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Dispositif d'entretien électrique des oscillations d'un balancier circulaire La présente invention a pour objet un dispositif d'entretien électrique des oscillations d'un balancier circulaire.
Ce dispositif est caractérisé par le fait qu'il comprend un élément formé d'au moins un enroulement plat relié, par l'intermédiaire d'un interrupteur, à une source de courant, et un élément formé d'au moins un aimant disposé de façon à engendrer un champ magnétique perpendiculaire au plan dudit enroulement, un de ces éléments étant porté par le balancier, et par des moyens provoquant la fermeture dudit interrupteur pendant un moment au cours duquel le balancier passe par sa position d'équilibre statique, le tout de manière que durant ce moment, le balancier soit soumis à une action transformant sa position d'équilibre statique en une position d'équilibre instable.
Le dessin représente, à titre d'exemple, six formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Les fig. 1 et 2 sont deux vues, respectivement en plan et de profil, d'une première forme d'exécution, avec un enroulement en forme de chiffre huit. La fig. 3 représente en plan une variante de la première forme d'exécution.
La fig. 4 représente le schéma des connexions électriques de cette variante. Les fig. 5 et 6 sont des vues, en plan et en coupe, d'une autre variante de la première forme d'exécution avec des moyens de compensation de l'influence de la température.
Les fig. 7, 8 et 9 sont des vues de détail de variantes. La fig. 10 est une vue en plan d'une deuxième forme d'exécution. Les fig. 11 et 12 sont des vues en plan et latérales d'une troisième forme d'exécution.
Les fig. 13 et 14 sont des vues en plan et de profil d'une quatrième forme d'exécution, permettant d'obtenir des effets de régulation de l'amplitude du balancier. Les fig. 15 et 16 sont des vues, en plan et en coupe, d'une cinquième forme d'exécution à enroulement fixe et aimants mobiles. La fig. 17 est une vue en plan d'une variante de la cinquième forme d'exécution où l'aimant mobile a la forme d'un disque. La fig. 18 est une vue en coupe d'une sixième forme d'exécution.
Dans la première forme d'exécution représentée aux fig. 1 et 2, le bobinage, ininterrompu, est soli- daire du balancier et a la forme d'un chiffre huit allongé 1. L'aimant 31 a la forme d'une plaquette 1 aux extrémités trapézoïdales, aimantée Nord Sud selon son axe X-Y, et placée en dessous du bobinage. Le circuit magnétique est fermé par un deuxième aimant 32 ou par une plaquette de fer doux. Le sens de circulation du courant i est représenté par les flèches à boule. La position symétrique indiquée par l'axe X-Y est celle où le spiral 4 n'a aucune tension et aussi celle de l'instant où le contact est établi.
Les éléments des conducteurs a-b et d-b' formant deux nappes de fils croisées d'un angle cp de 90 degrés environ, empiètent légèrement sur les profils polaires et, suivant la loi de Laplace, sont soumis
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à des forces électromagnétiques fl-f2 et f'l-f'2 égales et opposées deux à deux.
Comme le balancier est animé d'une certaine force vive, il franchit l'axe X-Y qui est un point mort, de sorte qu'une des nappes a-b ou a'-b' pénètre dans l'entrefer et, selon le sens de l'oscillation, le balancier est soumis à un couple fl-f 2 ou f2-il et, comme on le voit, chacun des couples ainsi créé tend à entraîner le balancier dans le sens où il se dirige.
En d'autres termes, les flux magnétiques polaires étant de sens opposé au flux dû aux ampères tours des deux bobines, l'enroulement tend à se placer vers les régions où le flux magnétique est minimum, la position d'équilibre stable étant la perpendiculaire à l'axe polaire N-S. Dans la variante représentée à la fig. 3, le bobinage unique est remplacé par deux enroulements triangulaires l'effet moteur est doublé en disposant, de part et d'autre de ces enroulements, des pôles de nom contraire.
Dans ce cas, pour un sens de l'oscillation, les deux nappes a-b et d -b' sont actives en même temps, tandis qu'avec un aimant bipolaire, suivant la fig. 1, les deux nappes de conducteurs sont actives à tour de rôle. C'est pour éviter le chevauchement des deux nappes de conducteurs au centre, que le bobinage en 8 de la fig. 1 est remplacé par deux enroulements triangulaires, la nappe a' étant dans le prolongement de la nappe b', de même pour les nappes a et b, les sens des enroulements et flux polaires étant les mêmes, le fonctionnement est identique à celui décrit pour la fig. 1.
Pour la position symétrique, chacun des enroulements tend à fuir les deux pôles dont les flux magnétiques sont de sens opposés et à venir se placer sur les deux pôles dont les flux sont de même sens. Il y a, pendant la durée de contact, action répulsive et attractive pour un sens de l'oscillation, de même que pour l'autre sens de l'oscillation et les forces ainsi créées ont obligatoirement la même direction que celle du balancier, à condition d'observer les sens de circulation des courants vis-à-vis des polarités bien déterminées.
Les enroulements étant en série (fig. 4), une sortie est connectée à l'axe 2 et, par là, au ressort spiral relié à la masse, alors que l'autre sortie est reliée à la goupille 7, isolée de la masse, qui peut venir en contact avec la lamelle 8, flexible, connectée à un pôle de la source 9 à courant continu, l'autre pôle étant à la masse.
Dans la variante représentée aux fig. 5 et 6, les deux enroulements 1 et 1' sont à cheval sur les deux pôles répulsifs de l'aimant central 3 et encadrés par les pôles attractifs des aimants 51 et 52. Une petite barrette B ou un fil en alliage dont le point de Curie est à basse température est disposé sur une face du balancier 1 de façon à former un shunt magnétique pour compenser l'influence de la température, la dérivation du flux dans le shunt étant plus faible quand la température augmente.
Le circuit magnétique est complété par trois aimants identiques exactement superposés ménageant un entrefer étroit dans lequel se déplacent les enroulements 1 et l' en galette plate triangulaire constituant le balancier comme représenté suivant la fig. 6 en coupe par l'axe de rotation. On pourrait aussi bien remplacer un groupe de trois aimants par une plaquette de fer doux convenablement ajourée pour bien délimiter les flux polaires avec un passage au centre pour l'axe, comme indiqué par 10 de la fig. 7, l'axe étant pivoté entre deux crapaudines dont l'une est enchâssée dans l'aimant central, ou bien encore, l'axe passant dans un trou ménagé dans cet aimant.
Il est bien entendu que les enroulements peuvent avoir une forme différente, par exemple circulaire, mais la forme privilégiée est celle de l'enroulement en huit de la fi-. 1 donnant des cadres triangulaires, étant donné que, les forces étant perpendiculaires, on a un moment maximum.
Dans la fi-. 8, un pôle Nord 55 est encadré par deux pôles Sud 54 et 56 et un pôle Sud 52 est encadré par deux pôles Nord 51 et 53. Les axes polaires ont la même direction que le flux qui traverse les enroulements et est à l'origine des forces motrices. On obtient ainsi une efficacité beaucoup plus grande, car pour beaucoup d'aimants modernes, l'axe du flux privilégié est celui de l'axe polaire, ce qui permet, pour ces aimants spéciaux, d'utiliser directement les surfaces polaires mêmes des aimants, le champ se fermant dans l'air sans interposition de pièce de fer doux.
Une plaquette de fer doux 11 réunit les pôles opposés à ceux au-dessus desquels se déplacent les deux galettes, ceci pour éviter les flux dispersifs, car pour ces aimants particuliers hautement coercitifs, tels que Ticonal, Nialco, Fercolite, etc., les flux en direction des axes polaires ne subissent qu'un petit affaiblissement dans une région relativement éloignée des faces polaires et, pratiquement, il est inutile de fermer les circuits magnétiques par une pièce de fer doux,
à moins que celle-ci ne soit utile comme écran magnétique vis-à-vis d'autres pièces mécaniques se trouvant à proximité. Bien entendu, pour des enroulements triangulaires, les aimants seront de section triangulaire.
Il est prévu, dans une variante de la disposition de la fig. 8 à circuit magnétique, constitué par six petits aimants séparés, à axes polaires parallèles à l'axe de pivotement du balancier et tous de révolution autour de cet axe, de ne conserver que deux aimants, sur un même diamètre, de polarité de noms contraires, c'est-à-dire : 51- 5.1 ou 5 2- 5;; ou 53 - 56, de section circulaire ou triangulaire, le montage des éléments constituant le balancier étant tel que celui de la fig. 4, où les aimants 6 et 7 sont supprimés.
La fig. 9 représente un détail d'une variante où, au lieu de disposer six petits blocs aimants séparés, on peut utiliser un seul aimant en forme de couronne, dont une portion seulement a été représentée pour la clarté du dessin. 5 est l'aimant proprement dit, en alliage très coercitif, aimanté Nord Sud sur les deux faces planes de la couronne;
sur ces deux faces planes sont disposées deux couronnes en fer doux mince permettant de canaliser le flux dans les régions utiles et pour cela, les couronnes de fer doux sont venues de découpe avec des languettes qui sont
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ensuite repliées de façon à constituer des surfaces polaires à pôles alternés, comme indiqué sur la vue partielle de la fig. 9, ce qui, pratiquement, permet d'obtenir au point de vue magnétique, les mêmes résultats qu'avec la fig. 8.
L'aimant de la fig. 9 est en matière identique à celle des aimants 5 de la fig. 8 ; de ce fait, en variante, il pourrait avoir la forme d'un disque ou d'une couronne. Ce disque pourrait être aimanté différemment et porter des secteurs dont l'aimantation serait inversée. L'image de l'aimantation pouvant être identique à celle de la fig. 8 ou à celle de la fig. 4.
On a représenté à la fig. 10, le balancier et le rouage qu'il entraîne. Le balancier 6 est solidaire d'une petite came 16 qui, au passage par la position d'équilibre, soulève la pièce 17 pivotée en 0 et, le cliquet 24 étant actif, fait avancer la roue R d'une dent. Le cliquet d'arrêt 23 empêche la rotation rétrograde lorsque la came n'est plus en contact avec 17, cette pièce 17 étant rappelée à sa position de repos sur la butée 22 par le ressort 21. Pour l'alternance inverse c'est l'autre flanc des cames mobile et fixe qui entre en jeu. La roue à cliquet R attaque les rouages démultiplicateurs aboutissant à l'aiguille des minutes Mi qui, par le train classique (roues à chaussée) entraîne l'aiguille des heures H.
Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 11 et 12, les enroulements 1 et 1' sont en forme de galette plate circulaire et la position représentée à la fig. 11 est celle qui correspond au moment où a lieu le contact, moment où le balancier passe par sa position d'équilibre. Les deux bobines tendent chacune à embrasser le flux maximum polaire, de sorte que le basculement spontané qui entretient l'oscilla- tion du balancier, s'effectue dans le même sens que l'oscillation du balancier.
Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 13 et 14, le flux magnétique est dérivé entre deux aimants en forme de barrette, dans un entrefer étroit 25, à l'intérieur duquel peut pénétrer une petite bobine 26 en fil très fin portée par le balancier 27 à sa périphérie, lequel balancier porte aussi les enroulements moteurs 1.
La bobine 26 étant disposée de façon à pénétrer dans l'entrefer 25, lors du passage du balancier par sa position d'équilibre, c'est-à-dire pour la vitesse angulaire maximum du balancier, à chaque passage, la bobine 26 sera soumise à un flux croissant et décroissant, d'allure rectangulaire engendrant deux tensions pointues de sens inverse qui pourront être utilisées pour des effets de régulation de l'amplitude après passage si besoin est, par un redresseur sec, attendu que leur valeur est proportionnelle à la vitesse angulaire.
On pourra aussi utiliser cette force électromotrice dans le circuit d'entrée d'un amplificateur à transistors du type à jonction pratiquement bloqué en régime normal et débloqué par la force électromotrice d'induction engendrée par la bobine 26, le circuit de sortie de l'amplificateur alimentant directement les enroulements 1 et l', ce qui supprime tout contact matériel. On supprime une des alternances et on choisit l'alternance correspondant à la décroissance du flux dans le bobinage induit, pour que l'impulsion motrice se produise après le passage par la ligne neutre d'équilibre instable.
Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 15 et 16, les deux enroulements 1 et 1' sont de forme triangulaire, comme dans la fig. 3. Le fonctionnement est le même que celui indiqué à la fig. 1, sauf que les deux barrettes aimants 3 et 3' solidaires sont mobiles.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 17, l'aimant 28 est un disque ou rondelle mobile aimanté Nord Sud de part et d'autre d'une ligne diamétrale, en vis-à-vis de deux enroulements triangulaires, la position d'équilibre instable où le contact est établi étant celle représentée.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 18, un aimant mobile 3 est encadré par deux paires de bobines triangulaires 1-1'-1d et lb, les flèches indiquant le sens du flux pour obtenir, vis-à-vis des extrémités de l'aimant, l'effet répulsif recherché.