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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.