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Appareil comprenant un moteur électrique et un dispositif actionné par ce moteur La présente invention a pour objet un appareil comprenant un moteur électrique et un dispositif actionné par ce moteur.
Dans les moteurs électriques possédant des rotors à enroulements, le courant électrique est distribué aux bobines du rotor par des balais qui appuient sur un collecteur fixé sur l'arbre du roter. Ce collecteur est divisé en un certain nombre de segments, et lorsque les divers segments parviennent au contact des balais, du courant est dirigé à travers certaines ou toutes les bobines du rotor de la manière voulue. Souvent, dil peut être adjoint au moteur des dispositifs pour commander sa vitesse, compter ses tours, assurer l'entraînement périodique ou la commande d'autres dispositifs etc. Et normalement, de telles fondons additionnelles sont effectuées par des mécanismes appropriés commandés par l'arbre du moteur.
Dans certains cas, un régulateur de vitesse est associé au moteur, lequel est prévu pour tourner à une vitesse un peu supérieure à celle désirée, et le circuit d'alimentation du moteur comporte une paire de contacts qui sont ouverts périodiquement à des instants déterminés par la vitesse de rotation du moteur. Un mécanisme destiné à maintenir la vitesse constante, tel qu'un balancier annulaire, peut être associé aux contacts et provoque la fermeture des contacts périodiquement à des instants déterminés seulement par le fonctionnement de ce mécanisme.
Jusqu'ici, la régulation de la vitesse d'un tel moteur étroit effectuée par le moyen de contacts ouverts pas une came actionnée pas le moteur. Mais, tandis qu'un tel dispositif donne satisfaction pour maints emplois, lorsque ke moteur doit être mû par un courant extrêmement faible, tel que 200 micro- watts sous 1,5 volet, l'emploi, en plus des contacts de collecteur, de contacts additionnels pour la régulation de la vitesse, entraîne des défauts d'ordre électrique et mécanique indésirables. De plus, les dispositifs actuellement connus requièrent davantage de pièces, sont plus coûteux et présentent un encombrement plus important que cela ne serait désirable pour de telles applications.
L'appareil selon l'invention est caractérisé en ce que le moteur comprend un stator, un rotor ayant un bobinage excitable be par une source de courant électrique, un collecteur connecté audit bobinage et monté sur un arbre portant le rotor, ce collecteur étant de section transversale non circulaire par rapport à l'axe dudit arbre des balais agencés de manière à venir en prise avec lie collecteur en des points espacés et branchés sur ladite source de courant électrique, un support pour lies balais fflmettant un déplacement limité des balais qui sont soumis à une force élastique les obligeant à suivre la surface du collecteur pendant sa rotation,
le dispositif actionné par le moteur étant séparé du rotor et du collecteur et agencé de manière à être actionné périodiquement par au moins un des balais dont le déplacement est provoqué par la rotation du collecteur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'appareil faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique d'un appareil selon une. première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue à plus grande échelle d'un détail de la fig. 1.
La fig. 3 est unie vue simplifiée d'une variante die la fig. 1.
Les fig. 4 et 5 ,sont des vues ,schématiques d'autres variantes.
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La fin. 6 est une vue en élévation d'un appareil dont le moteur est destiné à actionner un mouvement de pendule.
La fin. 7 est une coupe transversale par la ligne 7-7 de la fin. 6, montrant un couvercle monté sur une platine portant le moteur et illustrant le mode d'assemblage de ce moteur avec le mouvement d'horlogerie d'une pendule.
La fin. 8 est une vue agrandie d'un dispositif destiné à maintenir constante la vitesse du moteur de la fin. 6.
La fin. 9 est une coupe, agrandie et fragmentaire, par la ligne 9-9 de la fin. 6.
La fin. 10 est une vue en bout de l'appareil de la fia. 6.
La fin. 11 est une coupe par la ligne 11-11 de la fin. 6.
La fin. 12 est une vue de dos à plus petite échelle de l'appareil de la fin. 6, et la fin. 13 est une coupe agrandie d'un collecteur excentrique du moteur de l'appareil de la fig. 6. L'appareil représenté à la fin. 1 comprend un moteur électrique 10 possédant un rotor bobiné 11 et deux aimants permanents 17, 18 formant le stator. Le rotor 11 représenté comprend un moyeu 12 monté sur un arbre 13 et dont la section a une forme générale triangulaire. Des bobines plates 14-l6 sont fixées, par exemple, par collage sur le moyeu 12.
Le courant électrique est appliqué aux bobines 14-16 de sorte que ces bobines placées dans les champs magnétiques des aimants 17, 18 du stator, sont parcourues par un courant tendant à produire un couple dans un sens déterminé. Il est bien connu de prévoir un collecteur monté sur l'arbre du rotor et coopérant avec des Mais amenant le courant à partir d'une source pour le diriger dans un sens donné et à travers des bobines données, durant la rotation progressive du rotor.
Dans les moteurs connus, le collecteur a cri général une section transversale ciculaire, dont le centre coïncide avec l'axe de l'arbre du moteur et qui est divisé en un certain nombre de segments normalement égal au nombre des bobines. Dans le moteur représenté dans la fin. 1, le collecteur est pourvu de trois segments, et chaque bobine sera connectée aux deux segments adjacents, l'orientation relative des bobines du rotor, deus segments du collecteur, des balais et des aimants du stator étant telle que, quand le rotor tourne, le courant est appliqué aux différentes paires de segments du collecteur, de façon à diriger le courant sur une ou plusieurs bobines données du rotor.
Le collecteur représenté à da fin. 1 comprend un premier segment 19, qui présente la forme d'un collier fendu monté solidairement sur l'arbre 13 du rotor. Le second et le troisième segments de collecteur 20, 21 seront de préférence constitués par deux fils courbés en U dont les branches 20a, 20b et 21a, 21b (fil. 2) sont placées parallèlement à l'axe du rotor et sont ancrées par l'une de leurs extrémités dans le moyeu 12 du rotor.
La forme des segments 19-21 est telle que le profil périphérique du collecteur est excentrique et non circulaire par rapport à l'axe 13 du rotor. Ainsi, dans la forme d'exécution des fin. 1 et 2, les segments de collecteur 20, 21 seront avantageusement disposés de façon à s'inscrire effectivement dam un arc circulaire ou cylindrique qui est concentrique à l'axe de l'arbre 13 du rotor, mais dont le rayon est nettement plus grand que celui de l'arbre. Et dans le cas où les segments 20, 21 sont comme on le voit, formés d'éléments de conducteurs courbés en U, leurs branches 20a, 21b sont ancrées aux extrémités d'un arc de cercle concentrique à d'axe de l'arbre 13.
De préférence, l'écartement et la disposition des portions actives des segments de collecteur 20, 21 sont tels que la surface tangente à ces segments soit pratiquement circulaire. Ainsi les distances entre les branches des segments de collecteur sont relativement courtes de sorte que les cordes comprises entre ces branches ne diffèrent que .peu d'un arc réml. Cependant, il est entendu que les segments de collecteur peuvent être courbés si cela est utile ou opportun, peur suivre exactement le contour d'un cercle. Le segment de collecteur 19, étant effectivement de forme cylindrique, possède nune surface extérieure active qui est circulaire et concentrique avec l'axe de l'arbre 13 du rotor.
Le cylindre, concentrique à l'arbre 13 du rotor, qui circonscrit les segments du collecteur 20, 21 est d'un plus grand diamètre que le diamètre extérieur du segment de collecteur 19. De préférence, le dia- mètrne de ce cylindre enveloppant sera environ le double de celui du segment de collecteur 19 et les segments 20, 21 couvrent approximativement un arc de cercle de 120 . La disposition est telle que le profil apparent du collecteur comprend un arc cylindrique de 120 , comprenant les segments 20, 21, deux lignes droites tangentes aux branches extérieures des segments 20, 21 et tangentes à la surface externe du segment de collecteur 19, et une portion de la surface cylindrique du segment 19 couvrant un arc d'environ 120 .
Le profil apparent du collecteur comprend donc dieux portions cylindriques de rayons différents disposées de part et d'autre du rotor.
Pour alimenter en courant le collecteur, on le munit d'une paire de balais 22, 23 qui sont montés sur des supports élastiques 24, 25 maintenus au moyen de pivots 26, 27.
Les supports élastiques 24, 25 isont disposés de façon à presser les balais 22, 23 en direction de l'axe die ,l'arbre 13 du rotor, de telle sorte qu'en n'importe quelle position de rotation du collecteur,
les balais soient maintenus en contact élastique avec les segments du collecteur. Les baillais sont prévus pour être branchés sur une source d'énergie électrique, et à litre d'' & mtration, une bat- terie 28 est indiquée comme ayant ses bornes reâées aux supports die balais 24,
25, les supports étant formés de matière conductrice.
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Lorsqu'on applique dru courant aux balais 22, 23, les bobines 14-16 du rotor sont alimentées, produisant un couple qui tend à faire mouvoir le rotor, par exemple dans le sens des aigualles d'une montre. En supposant que la position initiale du rotor soit celle indiquée dans la fig. 1, les ballais 22, 23 sont en contact avec les segments de collecteur 20, 21, de sorte due le courant circule à travers da bobine 14, et à travers les bobines 15, 16 en série.
Lorsque le moteur tourne, disons dans le sens des aiguilles d'une montre, le ballas 23 va être déplacé vers l'extérieur, de manière à s'écarter de l'axe du rotor, tandis que le balai 22 est poussé vers l'intérieur par le support élastique 24, de sorte que les deux balais se déplacent vers la droite, tout en restant en contact avec les segments de collecteur 20, 21. Après une rotation de 30 du rotor, par rapport à la position indiquée sur la fig. 1, le balai 23 sera effectivement dans une position tangente à l'arc enveloppant les éléments, 20, 21 du collecteur et le balai 22 sera effectivement dans une position tangente au segment du collecteur 19.
FEl ce point, les bobinas 14 et 16 sont sonus courant, pendant que la bobine 15 n'est pas alimentée, et les balais 22, 23 sont déplacés vers la droite jusqu'au maximum de course déteminé par l'excentricité du collecteur. Durant les 120 suivants de rotation, les balais 22, 23 restent déplacés vers la droite, et la bobine 15 est réalimentée, mais avec une polarité de sens opposé. La bobine 14 est ensuite désaüimentée, puis réali- mentée avec une polarité opposée. Lorsque cette phase de rotation de 120o prend fin, la branche antérieure du segment de collecteur 21 est en contact avec le balai 22 ou près de le toucher, et la branche postérieure du segment de collecteur 20 est sur le point de se détacher du balai 23.
Pendant des 60o de rotation suivants les kbalais 22, 23 sont déplacés de leurs positions extrêmes de droite vers leurs positions extrêmes de gauche et de cette façon, durant chaque révolution complète du collecteur, les balaies 22, 23 sont déplacés entiérement dans chaque direction opposée, durant des périodes de rotation de 60 , et le moteur tourne de 120 entre chaque période de déplacement.
Le mouvement oscillant des balais 22, 23 est utiliWé pour effectuer une régulation de haute précision de la vitesse du moteur. Dans ce but, l'appareil de la fig. 1 comprend unbalancier annulaire 29 oscillant autour d'un axe 30, et sollicité par un spiral 31. Conformément au principe connu, l'oscillation se fait selon une fréquence fixe, et se poursuit durant une période indéfinie si l'on applique au balancier clos impulsions périodiques suffisantes pour vaincre les différentes pertes dues aux frot tements.
Un levier à fourche 32 eut associé au bedancier 29 et pivote entre ses extrémités sus un axe 33.A sa partie supérieure, le levier à fourche 32 parte une fourche 34 destinée à recevoir lune cheville 35 portée par le balancier. Lorsque le balancier oscille, la cheville 35 s'engage dans ila fourche et fait pivoter le levier dans une direction et sur une distance limitées. Lors du retour de l'oscillation du balancier, la fourche 34 est de nouveau engagée et 'le levier à fourche 32 est déplacé dans la direction opposée.
L'extrémité inférieure dru levier à fourche 32 comprend un bras 36, qui est constitué par un aimant polarisé de belle sorts due ses côtés de droite et de gauche euen constituent les pales opposés. Le brlas 36 est placé entre les balais 22, 23 et agencé de la façon qui sera décrite plus loin, pour pousser alternativement fles balais et les maintenir dans des posWtions de déplacement. Deux pièces aimantées 37, 38 sont placées vers les côtés opposés leu bras 36, de sorte que, lorsque le levier à fourche 32 pivote d'un côté ou de l'autre, le bras 36 est ainsi attiré vers la pièce magnétique voisine.
En considérant le fonctionnement du mécanisme du balancier séparément de celui du moteur, une oscillation du balaencier 29 dans le sens des aiguilles d'une montre par exemple, provoquera un pivotement du levier à fourche 32 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, de telle sorte que le bras 36 est amené tout près de k pièce magnétique 38 et sema attiré par elle. Le brlas 36 est de ce fait entnaîné vers la pièce magnétique 38 jusqu'à une position limitée par une goupille d'arrêt 39, qui limite dans le sens inverse des aiguilles d'une montre le mouvement pivotant du levier à fourche 32.
Une oscillation en sens inverse des aiguilles d'une montre, du balancier, déplace le levier à fourche 32 dans le sens des aiguilles d'une montre, de telle sorte que le bras 36 est entraîné vers la pièce aimantée 37 jusqu'à une position limitée par une seconde goupille d'arrêt 40.
Pour le fonctionnement de l'appareil de la fig. 1, la source d'énergie 28, qui peut être par exemple une batterie sèche de 1,65 wolt, est connectée aux supports de balais 24, 25, d'où i7l résulte que les bébines de rotor 14-16 sont parcourues par le courant dans le sens voulu et que le rotor ose ment à tourner. La nature de la source d'énergie 28 est telle, par rapport aux oaractéristiques du moteur, qu'eue tend à le faire fonctionner à une vitesse plus grande que celle désirée.
Lorsque le rotor 11 tourne, les balais 22, 23 sont alternativement déplacés vens la droite et vers da gauche, par rapport à l'axe du rotor, et lres extrémités supérieures des balais viennent alternativement en contact avec le brnas 36 fixé sur l'extrémité inférieure du. levier à fourche 32 et tendent à -le déplacer. Chaque fois qu'un balai heumbe le bras 36 du levier à fourche,
une rmgxulsion d'énergie est appliquée au balancier 29 par l'intermédiaire de la cheWle 35 de telle sorbe que de balancier 29 est mis en oscillation sur sa fréquence propre.
Lorsque le rotor 11 accélère jusqu'à unie vitae proche d'unie vitesse voulue et déterminée, le déplacement périodique des balais 22, 23 a lieu à une fréquence voisine de la fréquence propre du bâàancl-,r 29.A ce mo-
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ment, le mécanisme du balancier commence à régler la vitesse du rotor de 8la manière décrite ci-après.
Par suite d'un déplacement des balais 22, 23 vers la droite par exemple, le balancier 29, oscillant dans le sens des aiguilles d'une montre, poussera le levier à fourche 32 dans un sens opposé à celui des aiguilles d'une montre jusque vers la goupille d'arrêt 39. Les dimensions du levier à fourche 32 et du bras 36 sont telles, par rapport aux dimensions et à la configuration du collecteur et dos balais que, lorsque le bras 36 et le balai 23 sont déplacés vans la droite au maximum de course, le balai 23 s'éloigne légère- nient du bras 3 6.
A partir du moment où le rotor tend à tourner à une vitesse plus grande que la vitesse d'oscillation propre du balancier 29, le collecteur tend à déplacer le balai de droite 23 vers la gauche à partir de sa position extrême à droite, avant que l'osoillation - de retour du balancier 29 effectue la libération du levier à fourche 32 de sa position extrême de rotation opposée à celle des aiguilles d'une montre. En conséquence, le balai 23, q ul i tend normalement à suivre k collecteur et à rester en contact avec lui, est empêché de le faire par le contact de la partie supérieure du balai avec le bras 36 du levier à fourche. Et, à cet égard, le mécanisme est agencé de manière que l'attraction entre le bras 36 et la pièce magnétique 38 soit suffisante pour vaincre la force élastique poussant le balai 23 vers le oollecteur.
Ainsi, le circuit d'énergie à travers ballais, collecteur et bobine est coupé, et le moteur commence à ralentir.
A un instant déterminé seulement paes 8le mouvement du balancier 29, dle levier à fourche 32 est à nouveau engagé par la cheville 35 et est entraîné à pivoter dans le sens des aiguilles d'une montre, la force élastique appliquée au balai 23, conjugée avec l'impulsion appliquée au levier à fourche par la cheville 35 du balanocier, étant suffisante pour vaincre l'attraction du pôle magnétique 38. Lorsque le levier à fourche 32 est libéré et commence à pivoter dans le sens des aiguilles d'une montre, le balai 23 agit sur le bras 36 let communique -ainsi au balancier a'6nergie préalablement emmagasinée dans le support élastique 25 durant le déplacement du ballai 23. Les impulsions d'énergie ainsi communiquées seront, bien entendu, d'amplitude constante dans toutes les conditions.
Durant le fonctionnement continu de l'appareil de la fie. 1, le circuit du moteur est périodiquement coupé ou ouvert à des instants déterminés par la rotation du moteur. Cala signifie que les circuits du moteur seront couverts aux instants où le collecteur tournant abandonne le con2act avec un ballai poussé en position de déplacement par le bras 36 du levier à fourche. Après chaque ouverture du circuit du moteur, à d'as instants déterminés par la rotation du moteur, le circuit est fermé à des instants déterminés uniquement par le fonctionnement du ballan- ciar 29.
La disposition est pelle que, bien que la vitesse instantanée de rotation du rotor 11 varie lorsque le circuit du moteur est périodiquement ouvert ou fermé, la vitesse de rotation moyenne du rotor sera une fonction exacte de l'oscillation du balancier.
Ainsi que cela se conçoit aisément, l'appareil de ir fig g. 1 présente tous dles avantages caractéristiques des appareils de régulation Haydon actuels en ce qui concerne la commande de la vitesse du moteur, tout en constituant un perfectionnement important du point de vue de la simplicité de construction, de l'encombrement réduit et des caractéristiques électriques. Une des particularités las plus importantes de cet appameil est que lia régulation du moteur par l'ouverture let la fermeture périodiques du circuit du moteur, est effectuée par le collecteur et n'exige pas de jeux séparés de contacts.
A cet égard, d'appareil décrit est idéalement appraprié à l'entraînement d'une pendule alimentée par batterie par exemple, pour une période de plusieurs années, sur lune batterie normale die 1,65 volt et qui présentera donc ses caractéristiques électriques optimum. L'appareil décrit exige aussi moins de pièces et sera donc plus indiqué pour la miniaturisation et pour la production à bon marché.
L'appareil de la fig. 3 est un appareil comprenant un moteur et un dispositif régulateur semblables comme fonctionnement à l'appareil de la fig. 1, mais comportant certaines modifications. Ainsi, le rotor (non représenté) du moteur est monté sur un arbre 50 portant un collecteur 51 qui est excentrique et non circulaire par rapport à l'arbre 50 du rotor. Le collecteur 51 qui est composé d'un corps 52 et de trois segments de collecteur 54-56, possède un profil semblable à celui dus collecteur monté dans l'appareil de la fie. 1. Ainsi le segment de collecteur 56 est un secteur d'un cylindre couvrant un arc d'en- vison 120 .
Les segments 54, 55 ont chacun une portion formant une partie d'un secteur d'un cylindre couvrant un arc d'environ 120 et d'un rayon plus grand que celui du secteur formé par le segment 56, et les segments 54, 55 ont aussi chacun une portion rectiligne qui se prolonge tadgentielle- ment au segment 56 et est- tangente à ce segment 56.
Les centres de courbure du segment 56 et des por- tions arrondies des segments 54, 55 se confondent avec l'axe de d'arbre 50 du Totor et le rayon du segment 56 est plus petit que celui des porÉons arrondies des segments 54,
55 dans le rapport qui est nécessaire pour provoquer lie déplacement voulu dlos ballais. Une paire die ballais 57, 58 qui peuvent âtre formés de matière élastique ou autre, de façon à s'appliquer élastiquement contre le collecteur 51,
sont placés die part et d'autre du collecteur et mon- tés de façon à suivre la audace du collecteur pen- dant sa .radatnoa@ Les ballais 57, 58 sont connectés à une source d'énergie électrique, constituée par une batterie 59.
Au voisinage de l'extrémité supérieure -des balais 57, 58, se -trouve un mécanisme de régulation de vitesse, -désigné d'une façon générale par le chiffre
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60, qui comprend un balancier 61, avec son spiral normal (non dessiné) qui est fixé sur un axe 62. Une came 63 est montée sur l'axe 62 pour osciller en même temps que le balancier 61.
La came 63 peut avoir une configuration semblable à celle du collecteur 51 et elle est orientée par rapport à l'axe 62 et au balancier 61 de telle sorte que dans la position normale ou de repos du balancier, la portion à grand rayon de la carme se trouve sur une verticale passant par l'axe 62 let que les angles de la came soient alors hors de contact avec les balais 57, 58.
Lorsque de l'énergie électrique est appliquée aux balais 57, 58, le moteur est alimenté et le collecteur 51 commence à tourner, disons dans le sens des aiguilles d'une montre. Il en résultte que les balais 57, 58 oscillent de part et d'autre, comme cela est décrit exactenrent pour ll'appareil dé la fig. 1, de sorte que le mécanisme de régulation de vitesse 60 est mis en marche. Ainsi, lorsque le moteur tourne aux environs de la vitesse déterminée voulue, le circuit du moteur est interrompu une fois pendant chaque demi-révolution du moteur, lorsque le pool- lecteur excentrique 51 sre sépare d'un balai retenu en position de déplacement par la calme 63.
Pendant cette même demi période de rotation du moteur, mais à un instant déterminé par le fonctionnement du mécanisme de régulation de vitesse, le balai est libéré par la came 63 et le circuit du moteur est à nouveau rétabli. Et, durant les périodes de libération d'un balai par la came 63, une impulsion d'amplitude connue est impartie lau balancier par le ballai, lorsque le balai passe de sa position d'écartement maximum à sa position d'écartement minimum.
Bien que dans le moteur électrique de l'appareil décrit on ne se limite pas à des collecteurs de forme ou de profils spéciaux, la forme du collecteur monté dans les moteurs des fig. 1 et 3 est particulièrement avantageuse pour des appareils du type décrit, puisqu'un collecteur de cette forme impartit aux balais un mouvement oscillatoire qui est particulièrement intéressant pour accomplir la fonction de régulation désirée.
Ainsi, le profil du collecteur décrit est tel qu'il y a une transition brusque d'un profil circulaire d'un rayon donné à un profil circulaire d'un rayon différent, et cela permet que, quand un baiai est libéré par le mécanisme de régulation de vitesse, ta force élastique de rétablissement agissant sur le balais est cause que le balai se déplace direwtement d'un intervalle déterminé, égal à la différence entre les rayons des deux portions de profils circulaires respectifs du collecteur.
Dans l'appareil de la fig. 4, un moteur ayant un collecteur excentrique 70 monté sur son arbre 71 est associé à un dispositif destiné à effectuer des fonctions supplémemtairse, telles que le comptage, le réglage, etc. Ainsi, le collecteur 70 est de forme circulaire, mais monté excentriquement, c'est-à-dire non circulaire par rapport à l'axe 71 du rotor. Le collecteur 70, qui peut avoir un nombre approprié de segments, est en contact en des points séparés, avec les ballais 72, 73 formés d'une matière élastique ou encore montés sur ou mus par des dispositifs élas- toiques, obligeant les balais là suivre le profil du collecteur durant la rotation de ce dernier. Une énergie électrique peut être appliquée aux balais 72, 73 par une pile 74 ou toute autre source appropriée.
Dans l'appareil de la fig. 4, le balai 73 ponte à son extrémité supérieure un bras 75, qui est courbé vers d'extérieur et dont la partie terminale porte un cliquet agencé de manière à actionner une roue à rochet 77 montée sur un axe 78. Lorsque de l'énergie est fournie aux balais 72, 73, le moteur est alimenté et le collecteur 70 tourne en provoquant l'oscillation d'un côté à l'autre des ballais 72, 73. Durant chaque rotation complète du collecteur 70, le balai 73 est tenu de se mouvoir suivant un cycle périodique de gauche à droite, et chaque mouvement du ballai vers la droite oblige 'la roue à rochet 77 à avancer d'une distance déterminée.
Durant chaque mouvement du balai vers la gauche, le cli- quet 76 revient en arrière d'une dent sur la roue à rochet et engage la dent suivante. Dans un but pratique, la roue à rochet qui est fixée sur l'axe 78, peut être prévue pour actionner un compteur mécanique, par exemple, de telle sorte que les rotations de l'arbre 71 du rotor puissent être totalisées. Un appareil tel que celui représenté dans la fig. 4 pleut être muni de dispositifs de contact agencés de manière à être formés ou ouverts périodiquement en rapport avec la rotation du collecteur excentrique 70. Par exemple, le balai 72 portera à son extrémité supérieure un contact 79 disposé pour agir simultanément avec un contact 80 porté par l'extrémité d'un contact à montage élastique 81.
Le balai 72 est connecté à l'un des pôles de la source d'énergie 74 et l'autre pôle de la source est connecté à travers une charge ou un circuit appropriés 82, au support de contact 81. Pendant le fonctionnement du moteur, le ballai. 72 lest déplacé périodiquement vers lia gauche, d'un espace suffisant pour provo- quer 1a fermeture des contacts 79, 80.
La disposition est .telle, drains la fig. 4, que les contacts 79, 80 sont fermés une fois durant chaque révolution du collecteur excentrique 70, et la fermeture de ces contacts établit un courant à travers la charge 82, au moyen duquel lui réglage, comptage, ou toute autre opéra- tion peuvent être amorcés ou accomplis.
Dans l'appareil, représenté dans la fig. 5, un moteur porte sur l'axe 90 de son -rotor un collecteur 91 end forme de spirale.
Les balais 92, 93, formés de matière élastique ou encore montés sur des dispositifs élastiques ou mus par eux, sont pressés contre la surface du. collecteur, en tes points opposés, et sont disposés de façon à être connectés à une source de courant électrique, telle qu'une batterie 94,
pour former un circuit d'alimentation pour le moteur.
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La forme de collecteur indiquée est telle que lorsque le collecteur tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, les balais 92, 93 sont progressivement éloignés de l'axe de l'arbre 90 du rotor et qu'ils peuvent brusquement revenir vers l'arbre lorsqu'une coupure brusque en 95 du profil de la came passe à l'extrémité du balai.
Dans l'appareil représenté à la fig. 5, le fonctionnement du moteur est commandé par un mécanisme de régulation de vitesse, comprenant un balancier 96, un spiral (non figuré), un axe 97 du balancier et une came 98 fixée sur l'axe du balancier. La position normale ou de repos du balancier est celle où la came 98 a sa portion radiale la plus large dirigée à peu près perpendiculairement au ballai 92, c'est-à-dire au plus près ou au plus loin de l'arbre tournant 90. L'action régulatrice est semblable à celle décrite dans les dispositifs des fig. 1 et 3, sauf que le balancier n'agit que sur un des balais, et que la coupure ou la fermeture du circuit ne se font qu'une fois au lieu de deux durant chaque révolution du collecteur 91.
Si cela est désiré, évidemment, les balais peuvent être montés de façon que le balancier agisse sur les deux, comme précédemment décrit.
Le balai 93 de l'appareil de la fig. 5 est monté entre une paire de contacts 99, 100, fixés sur des supports élastiques 101, 102. Pendant la rotation du collecteur, le balai 93 est mû tantôt vers d'arbre 90 du rotor, tantôt en sens inverse, et, dans ses limites intérieure et extérieure de déplacement, le balai 93 touche respectivement les contacts 99 et 100. La disposition est telle que, durant chaque révolution du collecteur 91, les contacts 99, 100 sont ouverts et fermés, et les temps d'ouverture et de fermeture peuvent être réglés de la façon la plus exacte, en ajustant la position normale dés contacts 99, 100 par rapport au balai 93. L'ouverture et la fermeture des contacts 99, 100 peuvent être utilisées avec profit d'une quantité de manières, telles que le comptage, le réglage des temps ou autres.
Le moteur de l'appareil décrit, utilisé, par exemple, dans des pendules à batteries, a l'avantage de pouvoir être réglé avec précision et de fonctionner durant de longs espaces de temps (de l'ordre de cinq ans) sur une seule batterie de 1,65 volt. De tels moteurs doivent être excessivement compacts et cependant parfaitement robustes et susceptibles d'un réglage précis pendant ces longues périodes de fonctionnement.
Dans l'appareil représenté aux fig. 6-13, le chiffre de référence 110 désigne une platine de base formant une partie du châssis de l'appareil. Sur la partie inférieure de la platine 110 est monté un pont 111 qui est destiné à supporter le rotor et qui présente une paire de branches séparées 112, 113 et une travée 114 entre las branches. La travée est en forme générale de V renversé ayant son sommet 115 au centre du moteur et relativement au-dessus des deux branches 112, 113, le sommet portant un coussinet 116 muni d'un empierrage 117.
La platine 110 présente une ouverture 118 opposé au coussinet 116, dans laquelle est logée une pièce comportant un manchon et un coussinet 119 pourvu d'une pierre 120. Le manchon 119 est forcé dans l'ouverture 118 et possède une partie cylindrique et faisant saillie hors de la platine. L'autre extrémité du manchon est fermée, matis urne partie du manchon est coupée, comme indiqué en 121 sur la fig. 12, pour dégager un évidement intérieur 122, la portion coupée couvrant de préférence moins de la moitié du contour cylindrique du manchon.
Un arbre 123 muni d'un moyeu 124 supportant un certain nombre de bobines 125 est porté et axé par les pierres 117, 120. L'arbre, le moyeu et les bobines forment le rotor du moteur, et les bobines du moteur sont connectées à un collecteur excentrique 126. Le collecteur excentrique 126 a la forme représentée dans la fig. 13 et comprend un premier segment de collecteur 127 sous la forme d'un collier fendu monté sur l'arbre 123 du rotor et concentrique à ce dernier, ainsi que des second et troisième segments de collecteur 128, 129, chacun d'eux étant formé par les branches 128a, 128b et 129a, 129b d'éléments en fil recourbés en U.
Les différents segments seront avantageusement formés en une matière telle qu'un alliage d'or, possédant les caractéristiques voulues de contact, et les segments 128, 129 couvrent un arc d'environ 1200 concentrique à l'arbre 123 du rotor et ayant un rayon environ double de celui du collier 127. La portion de surface active du collier est celle qui s'étend entre les lignes tangentes au collier et aux parties extérieures des éléments en fil 128a et 129b, et s'étend sur environ 120o.
Dans l'appareil représenté, l'arbre 123 du rotor porté à l'une de ses extrémités un pignon d'entrai- nement 130. Le pignon 130, comme indiqué dans les fig. 7 et 11, est logé dans l'évidement 122 du manchon 119 et a une de ses parties située en regard de la fente 121. Ainsi que cela sera exposé plus en détail, le pignon d'entraînement est destiné à venir en prise avec les engrenages d'un mouvement d'horlogerie, par exemple pour entraîner ce mouvement à une vitesse régularisée.
Des aimants de stator 131, 132 sont fixés sur la platine de base 110, sur les côtés opposés de l'arbre du rotor. Les aimants de stator comprennent deux barreaux aimantés d'une manière permanente 133, 134 sur les côtés opposés desquels sont fixées des pièces polaires 135, 136 et 137, 138. Ainsi que cela est indiqué dans les fig. 6 et 11, les barreaux magnétiques 133, 134 sont parallèles et perpendiculaires à l'arbre du rotor 123, et la polarité des barreaux est telle que les pôles nord et sud se font face dans des directions opposées parallèles à l'arbre du rotor.
Les barreaux sont aussi inversés l'un par rapport à l'autre, le pôle nord, par exemple, du barreau 133 étant en face, dans la même direction, du pôle sud
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du barreau 134. Les barreaux magnétiques 133, 134 sont avantageusement formés d'une matière céramique polarisée, telle que le Ferroxdure (marque déposée).
Les pièces polaires 135-138 sont identiques et chacune comprend une surface de contact 139 recouvrant une surface polaire d'un barreau magnétique, une partie 140 se rapprochant du plan médian du rotor et se prolongeant vers l'arbre du rotor, et des prolongements polaires 141 en forme d'arc enveloppant la surface extérieure du rotor et lui faisant face. Comme il ressort de la fig. 11, l'épaisseur des barreaux magnétiques 133, 134 est sensiblement plus grande que celle des bobines du rotor et, en conséquence, les prolongements polaires 141 sont décalés vers le rotor de façon à former un entrefer 142 dans lequel les bobines 125 du rotor sont entièrement situées.
Les pièces polaires 135-138 se prolongent au-delà des extrémités des barreaux magnétiques 133, 134 et sont munies de trous pour recevoir des vis 143. Les vis 143 s'engagent dans la platine de base 110 et servent à bloquer les paires de pièces 135, 136 et 137, 138 et à fixer lesdits barreaux sur la platine de base. Les pièces polaires 136 et 138 placées contre la platine de base ne dépassent pas nécessairement les extrémités des barreaux magnétiques.
Une plaquette de base 144 constituant une pièce d'ancrage est fixée sur la platine 110 au moyen de vis 145 et présente des ouvertures séparées 146 qui correspondent à des ouvertures similaires de la platine de base. Des manchons isolants à 147 sont logés dans les ouvertures 146 et des pièces d'ancrage 148 à butées sont montées dans les manchons, étant ainsi isolées de ladite platine. Des douilles isolantes 149 à collerette appuient aussi sur les extrémités opposées des pièces d'ancrage 148, et un pont d'ancrage 150 est fixé sur les douilles 149 et à la platine 110 par une vis 151. Les pièces d'ancrage 148 sont en un métal conducteur et leurs extrémités sont visibles depuis le dos de la platine 110, comme représenté aux fig. 6 et 7.
Les extrémités intérieures des pièces 148 présentent des fentes 152 destinées à recevoir les extrémités de supports de balais 153. Ces supports sont en une matière conductrice élastique et leurs extrémités en spirale 154 font une boucle d'environ un tour autour des pièces d'ancrage 148. Les extrémités libres des balais se prolongent à peu près parallèlement de part et d'autre du collecteur 126 et présentent à leurs extrémités des frotteurs 155 semblables à des fils, qui sont de préférence formés de matière telle qu'un alliage d'or, possédant des caractéristiques de contact favorables.
Les frotteurs passent de part et d'autre du collecteur 126 et se prolongent au-delà sur une distance notable, comme indiqué sur la fig. 6, et la disposition des supports 153 est telle que les frotteurs sont en tout temps pressés contre le collecteur et tendent à suivre son profil non circulaire et excentrique durant la rotation du rotor.
Un mécanisme régulateur destiné à maintenir la vitesse constante 156 est monté sur l'extrémité supérieure de la platine 110 et est représenté en détail dans les figures 8 et 9. Ce mécanisme comporte un châssis 157 fixé sur la platine 110 par des vis 158, des chevilles de guidage 157a étant logées dans des ouvertures percées dans cette platine. Le châssis 157 porte deux coussinets à rubis 159, 160 maintenant l'arbre 161 d'un balancier 162 du type habituel. Un spiral 163 est fixé à une extrémité sur l'axe du balancier au point 164, et son autre extrémité, au châssis 157.
Un organe de réglage 165 engrenant avec un pignon 167 calé sur un axe 166 peut être pivoté à l'aide d'un tournevis pour régler la longueur effective du spiral, de manière usuelle, et par là la période d'oscillation du balancier.
Le châssis 157 comprend deux bras séparés 168, 169 placés au-dessous du balancier et qui portent des coussinets à rubis 170, 171 portant un pivot 172 d'un levier à fourche 173. Dans l'appareil assemblé, le pivot 172 est situé entre les arbres 161 et 123 du balancier et du rotor, et une partie 174 du levier 173 se prolonge au-delà de son pivot et forme une fourche 175 destinée à venir en prise avec une cheville 176 solidaire de l'axe du balancier. Lorsque le balancier oscille, le levier est déplacé entre deux positions limites déterminées par la position de deux goupilles 177, 178 fixées dans le bras 169 du châssis 157.
Le levier à fourche porte aussi une cheville 179 qui coopère de manière connue avec une rondelle encochée 180, pour maintenir le levier à fourche dans chacune de ses positions limites, jusqu'à ce qu'il soit déplacé de l'une à l'autre par la cheville 176.
Le levier à fourche 173 porte à son extrémité inférieure un bras d'entraînement 181 qui est paral- lèle à l'axe du levier à fourche, et se trouve placé entre les extrémités supérieures des frotteurs 155 des balais, comme indiqué spécialement dans la fig. 6. La disposition est telle que lorsque le levier à fourche est poussé dans une position limite, comme indiqué sur la fig. 8, le bras 181 touche le frotteur du balai adjacent, à moins que ce frotteur soit déplacé par le collecteur excentrique 126 au-delà de la position correspondant à la position limite du bras 181.
Le bras 181 porté par le levier à fourche est en une matière magnétique, et est polarisé de telle sorte que ses pôles opposés sont orientés dans la direction du mouvement du bras, c'est-à-dire à angle droit avec le levier à fourche. De plus, des moyens sont prévus à proximité des positions limites respectives du bras 181 tendant à maintenir le levier à fourche dans sa position limite, contre une des goupilles de limitation 177, 178, indépendamment de l'action de blocage de la cheville 179 et du galet 180, de telle sorte que la cheville 179 ne touche plus le galet 180 durant le fonctionnement normal de l'appareil.
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Le dispositif magnétique formant le stator du moteur est utilisé pour attirer le bras 181 vers ses positions limites. Dans ce but, le bras 181 est placé entre les pièces polaires 135, 137 constituant respectivement le pôle nord et le pôle sud, et le bras 181 est orienté de telle sorte que son pôle sud soit en face de la pièce 135, et son pôle nord en face de la pièce 137.
Le bras magnétique 181 est placé sous l'influence du champ magnétique des aimants 131, 132 du stator, par l'intermédiaire d'éléments de fuite 182, 183 qui sont fixés respectivement aux pièces polaires 135, 137, par des chevilles 184, 185. Comme indiqué dans la fig. 6, ces éléments de fuite ont des extrémités fendues, qui sont maintenues par friction sur les chevilles 184, 185 et qui permettent le réglage pivotant des éléments de manière à les placer plus près ou plus loin du bras 181 du levier à fourche.
Le bras magnétique 181 fixé sur le levier à fourche, destiné à agir conjointement avec les éléments de fuite de polarités opposées adjacents aux positions limites du bras, garantit des conditions de fonctionnement très stables, qui ne changeront pas notablement durant de longues périodes de fonctionnement.
Deux entrefers séparés sont formés entre les éléments de fuite et les pôles respectifs du bras magnétique, comme indiqué dans la fig. 8, et les forces magnétiques étant inversement proportionnelles au carré de la distance, on comprend qu'une action magnétique de freinage ou de détente en résulte, qui pousse le bras opposé 174 du levier à fourche 173 fermement contre l'une ou l'autre des chevilles de limitation 177, 178, ce qui maintient la cheville 179 hors de contact avec le galet 180, pour assurer l'oscillation libre du balancier 162.
L'appareil représenté aux fig. 6-13 peut être monté rapidement sur un mouvement d'horlogerie tel qu'une pendule. Ainsi à la fig. 7, 186 désigne un châssis de pendule comprenant une platine 187, pourvue d'une ouverture 188 destinée à loger exactement le manchon 119. Un pignon d'attaque 189 est destiné à venir en prise avec le pignon 130, lorsque le manchon 119 est inséré dans l'ouverture.
Dans l'appareil représenté, un couvercle 190 enferme avec la platine 110 le moteur et le dispositif à balancier, et des vis 191 dépassent la platine 110 pour venir se loger dans des ouvertures taraudées prévues dans la platine 187 du mouvement entraîné. Ainsi l'appareil décrit peut être assemblé au mouvement entraîné simplement en insérant le manchon 119 dans l'ouverture 188 et en vissant les vis 191.
La source de courant électrique destinée à actionner le moteur @de l'appareil est connectée à des bornes 193 sortant de la platine 187 du mouvement entraîné et disposées de façon à engager et assurer des con- nexions électriques avec les pièces d'ancrage 148. Dans ce but, les pièces d'ancrage 148 présentent des évidements 194 destinés à recevoir les fiches 195 des bornes, et des ressorts 196, en matière conductrice sont prévus pour assurer un bon contact.
Le moteur de l'appareil est mis en marche en amenant le courant d'alimentation aux frotteurs 155, ce courant étant choisi de façon à ce que le moteur tende à fonctionner à une vitesse supérieure à celle désirée. La rotation du collecteur entraîne le déplacement des frotteurs de part et d'autre de leur position moyenne, et durant le démarrage, les contacts poussent le levier à fourche alternativement dans des sens opposés, appliquant des impulsions au balancier pour le faire osciller selon sa fréquence propre.
Lorsque le moteur atteint et tend à dépasser une vitesse déterminée à laquelle les balais sont déplacés de part et d'autre de leur position moyenne à la fréquence propre d'oscillation du balancier, le méca- nisme de régulation de la vitesse commence à régler là fonctionnement du moteur. Ainsi, lorsque le collecteur parvient à une position déplaçant les frot- teurs vers la droite, par exemple, le levier à fourche tend à pousser le bras 181 vers sa position limite de droite.
Dans des conditions déterminées, le moteur tend à accélérer davantage que le mécanisme de régulation de vitesse, de sorte que le collecteur s'écarte du frotteur de droite avant que le levier à fourche soit poussé vers son autre position limite. Lorsque l'élément de contact et le collecteur ne sont plus en contact, le circuit du moteur- est interrompu, puisque l'attraction magnétique entre le bras 181 et l'élément de fuite 183 dépasse la force de réaction élastique du ressort sur l'élément de contact et cet élément est maintenu en position déplacée.
A un instant suivant déterminé seulement par le mouvement du balancier, le levier à fourche 173 est engagé par la cheville 176 et poussé vers son autre position limite, et la force agissant sur le balancier et le frotteur dépasse la force d'attraction magnétique immobilisant le levier à fourche, ce qui permet à l'élément de contact déplacé de revenir vers le collecteur pour rétablir le courant dans le moteur.
De plus, l'énergie emmagasinée dans le frotteur monté élastiquement, lors de son déplacement dû au collecteur tournant, est impartie au levier à fourche, et à travers ce levier au balancier, pour récupérer les pertes d'énergie dans le mécanisme régulateur de vitesse.
Les opérations précitées sont répétées lors du fonctionnement continu de l'appareil, de sorte que deux fois pour chaque cycle de fonctionnement du mécanisme régulateur de vitesse, le circuit du moteur est ouvert aux instants déterminés par la rotation du moteur, et fermé aux instants déterminés par le fonctionnement du balancier.
La vitesse moyenne de rotation du moteur est ainsi une fonction exacte des oscillations du balancier, bien que, à un instant donné le moteur tantôt accélère à une vitesse supérieure à celle prévue, tantôt ralentisse à une vitesse inférieure à cette vitesse déterminée.
L'appareil décrit dans les fig. 6-13 convient tout spécialement à la commande de pendules électriques mues par batteries, parce que cet appareil
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est de dimensions réduites, relativement économique à fabriquer et d'un fonctionnement très sûr. La caractéristique dominante de cet appareil réside dans sa faculté de fonctionner pendant de longs espaces de temps avec une haute précision de réglage, en utilisant des dispositifs normaux d'alimentation.
On a constaté que des appareils tels que celui décrit ayant les dimensions voulues pour actionner un mouvement de pendule, consomment environ 200 microwatts en fonctionnement, et peuvent fonctionner avec précision lorsque la tension appliquée au moteur passe de 2,6 volts à 0,6 volt environ. Ainsi donc, on peut s'attendre à ce qu'un tel appareil puisse fonctionner pendant plusieurs années avec une batterie sèche normale de 1,65 volt.
Un avantage pratique très important de l'appareil décrit réside dans sa faculté de fonctionner avec une vitesse constante dans de grandes limites de tension. Cette propriété permet à cet appareil d'être alimenté par de simples batteries sèches dont la tension de sortie baisse régulièrement pendant leur durée d'utilisation. Au contraire, les pendules ordinaires mues par batterie exigent normalement des types spéciaux de batteries,
tels que les piles à mercure ou encore des modèles coûteux de piles sèches qui possèdent une tension de sortie relativement uniforme pendant leur durée d'utilisation.
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Apparatus comprising an electric motor and a device actuated by this motor The present invention relates to an apparatus comprising an electric motor and a device actuated by this motor.
In electric motors with winding rotors, the electric current is distributed to the rotor coils by brushes which press on a collector attached to the roter's shaft. This collector is divided into a number of segments, and when the various segments come into contact with the brushes, current is directed through some or all of the rotor coils as desired. Often, dil can be added to the engine of devices to control its speed, count its revolutions, ensure periodic drive or control other devices etc. And normally, such additional melts are effected by suitable mechanisms controlled by the motor shaft.
In some cases, a speed regulator is associated with the motor, which is designed to run at a speed slightly higher than that desired, and the motor supply circuit has a pair of contacts which are opened periodically at times determined by the rotational speed of the motor. A mechanism intended to keep the speed constant, such as an annular balance, can be associated with the contacts and cause the contacts to close periodically at times determined only by the operation of this mechanism.
Heretofore, the speed regulation of such a narrow motor has been effected by means of open contacts by a motor driven cam. But, while such a device is satisfactory for many uses, when the motor must be driven by an extremely low current, such as 200 micro-watts under 1.5 shutters, the use, in addition to the collector contacts, of additional contacts for speed regulation, leads to unwanted electrical and mechanical faults. In addition, the currently known devices require more parts, are more expensive and have a larger footprint than would be desirable for such applications.
The apparatus according to the invention is characterized in that the motor comprises a stator, a rotor having a winding excitable be by a source of electric current, a collector connected to said winding and mounted on a shaft carrying the rotor, this collector being of non-circular cross section with respect to the axis of said brush shaft arranged so as to engage the collector at points spaced apart and connected to said source of electric current, a support for the brushes providing limited movement of the brushes which are subjected to an elastic force forcing them to follow the surface of the collector during its rotation,
the device actuated by the motor being separated from the rotor and the collector and arranged so as to be actuated periodically by at least one of the brushes, the displacement of which is caused by the rotation of the collector.
The appended drawing represents, by way of example, several embodiments of the apparatus forming the subject of the invention.
Fig. 1 is a schematic view of an apparatus according to a. first embodiment.
Fig. 2 is a view on a larger scale of a detail of FIG. 1.
Fig. 3 is a simplified view of a variant of FIG. 1.
Figs. 4 and 5 are schematic views of other variants.
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The end. 6 is an elevational view of an apparatus the motor of which is intended to actuate a pendulum movement.
The end. 7 is a cross section through line 7-7 from the end. 6, showing a cover mounted on a plate carrying the motor and illustrating the method of assembling this motor with the clockwork movement of a pendulum.
The end. 8 is an enlarged view of a device intended to keep the speed of the end motor constant. 6.
The end. 9 is a section, enlarged and fragmentary, by line 9-9 from the end. 6.
The end. 10 is an end view of the apparatus of the fia. 6.
The end. 11 is a section through line 11-11 from the end. 6.
The end. 12 is a rear view on a smaller scale of the end device. 6, and the end. 13 is an enlarged section of an eccentric manifold of the motor of the apparatus of FIG. 6. The device shown at the end. 1 comprises an electric motor 10 having a wound rotor 11 and two permanent magnets 17, 18 forming the stator. The rotor 11 shown comprises a hub 12 mounted on a shaft 13 and whose section has a generally triangular shape. Flat coils 14 -16 are fixed, for example, by gluing on the hub 12.
The electric current is applied to the coils 14-16 so that these coils, placed in the magnetic fields of the magnets 17, 18 of the stator, are traversed by a current tending to produce a torque in a determined direction. It is well known to provide a collector mounted on the shaft of the rotor and cooperating with But carrying the current from a source to direct it in a given direction and through given coils, during the progressive rotation of the rotor.
In known motors, the manifold generally has a cicular cross section, the center of which coincides with the axis of the motor shaft and which is divided into a number of segments normally equal to the number of coils. In the engine shown in the end. 1, the commutator is provided with three segments, and each coil will be connected to the two adjacent segments, the relative orientation of the rotor coils, two commutator segments, brushes and stator magnets being such that, when the rotor turns, the current is applied to the different pairs of segments of the collector, so as to direct the current on one or more given coils of the rotor.
The collector shown at the end. 1 comprises a first segment 19, which has the shape of a split collar mounted integrally on the shaft 13 of the rotor. The second and third collector segments 20, 21 will preferably consist of two U-bent wires whose branches 20a, 20b and 21a, 21b (wire 2) are placed parallel to the axis of the rotor and are anchored by the 'one of their ends in the hub 12 of the rotor.
The shape of the segments 19-21 is such that the peripheral profile of the collector is eccentric and not circular with respect to the axis 13 of the rotor. Thus, in the form of execution of the end. 1 and 2, the manifold segments 20, 21 will advantageously be arranged so as to register effectively in a circular or cylindrical arc which is concentric with the axis of the shaft 13 of the rotor, but the radius of which is markedly greater than that of the tree. And in the case where the segments 20, 21 are, as can be seen, formed of elements of conductors bent in U, their branches 20a, 21b are anchored at the ends of an arc of a circle concentric with the axis of the shaft. 13.
Preferably, the spacing and the arrangement of the active portions of the manifold segments 20, 21 are such that the surface tangent to these segments is practically circular. Thus the distances between the branches of the manifold segments are relatively short so that the strings between these branches differ only a little from a reml arc. However, it is understood that the manifold segments can be curved if useful or expedient, to follow exactly the outline of a circle. The collector segment 19, being effectively cylindrical in shape, has an active outer surface which is circular and concentric with the axis of the rotor shaft 13.
The cylinder, concentric with the shaft 13 of the rotor, which circumscribes the segments of the manifold 20, 21 is of a larger diameter than the outside diameter of the manifold segment 19. Preferably, the diameter of this enveloping cylinder will be approximately twice that of the manifold segment 19 and the segments 20, 21 cover approximately an arc of 120. The arrangement is such that the apparent profile of the manifold comprises a cylindrical arc of 120, comprising the segments 20, 21, two straight lines tangent to the outer branches of the segments 20, 21 and tangent to the outer surface of the manifold segment 19, and a portion of the cylindrical surface of segment 19 covering an arc of about 120.
The apparent profile of the collector therefore comprises two cylindrical portions of different radii arranged on either side of the rotor.
To supply the collector with current, it is provided with a pair of brushes 22, 23 which are mounted on elastic supports 24, 25 held by means of pins 26, 27.
The elastic supports 24, 25 are arranged so as to press the brushes 22, 23 in the direction of the die axis, the shaft 13 of the rotor, so that in any position of rotation of the commutator,
the brushes are kept in elastic contact with the segments of the collector. The connectors are designed to be connected to a source of electrical energy, and per liter of input, a battery 28 is indicated as having its terminals connected to the brush supports 24,
25, the supports being formed of conductive material.
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When a current is applied to the brushes 22, 23, the coils 14-16 of the rotor are energized, producing a torque which tends to make the rotor move, for example in the direction of clockwise. Assuming that the initial position of the rotor is that shown in fig. 1, the balls 22, 23 are in contact with the collector segments 20, 21, so that current flows through the coil 14, and through the coils 15, 16 in series.
As the motor rotates, say clockwise, the ballas 23 will be moved outward, so as to move away from the axis of the rotor, while the brush 22 is pushed outward. interior by the elastic support 24, so that the two brushes move to the right, while remaining in contact with the collector segments 20, 21. After a rotation of 30 of the rotor, with respect to the position shown in fig. . 1, the brush 23 will effectively be in a position tangent to the arc enveloping the elements, 20, 21 of the manifold and the brush 22 will effectively be in a position tangent to the segment of the manifold 19.
FE1 this point, the coils 14 and 16 are sonus current, while the coil 15 is not powered, and the brushes 22, 23 are moved to the right up to the maximum stroke determined by the eccentricity of the collector. During the next 120 of rotation, the brushes 22, 23 remain displaced to the right, and the coil 15 is re-energized, but with a polarity in the opposite direction. Coil 14 is then de-energized and then re-energized with an opposite polarity. When this 120o phase of rotation ends, the anterior branch of the collector segment 21 is in contact with the brush 22 or close to touching it, and the posterior branch of the collector segment 20 is about to detach from the brush 23. .
During the following 60o of rotation, the brushes 22, 23 are moved from their extreme right positions to their extreme left positions and in this way, during each complete revolution of the collector, the brushes 22, 23 are moved entirely in each opposite direction, during periods of rotation of 60, and the motor turns of 120 between each period of displacement.
The oscillating movement of the brushes 22, 23 is used to effect high precision regulation of the speed of the motor. For this purpose, the apparatus of FIG. 1 comprises an annular balance 29 oscillating around an axis 30, and biased by a balance spring 31. In accordance with the known principle, the oscillation takes place at a fixed frequency, and continues for an indefinite period if one applies to the closed balance periodic pulses sufficient to overcome the various losses due to friction.
A fork lever 32 was associated with the beddeader 29 and pivots between its ends on an axis 33. At its upper part, the fork lever 32 leaves a fork 34 intended to receive the ankle 35 carried by the balance. When the balance wheel swings, the pin 35 engages the fork and rotates the lever in a limited direction and distance. Upon the return of the rocker swing, the fork 34 is again engaged and the fork lever 32 is moved in the opposite direction.
The lower end of the fork lever 32 includes an arm 36, which is formed by a beautifully polarized magnet due to its right and left sides constituting the opposing blades. The burnt 36 is placed between the brushes 22, 23 and arranged in the manner which will be described later, to alternately push the brushes and keep them in displacement positions. Two magnet pieces 37, 38 are placed towards opposite sides of the arm 36, so that when the fork lever 32 swings to one side or the other, the arm 36 is thus attracted towards the neighboring magnetic piece.
Considering the operation of the balance mechanism separately from that of the motor, an oscillation of the balaencier 29 in the direction of clockwise for example, will cause a pivoting of the fork lever 32 in the anti-clockwise direction, so that the arm 36 is brought close to the magnetic part 38 and is attracted by it. The brlas 36 is therefore driven towards the magnetic part 38 to a position limited by a stop pin 39, which counterclockwise limits the pivoting movement of the fork lever 32.
A counterclockwise oscillation of the balance wheel moves the fork lever 32 clockwise so that the arm 36 is driven towards the magnet part 37 to a position limited by a second stop pin 40.
For the operation of the apparatus of fig. 1, the power source 28, which can be for example a 1.65 wolt dry battery, is connected to the brush holders 24, 25, whereby it follows that the rotor coils 14-16 are traversed by the current in the desired direction and that the rotor dares to turn. The nature of the energy source 28 is such, with respect to the characteristics of the motor, that it tends to make it operate at a speed greater than that desired.
When the rotor 11 rotates, the brushes 22, 23 are alternately moved to the right and to the left, relative to the axis of the rotor, and the upper ends of the brushes alternately come into contact with the brnas 36 fixed on the end lower of. fork lever 32 and tend to move it. Each time a broom blows the arm 36 of the fork lever,
an energy rmgxulsion is applied to the balance 29 via the cheWle 35 of such a nozzle that the balance 29 is put into oscillation on its own frequency.
When the rotor 11 accelerates to a united speed close to a desired and determined speed, the periodic displacement of the brushes 22, 23 takes place at a frequency close to the natural frequency of the baàancl-, r 29.
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The balance mechanism begins to regulate the speed of the rotor in the manner described below.
As a result of a movement of the brushes 22, 23 to the right for example, the balance 29, oscillating in the direction of clockwise, will push the fork lever 32 in a direction opposite to that of clockwise up to the stop pin 39. The dimensions of the fork lever 32 and of the arm 36 are such, with respect to the dimensions and the configuration of the collector and back brushes that, when the arm 36 and the brush 23 are moved in the straight at the maximum stroke, the broom 23 moves away slightly from the arm 3 6.
From the moment the rotor tends to turn at a speed greater than the speed of oscillation of the balance 29, the collector tends to move the right-hand brush 23 to the left from its extreme right position, before the oscillation - return of the balance 29 releases the fork lever 32 from its extreme position of rotation opposite to that of clockwise. Consequently, the brush 23, which normally tends to follow the manifold and remain in contact with it, is prevented from doing so by the contact of the upper part of the brush with the arm 36 of the fork lever. And, in this regard, the mechanism is arranged so that the attraction between the arm 36 and the magnetic part 38 is sufficient to overcome the elastic force pushing the brush 23 towards the collector.
Thus, the energy circuit through ballais, collector and coil is cut, and the motor begins to slow down.
At a given instant only paes 8le movement of the balance 29, the fork lever 32 is again engaged by the pin 35 and is driven to pivot in the direction of clockwise, the elastic force applied to the blade 23, combined with the momentum applied to the fork lever by the pin 35 of the balanociator, being sufficient to overcome the attraction of the magnetic pole 38. When the fork lever 32 is released and begins to rotate clockwise, the broom 23 acts on the arm 36 and thus communicates to the balance a'6energy previously stored in the elastic support 25 during the displacement of the balloon 23. The energy pulses thus communicated will, of course, be of constant amplitude under all conditions. .
During continuous operation of the fie device. 1, the motor circuit is periodically cut or opened at times determined by the rotation of the motor. Cala means that the motor circuits will be covered at the times when the slip ring gives up contact with a ballai pushed into the displacement position by the arm 36 of the fork lever. After each opening of the motor circuit, at instants determined by the rotation of the motor, the circuit is closed at instants determined solely by the operation of ballan- ciar 29.
The arrangement is that although the instantaneous speed of rotation of the rotor 11 will vary when the motor circuit is periodically opened or closed, the average speed of rotation of the rotor will be an exact function of the oscillation of the balance.
As can easily be understood, the apparatus of ir fig g. 1 presents all of the characteristic advantages of current Haydon regulating devices with regard to the control of the speed of the engine, while constituting a significant improvement from the point of view of simplicity of construction, reduced size and electrical characteristics. One of the most important features of this device is that the regulation of the motor by periodically opening and closing the motor circuit is effected by the collector and does not require separate sets of contacts.
In this regard, the apparatus described is ideally suited to driving a pendulum powered by a battery, for example, for a period of several years, on a normal battery die 1.65 volts and which will therefore have its optimum electrical characteristics. The apparatus described also requires fewer parts and will therefore be more suitable for miniaturization and for low-cost production.
The apparatus of FIG. 3 is an apparatus comprising a motor and a regulator device similar in operation to the apparatus of FIG. 1, but with some modifications. Thus, the rotor (not shown) of the motor is mounted on a shaft 50 carrying a collector 51 which is eccentric and not circular with respect to the shaft 50 of the rotor. The manifold 51 which is composed of a body 52 and three manifold segments 54-56, has a profile similar to that of the manifold mounted in the fuel apparatus. 1. Thus the manifold segment 56 is a sector of a cylinder covering an arc of vison 120.
The segments 54, 55 each have a portion forming part of a sector of a cylinder covering an arc of about 120 and with a radius greater than that of the sector formed by the segment 56, and the segments 54, 55 also each have a rectilinear portion which extends tadgentielle to segment 56 and is tangent to this segment 56.
The centers of curvature of the segment 56 and the rounded portions of the segments 54, 55 merge with the axis of the shaft 50 of the Totor and the radius of the segment 56 is smaller than that of the rounded porEons of the segments 54,
55 in the report which is necessary to cause the desired displacement of the ballais. A pair of die ballais 57, 58 which may be formed of elastic material or the like, so as to apply elastically against the manifold 51,
are placed on either side of the collector and mounted so as to follow the audacity of the collector during its .radatnoa @ The ballais 57, 58 are connected to a source of electrical energy, constituted by a battery 59.
In the vicinity of the upper end of the brushes 57, 58, there is a speed regulating mechanism, generally designated by the number
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60, which comprises a balance 61, with its normal hairspring (not shown) which is fixed on an axis 62. A cam 63 is mounted on the axis 62 to oscillate at the same time as the balance 61.
The cam 63 may have a configuration similar to that of the collector 51 and it is oriented relative to the axis 62 and the balance 61 so that in the normal or rest position of the balance, the large radius portion of the cam is on a vertical passing through the axis 62 so that the angles of the cam are then out of contact with the brushes 57, 58.
When electric power is applied to brushes 57, 58, the motor is energized and the collector 51 begins to rotate, say clockwise. The result is that the brushes 57, 58 oscillate on either side, as exactly described for the apparatus of FIG. 1, so that the speed regulating mechanism 60 is started. Thus, when the motor rotates around the desired determined speed, the motor circuit is interrupted once during each half-revolution of the motor, when the eccentric pool-drive 51 is separated from a brush held in the traveling position by the motor. calm 63.
During this same half-period of motor rotation, but at an instant determined by the operation of the speed regulating mechanism, the brush is released by the cam 63 and the motor circuit is again restored. And, during the periods when a brush is released by the cam 63, a pulse of known amplitude is imparted to the balance wheel by the ballai, when the brush passes from its maximum separation position to its minimum separation position.
Although the electric motor of the apparatus described is not limited to collectors of special shape or profiles, the shape of the collector mounted in the motors of FIGS. 1 and 3 is particularly advantageous for devices of the type described, since a collector of this shape imparts to the brushes an oscillatory movement which is particularly advantageous for accomplishing the desired regulation function.
Thus, the profile of the described collector is such that there is a sharp transition from a circular profile of a given radius to a circular profile of a different radius, and this allows that when a bayi is released by the mechanism speed regulation, your elastic restoring force acting on the brush causes the brush to move dirwtement by a determined interval, equal to the difference between the radii of the two portions of respective circular profiles of the collector.
In the apparatus of FIG. 4, a motor having an eccentric manifold 70 mounted on its shaft 71 is associated with a device intended to perform additional functions, such as counting, adjustment, etc. Thus, the collector 70 is circular in shape, but mounted eccentrically, that is to say not circular with respect to the axis 71 of the rotor. The manifold 70, which may have an appropriate number of segments, is in contact at separate points with the balls 72, 73 formed of an elastic material or else mounted on or moved by elastic devices, forcing the brushes there. follow the profile of the collector during the rotation of the latter. Electrical energy can be applied to the brushes 72, 73 by a battery 74 or any other suitable source.
In the apparatus of FIG. 4, the broom 73 lays at its upper end an arm 75, which is bent outwardly and whose end part carries a pawl arranged so as to actuate a ratchet wheel 77 mounted on a shaft 78. When energy is supplied to the brushes 72, 73, the motor is supplied and the collector 70 rotates causing the oscillation from side to side of the ballais 72, 73. During each complete rotation of the collector 70, the brush 73 is required to to move in a periodic cycle from left to right, and each movement of the ballai to the right causes the ratchet wheel 77 to advance a determined distance.
During each movement of the broom to the left, the pawl 76 moves back one tooth on the ratchet wheel and engages the next tooth. For practical purposes, the ratchet wheel which is fixed to the axle 78, may be provided to operate a mechanical counter, for example, so that the rotations of the rotor shaft 71 can be totaled. An apparatus such as that shown in FIG. 4 rains be provided with contact devices arranged so as to be formed or opened periodically in relation to the rotation of the eccentric collector 70. For example, the brush 72 will carry at its upper end a contact 79 arranged to act simultaneously with a contact 80 carried. through the end of a resiliently mounted contact 81.
The brush 72 is connected to one of the poles of the power source 74 and the other pole of the source is connected through a suitable load or circuit 82, to the contact support 81. During the operation of the motor, the ballai. 72 ballast is periodically moved to the left, enough space to cause contacts 79, 80 to close.
The arrangement is such, drains in fig. 4, that the contacts 79, 80 are closed once during each revolution of the eccentric collector 70, and the closing of these contacts establishes a current through the load 82, by means of which its adjustment, counting, or other operation can be initiated or completed.
In the apparatus, shown in fig. 5, a motor carries on the axis 90 of its -rotor a collector 91 in the form of a spiral.
The brushes 92, 93, formed of elastic material or else mounted on elastic devices or driven by them, are pressed against the surface of the. collector, at your opposite points, and are arranged to be connected to a source of electric current, such as a battery 94,
to form a supply circuit for the motor.
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The manifold shape shown is such that when the manifold rotates counterclockwise, the brushes 92, 93 are progressively moved away from the axis of the rotor shaft 90 and they may suddenly return to the axis. the shaft when a sudden cut at 95 in the profile of the cam passes to the end of the brush.
In the apparatus shown in FIG. 5, the operation of the motor is controlled by a speed regulating mechanism, comprising a balance 96, a hairspring (not shown), an axis 97 of the balance and a cam 98 fixed on the axis of the balance. The normal or rest position of the balance is that where the cam 98 has its widest radial portion directed approximately perpendicular to the ballai 92, that is to say as close as or as far as possible from the rotating shaft 90 The regulating action is similar to that described in the devices of Figs. 1 and 3, except that the balance only acts on one of the brushes, and that the breaking or closing of the circuit is only done once instead of two during each revolution of the collector 91.
If desired, of course, the brushes can be mounted so that the balance acts on both, as previously described.
The brush 93 of the apparatus of FIG. 5 is mounted between a pair of contacts 99, 100, fixed on elastic supports 101, 102. During the rotation of the collector, the brush 93 is moved sometimes towards the shaft 90 of the rotor, sometimes in the opposite direction, and, in its internal and external limits of movement, the brush 93 touches the contacts 99 and 100 respectively. The arrangement is such that, during each revolution of the collector 91, the contacts 99, 100 are open and closed, and the opening and closing times can be set in the most exact way, by adjusting the normal position of the contacts 99, 100 with respect to the brush 93. The opening and closing of the contacts 99, 100 can be used to advantage in a number of ways, such as: that counting, setting times or others.
The motor of the apparatus described, used, for example, in battery clocks, has the advantage of being able to be regulated with precision and to operate for long periods of time (of the order of five years) on a single 1.65 volt battery. Such motors must be excessively compact and yet perfectly robust and capable of precise adjustment during these long periods of operation.
In the apparatus shown in FIGS. 6-13, reference numeral 110 denotes a base plate forming part of the frame of the apparatus. On the lower part of the plate 110 is mounted a bridge 111 which is intended to support the rotor and which has a pair of separate branches 112, 113 and a span 114 between the branches. The span is in the general shape of an inverted V having its top 115 in the center of the engine and relatively above the two branches 112, 113, the top carrying a bearing 116 provided with a stone 117.
The plate 110 has an opening 118 opposite the pad 116, in which is housed a part comprising a sleeve and a pad 119 provided with a stone 120. The sleeve 119 is forced into the opening 118 and has a cylindrical and projecting part. off the turntable. The other end of the sleeve is closed, and part of the sleeve is cut off, as indicated at 121 in fig. 12, to clear an interior recess 122, the cut portion preferably covering less than half of the cylindrical contour of the sleeve.
A shaft 123 with a hub 124 supporting a number of coils 125 is carried and centered by stones 117, 120. The shaft, hub and coils form the rotor of the motor, and the coils of the motor are connected to. an eccentric manifold 126. The eccentric manifold 126 has the shape shown in FIG. 13 and comprises a first manifold segment 127 in the form of a split collar mounted on and concentric with the rotor shaft 123 of the rotor, as well as second and third manifold segments 128, 129, each of which is formed by the branches 128a, 128b and 129a, 129b of U-bent wire elements.
The various segments will advantageously be formed of a material such as a gold alloy, having the desired contact characteristics, and the segments 128, 129 cover an arc of about 1200 concentric with the shaft 123 of the rotor and having a radius approximately double that of collar 127. The active area portion of the collar is that which extends between the lines tangent to the collar and to the outer portions of the wire members 128a and 129b, and extends approximately 120o.
In the apparatus shown, the rotor shaft 123 carried at one of its ends a drive pinion 130. The pinion 130, as indicated in FIGS. 7 and 11, is housed in the recess 122 of the sleeve 119 and has one of its parts located opposite the slot 121. As will be explained in more detail, the drive pinion is intended to come into engagement with the gears of a clockwork movement, for example to drive this movement at a regulated speed.
Stator magnets 131, 132 are attached to base plate 110, on opposite sides of the rotor shaft. The stator magnets comprise two permanently magnetized bars 133, 134 on the opposite sides of which pole pieces 135, 136 and 137, 138 are attached. As shown in Figs. 6 and 11, the magnetic bars 133, 134 are parallel and perpendicular to the rotor shaft 123, and the polarity of the bars is such that the north and south poles face each other in opposite directions parallel to the rotor shaft.
The bars are also inverted with respect to each other, the north pole, for example, of the bar 133 being opposite, in the same direction, the south pole
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of the bar 134. The magnetic bars 133, 134 are advantageously formed from a polarized ceramic material, such as Ferroxdure (registered trademark).
The pole pieces 135-138 are identical and each comprises a contact surface 139 covering a pole surface of a magnetic bar, a part 140 approaching the median plane of the rotor and extending towards the rotor shaft, and pole extensions 141 in the form of an arc enveloping the outer surface of the rotor and facing it. As can be seen from FIG. 11, the thickness of the magnetic bars 133, 134 is substantially greater than that of the coils of the rotor and, consequently, the pole extensions 141 are offset towards the rotor so as to form an air gap 142 in which the coils 125 of the rotor are fully located.
The pole pieces 135-138 extend beyond the ends of the magnetic bars 133, 134 and are provided with holes to receive screws 143. The screws 143 engage in the base plate 110 and serve to block the pairs of pieces. 135, 136 and 137, 138 and to fix said bars on the base plate. The pole pieces 136 and 138 placed against the base plate do not necessarily extend beyond the ends of the magnetic bars.
A base plate 144 constituting an anchoring piece is fixed to the plate 110 by means of screws 145 and has separate openings 146 which correspond to similar openings in the base plate. Insulating sleeves at 147 are housed in the openings 146 and anchors 148 with stops are mounted in the sleeves, thus being isolated from said plate. Insulating sleeves 149 with flange also bear on the opposite ends of the anchors 148, and an anchoring bridge 150 is fixed on the sleeves 149 and to the plate 110 by a screw 151. The anchors 148 are made of a conductive metal and their ends are visible from the back of the plate 110, as shown in FIGS. 6 and 7.
The inner ends of the pieces 148 have slits 152 for receiving the ends of brush holders 153. These holders are of an elastic conductive material and their spiral ends 154 loop about one turn around the anchor pieces 148. The free ends of the brushes extend approximately parallel on either side of the collector 126 and have wire-like wipers 155 at their ends, which are preferably formed of a material such as a gold alloy, possessing favorable contact characteristics.
The rubbers pass on either side of the collector 126 and extend beyond it for a significant distance, as shown in FIG. 6, and the arrangement of the supports 153 is such that the rubbers are at all times pressed against the manifold and tend to follow its non-circular and eccentric profile during the rotation of the rotor.
A regulator mechanism intended to maintain the constant speed 156 is mounted on the upper end of the plate 110 and is shown in detail in Figures 8 and 9. This mechanism comprises a frame 157 fixed to the plate 110 by screws 158, Guide pins 157a being housed in openings drilled in this plate. The chassis 157 carries two ruby bearings 159, 160 holding the shaft 161 of a balance 162 of the usual type. A hairspring 163 is fixed at one end on the axis of the balance at point 164, and its other end, to the frame 157.
An adjuster 165 meshing with a pinion 167 wedged on an axis 166 can be pivoted using a screwdriver to adjust the effective length of the hairspring, in the usual manner, and thereby the period of oscillation of the balance.
The frame 157 comprises two separate arms 168, 169 placed below the balance and which carry ruby bearings 170, 171 carrying a pivot 172 of a fork lever 173. In the assembled apparatus, the pivot 172 is located between the shafts 161 and 123 of the balance and of the rotor, and part 174 of the lever 173 extends beyond its pivot and forms a fork 175 intended to engage with an ankle 176 integral with the axis of the balance. When the balance oscillates, the lever is moved between two limit positions determined by the position of two pins 177, 178 fixed in the arm 169 of the frame 157.
The fork lever also carries a peg 179 which cooperates in a known manner with a notched washer 180, to hold the fork lever in each of its limit positions, until it is moved from one to the other. by the ankle 176.
The fork lever 173 has at its lower end a drive arm 181 which is parallel to the axis of the fork lever, and is placed between the upper ends of the brushes 155, as specially indicated in fig. . 6. The arrangement is such that when the fork lever is pushed to a limit position, as shown in fig. 8, the arm 181 touches the wiper of the adjacent brush, unless this wiper is moved by the eccentric manifold 126 beyond the position corresponding to the limit position of the arm 181.
The arm 181 carried by the fork lever is made of a magnetic material, and is polarized so that its opposite poles are oriented in the direction of movement of the arm, i.e. at right angles to the fork lever. . In addition, means are provided near the respective limit positions of the arm 181 tending to maintain the fork lever in its limit position, against one of the limit pins 177, 178, independently of the locking action of the pin 179 and of the roller 180, so that the pin 179 no longer touches the roller 180 during normal operation of the apparatus.
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The magnetic device forming the stator of the motor is used to attract the arm 181 to its limit positions. For this purpose, the arm 181 is placed between the pole pieces 135, 137 constituting the north pole and the south pole respectively, and the arm 181 is oriented such that its south pole is opposite the piece 135, and its pole north across from room 137.
The magnetic arm 181 is placed under the influence of the magnetic field of the magnets 131, 132 of the stator, by means of leakage elements 182, 183 which are fixed respectively to the pole pieces 135, 137, by pins 184, 185 As shown in fig. 6, these trailing elements have slotted ends, which are held by friction on the pegs 184, 185 and which allow the pivotal adjustment of the elements so as to place them closer or further from the arm 181 of the fork lever.
The magnetic arm 181 fixed to the fork lever, intended to act in conjunction with the leakage elements of opposite polarities adjacent to the limit positions of the arm, guarantees very stable operating conditions, which will not change significantly during long periods of operation.
Two separate air gaps are formed between the trailing elements and the respective poles of the magnetic arm, as shown in fig. 8, and the magnetic forces being inversely proportional to the square of the distance, it is understood that a magnetic braking or relaxing action results, which pushes the opposite arm 174 of the fork lever 173 firmly against one or the other limiting pins 177, 178, which keeps the pin 179 out of contact with the roller 180, to ensure the free oscillation of the balance 162.
The apparatus shown in Figs. 6-13 can be quickly fitted to a clock movement such as a pendulum. Thus in FIG. 7, 186 designates a pendulum frame comprising a plate 187, provided with an opening 188 intended to accommodate the sleeve 119 exactly. A drive pinion 189 is intended to engage with the pinion 130, when the sleeve 119 is inserted. in the opening.
In the apparatus shown, a cover 190 encloses with the plate 110 the motor and the pendulum device, and screws 191 extend beyond the plate 110 to come to be housed in threaded openings provided in the plate 187 of the driven movement. Thus the apparatus described can be assembled with the driven movement simply by inserting the sleeve 119 into the opening 188 and screwing the screws 191.
The source of electric current intended to actuate the motor of the apparatus is connected to terminals 193 coming out of the plate 187 of the driven movement and arranged so as to engage and ensure electrical connections with the anchoring pieces 148. For this purpose, the anchoring parts 148 have recesses 194 intended to receive the plugs 195 of the terminals, and springs 196, of conductive material are provided to ensure good contact.
The apparatus motor is started by supplying the supply current to the wipers 155, this current being chosen so that the motor tends to operate at a speed greater than that desired. The rotation of the manifold causes the friction switches to move to either side of their middle position, and during starting, the contacts push the fork lever alternately in opposite directions, applying pulses to the balance to make it oscillate according to its frequency. clean.
When the motor reaches and tends to exceed a determined speed at which the brushes are moved on either side of their average position at the natural frequency of oscillation of the balance, the speed regulation mechanism begins to adjust there. engine operation. Thus, when the manifold reaches a position moving the rubbers to the right, for example, the fork lever tends to push the arm 181 towards its right limit position.
Under certain conditions, the engine tends to accelerate more than the speed control mechanism, so that the manifold moves away from the right-hand slider before the fork lever is pushed to its other limit position. When the contact element and the collector are no longer in contact, the motor circuit is interrupted, since the magnetic attraction between the arm 181 and the trailing element 183 exceeds the elastic reaction force of the spring on the contact element and this element is maintained in the displaced position.
At a next instant determined only by the movement of the balance, the fork lever 173 is engaged by the pin 176 and pushed to its other limit position, and the force acting on the balance and the friction device exceeds the magnetic attraction force immobilizing the fork lever, which allows the displaced contact element to return to the collector to restore current to the motor.
In addition, the energy stored in the elastically mounted slider, during its displacement due to the rotating collector, is imparted to the fork lever, and through this lever to the balance, to recover the energy losses in the speed regulator mechanism. .
The aforementioned operations are repeated during the continuous operation of the apparatus, so that twice for each operating cycle of the speed regulator mechanism, the motor circuit is opened at the times determined by the rotation of the motor, and closed at the determined times. by the operation of the balance.
The average rotational speed of the motor is thus an exact function of the oscillations of the balance, although, at a given instant, the motor sometimes accelerates to a speed greater than that planned, sometimes slows down to a speed lower than this determined speed.
The apparatus described in fig. 6-13 is particularly suitable for controlling electric pendulums powered by batteries, because this device
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is small in size, relatively economical to manufacture and very safe to operate. The dominant characteristic of this device lies in its ability to operate for long periods of time with high adjustment precision, using normal power devices.
It has been found that devices such as the one described, having the desired dimensions to actuate a pendulum movement, consume about 200 microwatts in operation, and can operate accurately when the voltage applied to the motor goes from 2.6 volts to 0.6 volts. about. So, then, one can expect that such a device can work for several years with a normal 1.65 volt dry battery.
A very important practical advantage of the apparatus described lies in its ability to operate at a constant speed within wide voltage limits. This property allows this device to be powered by simple dry batteries, the output voltage of which drops regularly during their period of use. On the contrary, ordinary battery operated pendulums normally require special types of batteries,
such as mercury cells or expensive models of dry cells which have a relatively uniform output voltage during their service life.