Brevet FR2397639A1 — publié le 19790209

La présente invention concerne un instrument indicateur électromagnétique du type comprenant un solénoide d'induction d'un champ électromagnétique et une lame mobile en matière ferromagnétique disposée dans le champ induit par la bobine et articulée par un axe qui pivote è ltencontre d'un ressort de rappel, cet axe étant relié à une aiguille indicatrice. Les instruments indicateurs de ce type sont bien connus des spécialistes de cette branche et sont spécialement utilisés pour mesurer et indiquer des valeurs du courant aussi bien continu qu'alternatif. Toutefois, leur réalisation présente des difficultés importantes car, du fait que les couples d'actionnement engendrés sont très faibles, toutes les pièces mobiles doivent être extrEmement légères afin que les couples de frottement sur l'axe de support de la lame mobile et de l'aiguille indicatrice soient négligeables par rapport aux couples engendrés par le champ électromagnétique. L'utilisation de pièces légères et très petites a pour conséquence une extrême fragilité de tous les organes, la difficulté de manipulation et l'impossibilité d'obtenir des tolérances précises sur les pièces, de sorte qu'il est indispensable d'effectuer de longues opérations d'étalonnage à la main. En outre, l'ensemble formé par les pieces mobiles des instruments du type indiqué ci-dessus constitue véritablement une structure qui est déséquilibrée par rapport à l'axe d'oscillation portant également l'aiguille indicatrice. I1 en résulte que la réalisation de tels instruments nécessite également une opération d'équilibrage de la structure mobile, opération que l'on effectue è la main, en disposant une petite masse sur l'extrémité de l'aiguille indicatrice, opposée à l'extrémité de lecture sur l'échelle graduée de l'instrument ainsi que deux autres petites masses sur les extrémités dlune barrette perpendiculaire aussi bien à l'aiguille quota l'axe de pivotement et en-choisissant la position convenable à l'équilibrage par déplacement manuel de ces petites masses, en avant et en arrière. Cette opération d'équillbrage est extrêmement délicate et longue, étant donné qu'un équilibrage qui n' a pas été effectué correctement provoque des erreurs d'indication qui risquent d'entre nettement supérieures au degré de précision de l'instrument. Une indication de la fragilité et de la légèreté des pièces à manipuler au cours de la construction de l'instrument peut se déduire par exemple de la valeur du couple développé par le ressort de rappel relié à l'axe de pivotement d'aiguille, valeur qui, lorsque l'aiguille est à bout de course, atteint au maximum, dans les instruments actuellement en usage, de 0,02 a 0,05 g/cm. Il résulte de ce qui précède que les instruments indicateurs de type connu nécessitent des opérations de construction et de montage qui doivent être effectuées normalement avec une grande dépense de maind'oeuvre et, par suite, à des prix relativement élevés de revient. L'invention vise à permettre les construction et montage d'instruments indicateurs, mécanisés au maximum, en partie pour la préparation des pièces et en partie pour leur montage, ce qui élimine les opérations manuelles successives d'étalonnage et d'équilibrage et, par conséquent, assure une économie de prix de revient et de main-d'oeuvre. L'invention a donc pour objet une structure dont les éléments constitutifs peuvent être facilement manipulés, également de façon mécanique, en phase de préparation et de montage et, du fait que ces pièces ont nécessairement des poids et des dimensions supérieurs à ceux des pièces classiques, d'augmenter considérablement en même temps le couple moteur afin de vaincre les forces de frottement plus importantes et également les forces d'inertie, plus importantes, des pièces mobiles. Ce nouvel instrument indicateur électromagnétique est caractérisé en ce que la bobine est montée sur un noyau en matière ferromagnétique qui se continue, à ses extrémités > par des prolongements en forme de plaque dont les bords libres sont en regard l'un de l'autre de manière à délimiter un entrefer et en ce que la lame mobile en matière ferromagnétique, partiellement introduite dans cet entrefer, est constituée par un élément en forme de plaque, sensiblement à profil en S, avec un centre de symétrie par lequel passe l'axe de pivotement auquel ladite lame est fixée pour les déplacements angulaires engendrés par le champ électromagnétique induit dans cet entrefer. Suivant une forme de réalisation préféré, les bords libres des prolongements en forme de plaque du noyau de la bobine entre lesquels se trouve l'entrefer sont pliés l'un vers l'autre avec des parties situées dans un méme plan et ladite lame mobile en S est montée de façon à pivoter partiellement dans ledit entrefer selon un plan perpendiculaire au plan des parties repliées des bords desdits prolongements du noyau. Selon une autre caractéristique du dispositif, l'axe sur lequel est montée ladite lame mobile est relié à l'aiguille indicatrice de l'instrument par l'intermédiaire d'au moins un engrenage multiplicateur å deux éléments, l'aiguille indicatrice étant solidaire d'un axe auxiliaire correspondant. Les avantages assurés par l'invention consistent essentiellement dans l'obtention d'un couple d'entraSnement très élevé (de 500 à 100 fois supérieur a celui d'un instrument classique) pour le déplacement de la lame mobiles ce qui permet de réaliser cette dernière en lui donnant des dimensions et un poids relativement importants sans nuire au bon fonctionnement et à la précision de ltinstrument et tout en assurant une manipulation plus facile pendant la construction et le montage. De plus, conformément a l'invention, aussi bien le noyau de la bobine avec ses prolongements que la lame mobile peuvent être réalisés de façon économique par des opérations simples de cisaillement qui permettent un degré élevé de mécanisation de la construction et du montage de l1ins- trument. Enfin, la forme en S, symétrique par rapport au centre, de la lame mobile permet de monter l'équipage mobile de l'instrument également à l'aide d'un appareillage automatique, sans nécessiter aucune opération manuelle d'équilibrage, la seule opération complémentaire qui demeure nécessaire étant une opération d'étalonnage pour l'extrémité de l'échelle mobile. D'autres objets et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant, a titre explicatif mais nullement limitatif,une uneforme préférée de réalisation. Sur ces dessins - la figure I est une coupe transversale schématique d'un instrument selon l'invention; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; et - la figure 3 est une vue d'ensemble en perspective, avec des parties arrachées. La référence 1 désigne la bobine de l'instrument indica-. tueur, alimentée de façon classique par un courant électrique (continu ou alternatif). Cette bobine 1 est montée sur le noyau correspondant 2 qui est en matière ferromagnétique. Cenaau2 comporte des prolongements latéraux 3 et 4 en forme de plaque. Des colonettes, telles qu'indiquées en 5 sur les figures, sont reniées aux prolongements 3 et 4 et servent à rigidifier ces prolongements et assurer leur mise en place réciproque. Ces colonettes sont fixées aux prolongements 3 et 4 à l'aide des vis 5a, 5b de façon connue en soi. Les extrémités libres des prolongements 3 et 4 sont repliées l'une vers l'autre par des parties 6 et 7 dont les bords libres 6a et 7a sont mutuellement en regard avec un intervalle constituant un entrefer 8. Dans cet entrefer 8 oet montée de façon a pivoter la lame ferromagnetique 9 calée sur I'axe 10 à pivots par l'intermédiaire d'un moyeu 11. Cette lame9aune forme géométrique plane à périphérie en S et est constituée de deux lobes 9a, 9b symétriques par rapport au centre de calage sur l'axe 10 dont les pivots d'extrémités sont de façon classique maintenus sur des supports 12 et 13 fixés aux prolongements 3 et 4 en forme de plaque du noyau. En particulier, le support 13 est monté par filetage, ce qui permet d'effectuer le montage de l'axe 10 entre les supports et de régler sa position. Au prolongement 4 est fixée également une console 14 destinée a maintenir un ressort spiral antagoniste 15 fixé à l'axe 10 a l'aide d'un moyeu 16 qui est calé sur ce dernier. La fixation de la console 14 au prolongement 4 est assurée par exemple au moyen d'une bague 14a concentrique du support fileté 13. En regard du support 12, liaxe 10 est muni d'une roue 17 d'engrenage calée au moyen du moyeu correspondant 18. Cette roue 17 engrenage avec un pignon 19 qui est lui-m8me calé, par l'intermédiaire du moyeu correspondant 20, sur l'axe 21 portant l'aiguille indicatrice 22. La référence 23 désigne l'échelle graduée sur laquelle est portée l'échelle de lecture de positlon de l'aiguille 22. L'axe 21 est monté pour pivoter entre des supports 24 et 25 reliés au prolongement 3 en forme de plaque au moyen d'un élément à partie tubulaire 26. Le principe du fonctionnement de ce nouvel instrument indicateur est classique. Le courant qui parcourt la bobine 1 induit un champ électromagnétique entre les prolongements 6 et 7 qui sont tous deux dans le mEme plan, ce qui provoque un déplacement angulaire de la lame mobile 9 à l'encontre du rappel par le ressort antagoniste 5. Le déplacement angulaire de cette lame mobile 9 entraîne un déplacement angulaire de l'axe 10 et, par l'intermediaire de l'engre- nage 17-19, le déplacement angulaire multiplié de l'axe 21 avec l'aiguille indicatrice 22 qui en est solidaire. Conformement au mécanisme multiplicateur de l'instrument, le déplacement angulaire de la lame mobile 9 se trouve multiplié et, par conséquent, il est possible de lire la valeur mesurée sur une échelle graduée plus grande. Conformément à l'invention, la lame mobile 9 est symétrique par rapport à son centre et, par conséquent, symétrique par rapport à l'axe 10, ce qui donne une structure bien équilibrée que l'on peut réaliser de façon automatique sur des machines sans qu1il soit nécessaire de procéder a des interventions manuelles d'équilibrage final. En outre, cette lame étant plate, contrairement aux lames mobiles classiques qui sont courbes, peut être réalisée par des opérations d'emboutissage qui peuvent ultérieurement rendre automatique le procédé de construction de l'instrument. De plus, les prolongements 3 et 4 en plaques permettent de mécaniser au maximum la construction et le montage de l'instrument. On peut remarquer, d'après ce qui précède, que le comportement de ce nouvel instrument peut Autre assimilé à celui d'un petit moteur électrique à répulsion, avec cet avantage que, sur la lame 9, s'exercent des couples relativement élevés de l'ordre de l 2 cm/g, c'est-à-dire des couples qui sont de 50 a 100 fois supérieurs à ceux que l'on obtient dans les instruments classiques a fer mobile. Grâce à un tel couple d'entratnement, non seulement les parties mobiles de l'instrument peuvent avoir des poids et dimensions supérieurs à ceux des instruments classiques avec, par suite, une facilité de manipulation et de montage, mais, en outre, on peut intercaler entre l'axe de déplacement de la lame mobile 9 et llaxe 21 de l'aiguille 22 deux éléments d'engrenages, tels le couple roue 17-pignon 19, permettant de multiplier les déplacements angulaires obtenus, ce qui facilite la lecture sur une échelle de plus grande dimension. il convient enfin-de remarquer que la forme repliée des extrémités des prolongements ferromagnétiques 3 et 4, avec des parties coplanaires 6 et 7, assure la constance dans le temps de l'entrefer 8 et, par suite, un flux électromagnétique uniforme entre les bords parallèles 6a et 7a en regard mutuel, ce qui affecte favorablement la régularité de fonctionnement de l'instrument. La structure que l'on vient de décrire est une réalisation préférée de l'invention mais, bien entendu, on peut en fabrication apporter des variantes de construction et de forme sans pour cela sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi par exemple que les bords 6a et 7a qui délimitent l'entrefer 8, au lieu d'être rectiligaes, pourraient être en arcs à concavités opposées. Une telle conformation présente l'avantage de permettre une plus grande tolérance sur la perpendicularité de l'axe 10 de pivotement de la lame mobile 9 par rapport à son plan. REVEND i CATI ON S 1. Instrument indicateur électromagnétique du type comprenant un solénoide d'induction d'un champ électromagnétique et une lame mobile en matiere ferromagnétique disposée dans le champ induit par la bobine et articulée par un axe qui pivote à l'encontre d'un ressort de rappel, cet axe étant relié à une aiguille indicatrice, caractérisé en ce que la bobine de cet instrument est montée sur un noyau en matière ferromagnetique, qui se continue > à ses extrémités, par des prolongements en forme de plaques dont les bords libres sont en regard l'un de l'autre de manière à délimiter un entrefer et en ce que la lame mobile en matière ferromagnétique, partiellement introduite dans cet entrefer est constituée par un élément en forme de plaque, sensiblement a profil en S, avec un centre de symétrie par lequel passe l'axe de pivotement auquel ladite lame est fixée pour les déplacements angulaires engendrés par le champ électromagnétique induit dans cet entrefer. 2, Instrument selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bords libres des prolongements en forme de plaque du noyau de la bobine > entre lesquels se trouve l'entrefer, sont pliés l'un vers l'autre, avec des parties situées dans un même plan et ladite lame mobile en S est montée de façon à pivoter partiellement dans ledit entrefer selon un plan perpendiculaire au plan des parties repliées des bords des dits prolongements du noyau. 3. Instrument selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que l'axe sur lequel est montée ladite lame mobile est relié à l'aiguille indicatrlce de l'instrument par l'intermédiaire d'au moins un engrenage multiplicateur à deux éléments, l'aiguille indicatrice étant solidaire d'un axe auxiliaire correspondant.