Installation électrique pour la transmission synchrone d'un mouvement de rotation, notamment pour la distribution de l'heure. La présente invention a trait à une ins tallation électrique pour la transmission syn chrone d'un mouvement de rotation, notam ment pour la distribution de l'heure.
Cette installation comporte un dispositif électrique de transmission asservi constitué par un distributeur desservant un (ou plu sieurs) récepteur à champ tournant dont le rotor suit la rotation discontinue du champ produit par le distributeur, une horloge-mère conduisant le distributeur, un interrupteur de courant qui, pour chaque position du distri buteur ne laisse passer le courant que pen dant le temps nécessaire au déplacement de la pièce mobile du récepteur.
. Cette installation est susceptible de dif férentes formes d'exécution. L'interrupteur de courant peut être commandé soit par l'horloge-mère, soit par le rotor du récepteur. L'alimentation de l'installation de distribution peut être assurée normalement par un réseau de distribution électrique et, en cas de panne, par une batterie de secours mise en circuit par un disjoncteur automatique.
Dans le dessin annexé, donné, à titre d'exemple La fig. 1 est un schéma indiquant le principe général sur lequel repose l'installa tion électrique, montrant une première forme d'exécution de l'objet de l'invention; Les fig. 2 et 3 sont des schémas indiquant une variante de la disposition représentée à la fig. 1; Les fig. 4 et 5 sont respectivement des coupes suivant 4-4 fig. 5 et 5-5 fig. 4 d'un mode d'exécution de récepteur horaire avec ai mant permanent mobile. Fig. 6 est une vue pers pective de l'aimant mobile de ce récepteur;
Fig. 7, 8 et 9 sont respectivement des coupes suivant 7-7, fig. 8, 8-8 fig. 7 et 9-9, fig. 7, d'un mode d'exécution - d'appa reil récepteur à armature mobile- excitée.
Fig. 10 est une vue perspective de l'arma ture mobile du récepteur représenté dans les fig. 7 et 8 ; Fig. 11 représente en élévation un mode d'exécution de distributeur de courant com mandé par l'horloge-mère. Fig. 12 représente ce distributeur en coupe suivant 12-12, fig. 11; Dig. 13 est un schéma de l'installation électrique permettant l'alimentation en cou rant du réseau de distribution de l'heure en se branchant sur une canalisation de force ou de lumière.
D'après le schéma de la fig. 1, l'horloge-mère actionne un interrupteur élec trique I et un distributeur de courant D relié par une canalisation électrique, comme il est indiqué sur le schéma, à une source de courant continu E et à un dispositif électromagnétique récepteur comportant trois bobines Bi B2 B3, disposées en étoile autour d'un aimant rotatif N S qui s'oriente dans la direction du champ magnétique résultant lorsque les bobines sont traversées par des courants électriques.
Le rouage de l'horloge-mère actionne l'in terrupteur rotatif I et le distributeur de cou rant D à des vitesses différentes. La vitesse de rotation de l'interrupteur I est par exem ple telle que l'interrupteur reste fermé pen dant un court instant toutes les minutes. Celle du distributeur est telle que celui-ci tourne de '/c de tour pendant une minute et modifie les connexions assurant la liaison des bobines à la source d'électricité de façon que les émissions successives de courant aient pour effet de faire progresser l'aimant N S de '/s de tour.
Le distributeur est cons titué par un disque isolant A portant deux zones conductrices C et C' respectivement reliées au moyen de bagues et de frotteurs à la source d'électricité L'. Des balais 1, 2 et 3, disposés à 1200 frottent sur le distri buteur D et sont reliés respectivement aux bobines Bi B:, B3, montées en étoile.
Dans la position de la fig. l., le courant entre par la bobine Bi et sort par la bobine B2. L'interrupteur I tournant d'un mouve ment uniforme, le contact ne reste établi que pendant un très court instant et le circuit électrique est ensuite ouvert. Les longueurs des épanouissements polaires des noyaux des bobines et de l'aimant sont déterminées pour que l'aimant reste en équilibre stable dans cette position lorsque le courant est coupé en raison de la plus faible réluctance du cir cuit magnétique.
Après une durée de une minute, le cir cuit électrique est de nouveau fermé grâce à l'interrupteur I, mais le distributeur D a tourné de '/c de tour, de sorte que le balai 2 se trouve devant la partie isolante du dis tributeur, tandis que le balai 3 se trouve devant la zone conductrice négative C', et que le balai 1 reste devant la zone conduc trice positive. Dans ces conditions, le courant entre par la bobine Bi et sort par la bobine <I>Ri</I> et l'aimant <B>X</B> .b' tourne dans le sens de la flèche de '/c de tour.
Le dispositif continue à fonctionner de la même manière et toutes les minutes l'aimant mobile tourne de '/c de tour dans le même sens. Il suffit d'actionner les aiguilles par l'intermédiaire d'engrenages convenables rece vant leur mouvement de l'aimant.
Les schémas fig. 2 et 3 indiquent une variante de la disposition qui vient d'être décrite. L'horloge-mère actionne simplement d'un mouvement uniforme le distributeur de courant D.
Les balais 1, 2 et 3 sont également reliés aux fils d'entrée des bobines Bi B: Ba du récepteur. Mais les fils de sortie de ces bo bines sont reliés à trois balais disposés à 120 , 1.' 2' et 3' frottant sur un interrupteur spécial D' calé sur l'axe de l'aimant rotatif N S. Il est constitué par un disque conduc teur portant deux zones isolantes .H et H'. Le calage du distributeur D' par rapport à l'aimant rotatif N S est tel que les zones isolantes sont disposées par rapport aux ba lais 1', 2', 3', comme l'indique la fig. 2, lors que l'aimant occupe la position de la figure.
Le fonctionnement est le suivant Partons de la position représentée fig. 2. On voit qu'en raison de la position du dis tributeur D, il ne passe aucun courant dans les bobines. Le distributeur D tournant dans le sens de la flèche, la zone conductrice C' reliée au pôle négatif de la source vient en contact avec le balai 3.
Dans ces conditions <B>un</B> circuit électrique est fermé et le courant entre par la bobine Bi et sort par la bobine Bs; l'aimant rotatif N S tourne dans le sens de la flèche et tend à se rapprocher de la position représentée fig. 3, mais le distribu teur D' solidaire de l'aimant tourne égale ment et lorsque l'aimant est prêt d'atteindre la position de la fig. 3, la zone isolante K vient en contact avec le frotteur l' et le courant est coupé.
L'aimant rotatif s'immo bilise néanmoins dans la position représentée fig. 3 qui, ainsi qu'il a été dit plus haut, est une position de réluctance minimum du circuit magnétique et par suite d'équilibre stable. On voit d'ailleurs que si en raison de -la vitesse acquise l'aimant dépassait cette position, les balais l', 2' et 3' seraient de nouveau court-circuités et le courant passe rait par suite dans les bobines Bi et Bs et ramènerait l'aimant en arrière dans la posi tion convenable.
La disposition qui vient d'être .décrite permet donc d'obtenir à l'aide d'un seul dis tributeur commandé par l'horloge-mère, un fonctionnement dans les mêmes conditions que celui qu'on obtient avec le dispositif re présenté fig. 1. La disposition des fig. 2 et 3 permet en outre d'obtenir une consommation de courant réduite au minimum, car le cou rant est coupé automatiquement dès que cha que rotation de 1/c de tour du récepteur est terminée.
Enfin l'étincelle de rupture, à l'instant de l'ouverture du circuit, se produit sur le distributeur D' de l'horloge réceptrice et non sur celui de l'horloge-mère. Ceci est très avantageux, car il faut avant tout que l'hor- loge-mère qui alimente tout le réseau de dis tribution d'heure se maintienne en parfait état de fonctionnement.
Les fig. 4, 5 et 6 représentent un premier type du récepteur horaire dont le rotor est un aimant permanent.
Ce récepteur comporte trois bobines de fil isolé 5, 6 et 7 entourant les noyaux de fer doux 8, 9 et 10 rivés sur la plaque de fer doux 11. Les noyaux des bobines portent à leur partie antérieure des épanouissements polaires, de fer doux également, 12, 13 et 14. Un aimant mobile 15 monté sur un axe 16 grâce à la, pièce de fixation en laiton 17 pivote d'une part dans la plaque 11 et d'au tre part dans la plaque de laiton 18 fixée au moyen de vis 19 aux extrémités des noyaux des bobines. Une contre-plaque 20 solidaire de la plaque 18 assure un centrage parfait de l'axe de l'aimant par rapport aux épanouissements polaires, cette plaque 20 s'encastrant exactement dans l'alésage de ces épanouissements. L'aimant a la forme représentée en perspective à la fig. 6.
Cette forme permet d'obtenir un aimant relative ment puissant pour un encombrement et un poids réduits. Il est à remarquer d'ailleurs que la conservation de l'aimantation est as surée par les bobines excitatrices lorsqu'elles sont parcourues par les courants, l'aimant comme on l'a vu s'orientant toujours dans la direction (lu flux résultant de façon que son aimantation soit renforcée par le flux produit par lesdites bobines.
La commande des aiguilles est assurée au moyen de la vis sans fin 21 calée à l'ex trémité de l'axe 16, engrenant avec la roue dentée 22 entraînant l'axe 23 de la grande aiguille de l'horloge réceptrice. La petite ai guille est commandée par une minuterie ordinaire. L'application d'une transmission par vis sans fin et roue dentée et très avan tageuse, car cette transmission est irréversible et l'on peut faire usage d'aiguilles déséquili brées sans crainte de retours cri arrière ou d'avances intempestives.
Le récepteur qui vient d'être décrit est branché sur le réseau de distribution d'heure comme l'indique le schéma de la fig. 1. On peut également monter sur l'axe 16 un dis tributeur D' établi comme il a été expliqué plus haut et faire les connexions comme l'in diquent les schémas des fig. 2 et 3. On se rend compte que ces appareils ne compor tent aucun organe dont le fonctionnement pourrait produire du bruit et qu'ils présen tent une grande robustesse, Les fig. 7, 8, 9 et 10 représentent un au tre type de récepteur horaire, comportant une armature tournante de forme spéciale aimantée par une bobine excitatrice 25..
Cette disposi- tion permet de faire usage de réseaux de distribution d'heure établis selon les schémas des fig. 1, 2 et 3, mais en utilisant une source E de courant alternatif. En effet le sens du courant étant inversé simultanément dans les bobines<I>Bi</I> B2 Bs et dans la bobine excitatrice 25, la polarité du stator et de l'aimant mobile est inversée simultanément et le couple électromagnétique conserve le même sens.
Les bobines<I>Bi</I> B2 Bs, montées en étoile et reliées au distributeur de l'horloge-mère comme il a été expliqué plus haut sont dis posées sur un stator en fer doux constitué par deux plaques de tôle découpées 26 et 27 dont la forme est nettement visible à la fig. 7. Trois piliers 28, 29 et 30 disposés à 120 permettent de maintenir les plaques 26 et 27 et les platines 31 et 32 sur lesquelles pivo tent les axes de l'armature tournante.
Cette disposition permet de préparer les bobines à l'avance et de les enfiler sur les épanouissements polaires des plaques 26 et 27. pour cela on amène au contact les deux plaques 26 et 27; on introduit la bobine en la faisant passer de biais sur une branche, puis sur l'autre des épanouissements polaires, et jus qu'à ce qu'elle se trouve sur la partie rétré cie de ces épanouissements. Ces plaques sont ensuite écartées et maintenues dans cette position par des tubes formant entretoises tels que 33. Ces tubes sont maintenus par les piliers de fixation 28, 29 et 30. La forme des plaques 26 et 27 est telle que les bo bines sont maintenues en place avec un léger coincement. (Voir fig. 9).
L'armature mobile est constituée par un noyau de fer 35 constituant l'axe et portant deux pièces de fer découpées 36 et 37 dont la forme est représentée en perspective à la fig. 10. La bobine excitatrice 25 est fixe. Elle est disposée concentriquement au noyau 35. La fixation de cette bobine est assurée par des pattes telles que 36' engagées entre la plaque 26 et les tubes entretoises tels que 33. Cette disposition permet d'éviter l'emploi d'un bobinage mobile, ce qui obligerait à ame- ner le courant au moyen de bagues et de frotteurs. La commande des aiguilles est également obtenue par une simple démulti plication par la vis sans fin 37' et la roue dentée 38.
Les fig. 11 et 12 représentent une forme de réalisation pratique du distributeur de courant de l'horloge-mère. Ce distributeur a été étudié en vue de réduire au minimum les frottements mécaniques; il comporte un disque en matière isolante 40 sur lequel sont fixés deux coquilles conductrices 41 et 42 portant respectivement deux axes 43 et 44 par lesquels le courant leur est amené. Cha cun des trois balais à 120 est constitué par un levier 45 pivotant sur un axe 46 et por tant à son extrémité un petit galet 47 mo bile autour d'un axe de laiton. Les galets sont constitués par un alliage de bronze et de graphite (matière employée couramment pour-la fabrication des balais de machines électriques).
Un ressort à boudin convenablement dis posé, est attaché au levier 45 et à une pièce 48 reliée à la borne où aboutit le conducteur de la canalisation de distribution d'heure.
La fig. 13 représente schématiquement l'installation électrique permettant d'alimen ter le réseau de distribution d'heure. Cette installation permet d'utiliser le courant d'un réseau d'électricité quelconque et de se bran cher automatiquement sur une batterie de secours par des piles ou des accumulateurs, au cas où le courant du secteur viendrait à manquer.
La canalisation du secteur de distribu tion d'électricité est représentée en C P. Une dérivation est prise pour l'alimentation du distributeur de l'horloge-mère dont les bornes d'arrivée de courant sont représentées en 50 et 51. Les conducteurs 52 et 53 d'a limentation traversent le coupe-circuit C C L'un des fils 52 aboutit directement à la borne 50. Le fil 53 aboutit à la borne d'un commutateur automatique à deux directions permettant de relier la borne 51 soit à la borne 54 soit à la borne 55. Cette borne 55 est reliée à l'un des pôles de la batterie de secours 56, dont l'autre pôle aboutit à la borne 50. Le levier mobile du commutateur est commandé par l'armature d'un électro aimant 57 dont la bobine est reliée aux fils de la canalisation principale comme l'indique la figure.
On voit que lorsque le secteur fournit du courant, l'armature 58 est attirée et que l'horloge-mère est alimentée par le secteur d'électricité. Si le courant vient à manquer, l'armature 58 retombe et l'alimen tation se fait automatiquement par la batterie de secours 56. Dès que la tension est de nouveau rétablie dans la canalisation C P, l'alimentation se fait par le secteur d'électri cité. Il est évident que la tension du secteur d'électricité peut être préalablement abaissée au moyen d'une résistance additionnelle ou préférablement d'un petit transformateur sta tique dans le cas de courants alternatifs.
Il importe de remarquer qu'un tel mon tage ne serait pas possible avec certains ré cepteurs horaires connus qui comportent une roue à rochets avançant de une dent grâce à une armature qui se déplace à chaque émission de courant. En effet si le commu tateur automatique qui vient d'être décrit entrait en fonction à l'instant où le distribu teur de l'horloge-mère fonctionne, il pourrait y avoir un raté et toutes les horloges récep trices seraient en retard de une minute. Cet inconvénient n'existe pas avec le dispositif représenté à la fig. 1.
En effet dans le cas où il y aurait un raté pour la cause envisa gée, le retard serait rattrapé à l'émission de courant suivante, car l'armature progresserait alors de '/s de tour pour venir s'orienter dans la direction du champ résultant corres-, pondant à la position du distributeur qui lui, fonctionne sans cesse.
Les dispositifs qui viennent d'être décrits sont non seulement applicables à la distri bution de l'heure, mais encore propres à toutes autres applications comportant la trans mission synchrone d'un mouvement de rota tion. On peut alimenter directement le dis tributeur D par une source d'électricité et relier les balais aux bobines Bi B2 B3, mon- tees en étoile, d'un récepteur construit comme décrit en regard des fig. 4 à 10 incluse.
L'armature du récepteur tourne à la même vitesse que celle du distributeur. On peut même animer le distributeur de vitesses très rapides. Le mouvement est fidèlement repro duit par le récepteur sauf, en cas de trop brusques accélérations de la rotation du dis tributeur.
Cette propriété peut être en particulier utilisée dans les réseaux de distribution d'heure lorsqu'on. veut avancer ou retarder simultanément toutes les horloges réceptrices. Dans le montage de la fig. 1,. il suffit de court-cicuiter l'interrupteur I et de désem- brayer le distributeur D de l'horloge-mère. On peut alors faire tourner le distributeur dans un sens ou dans l'autre à une vitesse relativement rapide, les armatures des récep teurs horaires tournant dans le même sens et -avec la même vitesse que le distributeur de l'horloge-mère.