.
La distance effective de la face polaire finale P4 de l'axe de rotation du disque fi est plus grande que la distance correspondante pour la face polaire Pl. Par conséquent. le bras de couple effectif pour le flux émanant de la face polaire P4 sera plus grand, et l'acerois- sement de l'effet de réglagede la dérivation est en partie du à cet agrandissement du bras de couple. Pour obtenir les meilleurs résultats. les extensions magnétiques 10 devraient être situées sous une portion considérable de la dérivation magnétique.
Comme représenté a la fig. 3. un petit entrefer non magnétique est de préférence laissé entre les extensions 10 : autrement, la dérivation serait pontée avec une section magnétique solide qui réduirait 1'effet de la dérivation et le flux opté- ratif quittant les poles-série.
Un autre réglage peut être exercé par la section de dérivation 12 si elle est placée prés d'un bord latéral des éléments polaires 11.
Cette construction est représentée à la fig. 4. dans laquelle la section de dérivation 12 est placée près de la portion des éléments polaires 11 la plus rapprochée de l'axe de rotation 14 du disque 6 représenté en pointille.
Si la section de dérivation 12 était placée symétriquement par rapport aux éléments polaires 11, à mesure qu'elle se sature, la distri- bution du flux magnétique da. us les faces polaires, c'est-à-dire dans les faces polaires effectives, serait décalée vers l'extérieur dans les directions représentées par les flèches 4.
A', mais comme la section de dérivation est placée près d'un bord latéral des éléments polaires 11, une seconde composante de décalage y sera introduite à mesure que la dérivation se sature, et cette composante est représentée par les flèches B, B', respectivement. Le décalage résultant de chaque face polaire effective dû à l'action de la dérivation . 12 se trouve donc plutôt orienté suivant une ligne partant directement de l'axe de rotation 14. Il en résulte un réglage beaucoup plus efficace de la distribution du flux dans les éléments polaires 11.
Un réglage secondaire peut être obtenu en plaçant un ou plusieurs éléments de déri- vation additionnels entre les mêmes éléments polaires. A la fig. 4, on a représente un élément de dérivation additionnel 15 placé à côté de la section de dérivation primaire 12.
L'élément de dérivation 15 est dimensionné de façon a se saturer lorsque le flux passant à travers les éléments polaires 11 s'élève audessus de la valeur nécessaire pour saturer la section de dérivation 12. Cela peut être réalisé de différentes manières, par exemple employant pour les éléments de dérivation 12 et 15 des matières ayant des propriétés ma gnétiques différentes, mais en. partie pour des raisons commerciales, il est préférable d'éta- blir les deux éléments de dérivation dans la même matière et d'introduire un entrefer non magnétique en série avec l'élément de dériva tion 15 qui est plus grand que celui qui est en série avec la section de dérivation 12.
Cela est réalisé dans la disposition représentée à la fig. 4 en augmentant 1'espacement entre les bords de l'elément de dérivation 15 et les éléments polaires 11 par rapport à celui employé pour la section de dérivation 12.
L'élément de dérivation 15 se comporte de manière très similaire à celle décrite en connexion avec la fig. 3, mais l'influence de l'élément, de dérivation la ne se fait valoir qu'après que la section de dérivation 12 a commencé de se saturer. Il en résulte un nouvel agrandissement du réglage effectué par l'unité de dérivation.
Bien que les dérivations 12 et 15 puissent être complètement séparées l'une de l'autre, il est préférable pour des raisons de fabrication. de les iní ; ereonneeter par une entretoise mince 16. Cette entretoise et les dériva- tions peuvent être établies par emboutissage d'une-seule feuille de matière magnétique ap- propriée De cette manière, on obtient que les dérivations sont maintenues sûrement à 1'espa- cement qui leur est primitivement donné, et le problème de placer les dérivations sur le noyau de l'électro-aimant est largement sim pliai6.
Pour le montage des dérivations, il est préférable de les placer sur une feuille de matière non magnétique 17 telle que du laiton. Les dérivations sont avantageusement fixées sur la feuille 17 au moyen de rivets 18, comme représenté à la fig. 3, les dérivations étant munies de trous appropriés à cet effet.
Pour la bonne fixation des dérivations, on les a aussi munies de languettes d'accrochage 20, ces languettes étant recourbées autour de la feuille de laiton 17. Des entailles 21 peuvent être prévues dans la feuille 17 pour recevoir ces languettes 20 et pour maintenir l'unité de dérivation en place. Au lieu de prévoir ces languettes sur la pièce de dérivation, elles pourraient aussi constituer une partie intégrante de la feuille 17 et s'accrocher sur la pièce de dérivation.
L'entretoise 16, les languettes d'accro- chage 20 et les trous de rivets sont tellement minuscules qu'ils peuvent être placés dans n'importe quelle position sans affecter sensiblement la distribution du flux dans les dé- rivations, mais de préférence on les placera dans le plan neutre entre les éléments polaires où leur influence sur la distribution du flux est plus que négligeable. Si on le désire, on peut aménager un trou 19 pour réduire au minimum le faible effet de l'entretoise 16.
Ce trou peut également servir à recevoir un rivet de fixation. Si ce rivet est en matière non magnétique, telle que du laiton, au lieu de fer magnétique, le trou formera encore une certaine compensation pour l'entretoise. Si l'on emploie un rivet magnétique, il serait ordinairement trop petit pour affecter notablement la distribution du flux entre les extensions polaires 10, mais un petit interstice peut être laisse entre le rivet et les exten- sions polaires.
Le fonctionnement du dispositif décrit pourra être récapitulé comme suit :
Lorsqu'un watt-heures-mètre incorporant le dispositif décrit travaille avec une charge modérée, une partie du flux dans les éléments polaires de courant est dérivée à travers les dérivations 12,-15. Lorsque la charge augmente, les densités de flux dans les éléments polaires de courant et dans les dérivations s'accroît jusqu'à une certaine valeur à laquelle l'instrument aurait tendance à enregistrer trop peu, la zone centrale de la dérivation 12 se sature alors, c'est-à-dire travaille avec une perméabilité décroissante.
Si la charge prélevée continue à augmenter graduellement, la zone saturée de la dérivation 12 augmente graduellement vers les extrémités de la dérivation, d'où résulte un accroissement graduel de la proportion du flux magnétique intersectant le disque 6, et un dé- calage graduel du flux effectif dans une direction qui est la somme vectorielle des composantes de décalage 4, B ou A', B'. L'effet graduel combiné de la plus grande proportion de flux intersectant le disque 6, et l'augmen- tation du bras de couple effectif provoqué par le décalage de ce flux effectuera une compensation de la tendance de sous-enregistrement de l'instrument.
Quand la charge prélevée augmente encore davantage, la zone centrale de la dérivation 15 se sature (c'est-a-dire travaille à perméabilité décroissante) à une valeur prédéterminée, et cette zone saturée s'élargit à son tour graduellement vers les extrémités de la dériva tion. Il en résulte également une augmenta tion de la proportion du flux total intersectant le disque 6 et un décalage du flux vers l'extérieur. La, dérivation 15 offre, par conséquent, une continuation de la compensation provenant de la dérivation 12.
Par un choix judicieux des valeurs de flux auxquelles les dérivations doivent commencer à se saturer, et en établissant convenablement les dérivations de façon qu'elles commencent à se saturer à ces valeurs, on peut obtenir un champ agrandi de fonctionnement correct.
Dans certains cas, il peut être désirable de se dispenser de l'extension magnétique 10 située sous l'une ou les deux dérivations, ce qui serait accompagné d'une restriction du réglage correcteur exercé par l'unité de dérivation.
Il va de soi que l'extension 10, au lieu d'être solidaire des éléments polaires, peut être formée d'une pièce séparée ou distincte.
En outre, on pourrait omettre une des extensions et utiliser une seule extension.
Bien qu'on ait représenté deux dérivations à la fig. 4, il est évident qu'on pourrait utiliser n'importe quel nombre approprié de dé- rivations établies de façon à se saturer dans tout ordre désiré suivant la nature et la gran- deur des erreurs qui doivent être compensées.