Dispositif électromagnétique d'entraînement pour <B>un</B> mécanisme <B>de</B> chronométrage La présente invention se rapporte à un dispositif électromagnétique d'entraînement pour un mécanisme de chronométrage, comprenant au moins un membre oscillant mécaniquement,
des moyens électriques qui maintiennent ce membre en oscillation et une roue mo trice en matériau magnétique ayant des rayons exté rieurs radialement séparés par des ouvertures extérieures et des rayons intérieurs séparés par des ouvertures inté rieures, les limites de ces ouvertures définissant des pis tes magnétiques ondulées sur les deux faces de la roue motrice,
au moins un membre magnétique étant disposé sur le membre oscillant et coopérant avec au moins une desdites pistes magnétiques ondulées pour actionner la roue motrice.
Un dispositif de ce genre est connu par exemple par le brevet américain No 3212252.
La présente invention tend à perfectionner ces dis positifs en donnant à la piste magnétique une forme par ticulière, en vue d'obtenir un couplage magnétique favo rable à la transmission d'un couple de torsion important, et par cela diminuer l'énergie électrique devant être fournie au dispositif.
Selon l'invention, ce résultat est obtenu par le fait que les rayons intérieurs et extérieurs ont la même lar geur circonférentielle à leurs points les plus étroits, le rapport entre la largeur circonférentielle moyenne des ouvertures extérieures et intérieures et la largeur circon- férentielle des rayons étant au moins de 2 : 1.
En effectuant de nombreuses expériences, on a cons taté que, en dimensionnant la roue motrice de la façon ci-dessus indiquée, on obtient un couple de torsion beau coup plus grand qu'avec les roues. motrices employées jusqu'ici dans la construction de tels dispositifs, et dans lesquelles notamment le rapport ci-dessus mentionné est sensiblement plus parfait que 2 : 1.
Dans le brevet amé- ricain ci-dessus mentionné, et dans le brevet français No 1372513 ayant trait à un dispositif semblable, le pro- blème de l'influence de la forme de la roue motrice sur son efficacité n'a même pas<I>été</I> abordé.
Dans d'autres dispositifs comportant une roue magnétique, tels les dispositifs décrits dans le brevet britannique No 838430 et le brevet américain No 2724235, ce problème ne se pose même pas, parce qu'il s'agit de dispositifs à échap pement, dans lesquels la roue magnétique est une roue d'échappement et non pas une roue motrice actionnée par le membre magnétique disposé sur le membre oscil lant.
Les dimensions des roues motrices ou d'échappe ment schématiquement montrées dans ces brevets sont plus ou moins fortuites et n'anticipent pas le progrès obtenu par la présente invention.
Il y a lieu de remarquer que la signification exacte des expressions rayons extérieurs et intérieurs s, ainsi que d' ouvertures extérieure et intérieure ressortira clairement de la description de la fig. 1.
Dans une forme d'exécution préférée du dispositif de l'invention le rapport ci-dessus défini est d'environ 3 : 1, ce qui permet la transmission d'un couple parti culièrement grand.
Il est avantageux si, en combinaison avec les dimensions préconisées par l'invention, la roue motrice a une forme telle que les racines des rayons extérieurs sont jointes par des arcs circulaires et que au moins les parties des ouvertures intérieures adjacen- tes aux rayons extérieurs sont limitées par des arcs cir culaires,
ou encore si les ouvertures intérieures de la roue motrice ont la forme de trous circulaires situés sur un cercle primitif centré sur l'axe de la roue.
D'autres formes d'exécution avantageuses sont caractérisées en ce que le ou chaque membre magnétique a une section circulaire et un diamètre au moins approximativement égal à la largeur de la piste magnétique ondulée à ses points les plus étroits, et en ce que le ou chaque membre magnétique a une section de forme allongée.
On décrira maintenant des formes d'exécutions de l'invention en se référant aux dessins annexés. Dans ces dessins, la fig. 1 montre une partie d'une roue motrice, la fig. 2 montre une série de courbes illustrant les résultats obtenus avec différents types de roue motrice, et la fig. 3 est une courbe qui illustre les résultats ob tenus avec différents rapoprts entre la largeur moyenne de l'ouverture et la largeur du rayon.
En référence aux dessins, la fig. 1 montre une partie d'une roue motrice consistant en une série de dents ou rayons extérieurs 11 à flancs parallèles, chaque rayon étant centré autour d'une ligne radiale par rapport à l'axe de la roue. Les rayons adjacents sont séparés par des espaces limités par des parties d'arcs circulaires 12 ayant un rayon R, qui sont appelés ici ouvertures ex térieures et leur largeur est a. Sur la ligne radiale du centre de chaque dent se trouve une ouverture inté rieure 13.
Les parties de la roue situées entre les ouvertures intérieures sont désignées par rayons intérieurs , et leur largeur w est égale à celle des rayons extérieurs. Telles qu'elles sont montrées ici, les ouvertures intérieu res 13 sont circulaires, mais il suffit que les parties des ouvertures intérieures adjacentes aux rayons extérieurs et aux ouvertures extérieures soient limitées par des arcs circulaires.
Les arcs circulaires joignant les racines des rayons extérieurs et limitant les parties extérieures des ouvertures intérieures définissent une piste magnéti que ondulée dont le centre est indiqué par la ligne dis continue 14. II y a évidemment une piste magnétique ondulée sur chaque face de la roue.
La roue motrice montrée dans la fig. 1 est une par tie d'un oscillateur électromagnétique comprenant un ou plusieurs membres oscillants, qui peuvent comprendre soit une seule baguette, soit les dents d'un diapason. Lorsqu'on utilise une seule baguette, celle-ci peut être munie à son extrémité d'un petit aimant, et, lorsqu'on utilise un diapason, de tels aimants peuvent être montés sur les deux dents, les aimants étant séparés par une dis tance égale au diamètre de cercle primitif de. la piste magnétique ondulée 14, la piste ayant un nombre d'ondes pair.
La baguette ou le diapason, selon le cas, est main tenu en oscillation continue par un circuit de maintien électrique, qui est d'ordinaire un amplificateur, et cela dé la manière bien connue, et grâce au couplage ma gnétique entre l'aimant au bout de la baguette ou les aimants aux extrémités des dents, la roue motrice est entraînée et tourne. L'axe sur lequel la roue est montée est couplé à un rouage de chronométrage (qui n'est pas montré), qui peut être une partie d'une horloge ou le mécanisme d'un dispositif de chronométrage de quelque autre genre.
La vitesse à laquelle la roue motrice de la fig. 1 tourne est commandée par la fréquence d'oscilla tion de la baguette ou du diapason et le nombre d'on des dans la piste magnétique 14.
Comme l'énergie électrique pour maintenir le mem bre oscillant ou les membres oscillants en oscillation est fournie par l'amplificateur, il est évident que toute l'énergie motrice pour l'horloge ou le dispositif de chro nométrage est prélevée de l'alimentation électrique qui fournit l'énergie à l'amplificateur. D'ailleurs, toute l'éner gie nécessaire pour actionner le rouage de chronométrage doit être transmise par le couplage magnétique entre le membre oscillant ou les membres oscillants et la roue motrice. Par conséquent,
il est très important que ce couplage soit aussi efficace que possible afin de fournir à la roue motrice le couple maximum.
A la suite des travaux de recherche susmentionnés sur le problème qui consiste à fournir à la roue de chrono métrage un actionnement magnétique efficace, on a dé couvert que le couplage magnétique est le plus efficace lorsqu'il y a un rapport défini entre la largeur circonfé- rentielle moyenne de l'ouverture, c'est-à-dire la moyenne des dimensions indiquées par a et b dans la fig. 1, et la largeur des rayons, c'est-à-dire les dimensions indi quées par w dans la fig. 1,
et que ce rapport devrait se situer entre 2 et 4 et être de préférence plus près de 3. Cela revient à dire que si le rapport entre la largeur circonférentielle moyenne de l'ouverture et la largeur du rayon est désigné par la lettre r,
EMI0002.0064
Comme la largeur du rayon intérieur et celle du rayon extérieur sont égales, ce qui ressort de la dimension com mune w, la dimension a doit être supérieure à la di mension b,
et l'on prend pour définir le rapport la moyenne des deux dimensions, soit
EMI0002.0071
Il s'ensuit que
EMI0002.0072
Après avoir défini certaines caractéristiques des pis tes magnétiques ondulées, il faut également définir la taille du pôle ou de la partie du pôle coopérant sur l'élément ou chaque élément oscillant. On peut utiliser un pôle magnétique de coupe circulaire, tel qu'il est in diqué par les lignes discontinues de 15,
mais il est préfé rable d'utiliser un pôle magnétique de forme allongée (c'est-à-dire ovale ou rectangulaire). Si, par exemple, dans une disposition donnée, avec un pôle 15 de coupe circulaire, le couple transmis est d'une unité, en le rem plaçant par un membre elliptique ayant la même largeur circonférentielle que l'élément 15, mais ayant une largeur radiale telle que le grand axe de-l'ellipse est le double du petit axe, le couple transmis à la roue est de 1,6 unité,
et en le remplaçant par un élément rectangulaire dans le quel le grand côté est le double du petit côté, le couple transmis est de 1,8 unité. Ces résultats ne peuvent évi demment être obtenus que si le membre oscillant ou les membres oscillants ont une marge d'énergie suffisante pour supporter les couples susmentionnés. La forme al longée du pôle est décrite dans le brevet britannique N- 1128394. Ainsi que déjà mentionné, le rapport r devrait être au moins de 2 pour assurer un couple élevé à l'axe de la roue motrice et ne devrait pas dépasser 4.
La fig. 2 montre les résultats d'essais effectués pour établir le rapport r optimum. Toutes ces courbes mon trent les résultats d'essais effectués avec des roues d'un diamètre extérieur de 15 mm en feuille d'un alliage nickel-fer connu sous le nom de Mumétal (marque déposée), de 0,25 mm d'épaisseur.
La fréquence de l'os cillateur était de 300 Hz et le couple enregistré est celui qu'on peut obtenir à un axe tournant à la vitesse d'un tour à la minute. L'échelle graduée horizontale repré sente l'amplitude d'oscillation en millimètres, alors que l'échelle graduée verticale représente le couple qu'on peut obtenir à la vitesse d'un tour à la minute, ce qui est la vitesse de l'aiguille des secondes d'une horloge.
On a effectué des essais avec des ' roues motrices à 40 rayons extérieurs, et les résultats obtenus sont indi qués par les courbes 15, 16, 17 et 18. Dans ces quatre courbes, le rapport r est de 1,37 : 1, mais la largeur de l'intervalle, c'est-à-dire la distance entre la face du pôle du membre oscillant et la face adjacente de la roue, a varié de 0,2 mm dans la courbe 15 à 0,05 mm dans la courbe 18, en passant par 0,15 mm dans la courbe 16 et 0,1 mm dans la courbe 17,à 0,05 mm dans la courbe 18. Ainsi qu'il fallait s'y attendre, le couple transmis augmente lorsque l'intervalle est réduit, pour un rapport r donné.
La courbe 19 montre les résultats obtenus avec une roue à 30 rayons extérieurs et un intervalle de 0,1 mm, le rapport étant de 1 : 1. La courbe 20 montre les résultats obtenus avec une roue à 20 rayons et un intervalle de 0,1 mm, le rapport r étant de 3 : 1. Lors qu'on compare les courbes où l'intervalle est de 0,1 mm, on constate que la courbe 19 montre les couples les plus bas avec un rapport de 1 : 1.
La courbe 17 donne un résultat amélioré, le rapport r étant égal à 1,37 : 1 et la courbe 20 montre une amélioration considérable, le rapport r passant à 3 : 1. En se fondant sur ces courbes, on a dessiné une courbe 21 qui montre les résultats aux quels on pourrait s'attendre avec une roue à 30 rayons extérieurs et un intervalle de 0,1 mm, avec un rapport r de 2 : 1.
On a trouvé qu'une réduction de l'intervalle entre le pôle magnétique et la face de la roue cause une amé lioration de la performance, ainsi qu'on pouvait s'y attendre et qu'il ressort des courbes. La caractéristique la plus frappante des courbes est cependant la grandeur de l'amélioration due à une augmentation du rapport r en accroissant le couple qui peut être obtenu de la roue motrice. Il faut <RTI
ID="0003.0038"> qu'il y ait dans le membre oscillant une énergie suffisante pour supporter le couple, et ceci est évidemment une fonction de la quantité d'énergie four nie au membre oscillant par l'amplificateur, et ainsi par l'alimentation en énergie.
La fig. 3 montre le couple qui peut être obtenu de roues à 40 rayons extérieurs en utilisant des rapports allant de 0,5: 1 à 3: 1, avec un intervalle d'air de 0,1 mm et un membre oscillant avec une amplitude de 0,5 mm.
Ainsi qu'il est évident, le couple qui peut être obtenu augmente de manière linéaire avec le rapport r et l'on peut en déduire la loi suivante se rapportant à cette courbe particulière, T étant le couple: T = 4r-2. On trouve très approximativement que
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(mm) pour une roue à 40 rayons extérieurs.
Ces résul tats indiquent clairement que, alors qu'on peut amélio rer le couple en rendant l'intervalle entre le membre magnétique et la face de la roue aussi petit que possible, la principale influence est le rapport r, ce qui est montré très nettement dans la fig. 3.