I. Hotean électro-magnétiqaes

1814. La propriété de rélcctro-aimant de recevoir et perdre instanlanénient une énorme force magnétique, fait de cet appareil un organe mécaoiqœ (l'un usage de plus en plus fréquent dans les applications industrielles, où ii est souvent designé sous le nom d'c7ec/ro, de même qu'on dit kilo pour kilogramme. Une particularité précieuse que présente aussi ce genre de forc*>. c'est qu'on peut les faire naître, au moyen de fils conducteurs, à des distances

M0TEUK8 ÉLECTRO-MAGNÉTIQUES. 789

considérables et à l'instant voulu, grâce à la rapidité de propagation de réiectricité. Nous allons terminer ce chapitre en faisant connaître les principales applications de Télectro-magnétisme, et nous commencerons par décrire les appareils moteurs.

48iS. Moteurs électro-mai^Bétiques. — L*idée d'appliquer les électroaimants à la production d'un travail mécanique, a dû s'ofTrir de bonne heure i la pensée des physiciens. Les premiers essais ont été faits presque simulta- Dénient en France , en Allemagne, en Italie et en Amérique. Le système toomant de Ritchie (1669) nous présente un premier exemple d'un moteur électro-magnétique. D'après plusieurs physiciens allemands, M. Jedlick aurait imaginé, dès 1829, un appareil rotatif analogue à ceux que nous décrirons plus loin (1816). L'abbé Dal Négro a construit, en 1831, une machine dans laquelle un aimant oscillait entre les pôles d'un électro-aimant, dans lequel le courant était renversé h chaque oscillation.

Les premiers essais suivis et bien authentiques d'un moteur électro-magnétique, ont été faits en 1839, à Saint-Pétersbourg, par M. Jacobi '. L'appareil se composait de deux larges disques, Tun fixe, l'autre mobile autour d'un arbre passant par son centre, et portant chacun 4 électros en fer à cheval , perpendiculaires à leur plan. Quand les électros du disque mobile se trouvaient assez rapprochés de ceux du disque fixe, ces derniers attiraient les premiers ; et au noment où les pôles des deux systèmes se trouvaient en présence, des commutateurs adaptés à l'arbre tournant, renversaient le courant dans les électros mobiles, qui se trouvaient alors repoussés. Quand ces électros arrivaient an milieu de la distance de ceux du disque ûxe, l'attraction se manifestait de nouveau, et ainsi de suite. Cette machine , installée sur une chaloupe munie de roues à aubes, portant 12 personnes, put lui faire remonter la Newa , malgré un vent violent. Le courant était fourni par une pile de 128 grands couples de Grove. Le travail mécanique n'atteignit cependant que la valeur de f de cheval-vapeur.

Depuis ces essais remarquables, on a parlé de tentatives faites sur une grande échelle au moyen d'appareils puissants , en Amérique, par M. Page , et en Angleterre par M. Davidson qui aurait fait marcher sur le chemin de fer d'Edimbourg à Glascow, une locomotive électro-magnétique faisant 2 lieues à l'heure en remorquant une charge de 6 tonnes. Ces nouvelles expériences ont eu d'abord un grand retentissement, puis on n'en a plus parlé, ce qui porte à croire que les premiers résultats avaient été exagérés, ou que ceux qu'on a obtenus ensuite n'ont pas répondu aux espérances des inventeurs.

Aujourd'hui, au lieu de faire agir des électro-aimants les uns sur les autres, en renversant les courants pour substituer des répulsions aux attractions , on préfère faire agir les électros sur des barreaux de fer doux, qui sont attirés, puis abandonnés à eux-mêmes. On obtient ainsi de meilleurs résultats, sant:

I Arehivet de l'ilecbricUi de M. A de La Rive, t. UI, p. 233.

ELECTHO-MAGNETISME.

doute parce que le renversement du magnétisme dans les électros ne se fait pas assez rapidement, à cause d'un peu de force coërcitîve dans le fer. En ootre. si les électros en présence sont de force trop inégale, le plus fort peyt donner au plus faible, malgré Taction de l'hélice de ce dernier, un magnétisme contrairr. en vertu duquel il y a encore attraction, au lieu de répulsion.

On a imaginé un grand nombre de moteurs de différents modèles. Les principales difficultés qu*il a fallu vaincre proviennent de la diminution rapide de Tattraction quand la distance augmente, et de la détérioration des conimitateurs par l'étincelle provenant de Textrà-courant qui se produit chaque fois

que le circuit s'ouvre (i76îi.

Nous allons décrire les appardk qui ont donné les meillem résultats, et dans lesquels m est parvenu à lever ces diicultes plus ou moins complètement.

I8i6. 1. HOTEuis kwnàxm buigtb. ~ On doit à M. Froment plusieurs modèles différents de ces sortes de moteurs.

La /f<jf. 1 343 représente noedes dispositions les plus élégantes.

RR est une roue, dont le contoor est garni de huit barreaux et fer doux parallèles à son axe.

Quatre électros ûxés à un bâti en fonte, agissent sur ces barreaux, qui viennent raser les surfaces polaires , sans cependant les toucher. Un intemtpteur ou distributeur , mis es action par une roue à cames r, sert à faire passer le courant d'une pile, dans les électro-aimants, aux moments convenables. Le courant arrive d'abord, par U tige /, dans un arc métallique fixe ce. Il peut passer de là dans les électros, par l'intermédiaire de trois pièces à galet, dont une se voit à part au bas de la figure. Une de ces pièces correspond aux deux électros inférieurs, et les deux autres aux électros horizontaux. Le courant arrivant dans l'arc cr, passe par le bouton n dans le ressort / Çixé à une pièce en ivoire ; puis , par l'inlerraédiaire des cylindres de platine a, &, quand ils sont en contact, dans if ressort /', qui communique par le bouton n' avec le fil de l'électro-aimant. Le circuit est fermé en ab par la roue r, dont les quatre cames viennent successivement soulever le galet ^f, adapté à l'extrémité du ressort l\ Lavis r permet de régler l'écart des deux ressorts. Les électros n'agissant avec énergie qu'à

Fig. 1343.

MOTEURS ÉLECTRO- MAGNÉTIQUES. 79i

une faible distance, le courant ne doit passer qu*au moment où le barreau se trouve assez rapproché de l'électro-aimant, et <^tre interrompu dés que la distance est minimum. Afin de régulariser Taclion, on fait en sorte que les électros agissent les uns après les autres ; pour cela, les barreaux n'arrivent pas à proximité de chacun d'eux au même instant. Enfin, pour atténuer Teflet nuisible de Textrà-courant et de Tétincelle qu'il produit au moment de la rupture du circuit, le distributeur fonctionne de manière que le courant ne cesse dans un électro-aimant qu'après avoir passé dans l'électro-aimant suivant. L'extracourant trouvant ainsi un écoulement facile dans le fil de ce dernier, l'étincelle d*induction est beaucoup plus faible.

1817. Ifaehlnes dans lesquelles Taetlon 8*eiKeree Jasqa*aa eontaet. — Dans le système qui précède, on est forcé de laisser un petit espace entre les barreaux et les surfaces polaires des électros; or, c'est au contact, que ces derniers agissent le plus fortement. Il résulte des expériences de M. Marié- Davy, que lorsqu'un barreau de fer doux est attiré par un électro, les } du travail sont produits dans le dernier millimètre, p étant le poids soulevé eix la

distance, on a p=3 * .^. C'est. au moyen de cette formule, intégrée convenablement, que le résultat qui précède a été calculé.

Pour agir jusqu'au contact, plusieurs constructeurs ont eu l'idée de faire rouler sur un cercle en cuivre dont les faces polaires des électros viennent " affleurer la surface intérieure, des cylindres en cuivre portant des échancrures remplies par des barreaux de fer. Ces barreaux étant attirés, les cylindres roulent sans glisser, de manière que chaque barreau vient s'appliquer à son tour sur les faces polaires, qui perdent aussitôt leur aimantation. Les cylindres sont adaptés aux extrémités des bras d'une roue dont l'arbre est au centre du cercle de cuivre, et qui tourne nécessairement pendant que les cylindres roulent. MM. Wheatstone, Froment et Marié, ont construit des appareils d'après ce principe. Le dernier a aussi remplacé les barreaux de fer des cylindres par des électros, dont le courant était renversé au moment du contact avec les électros k fixes.

Machine de H. Larmcnjeat. — La fig. 1344 représente un appareil disposé d'une manière différente, et dans lequel l'attraction s'exerce aussi jusqu'au contact. BA est un électro-aimant circulaire, dans le système de M. Nicklès{1673); il porte trois disques en fer doux séparés par les deux hélices magnétisantes ee, qui tournent, avec l'électro, autour de l'axe oo\ Les disques roulent sur six cylindres aussi en fer doux, dont deux se voient en r, r. Ces cylindres peuvent tourner autour de tourillons disposés à leurs extrémités, et qui sont engagés dans deux plateaux fixes, dont un se voit de profil en dd\ et de face en DD'. Les disques de fer portent six échancrures profondes c,c.... remplies de cuivre, de manière que le contour est divisé en six parties garnies de cuivre, alternant avec six.parties de fer. Quand ces dernières sont assez rapprochées des cylindres f, r...., le courant passe dans l'électroaimant, l'attraction s'exerce, le

BLECTRO-MAGNETISME.

système BA tourne, et quand le fer attiré se trouve en contact avec le cjlindrer, le courant cesse dans l*électro. L^arbre oo' porte trois électros semblables à BA ; mais les échancrures ne sont pas en face de celles de AB, de manière qae les trois électros fonctionnent alternativement. Le distributeur R chargé de faire passer le courant successivement dans les trois électros, consiste en une roue dont le contour présente six parties métalliques alternant avec six parties en ivoire, et sur laquelle s'appuient trois leviers à galets n, n, n, flxés i ui cercle concentrique à DD'. Ce cercle, mobile sur lui-même, peut être fixé dam différentes positions, au moyen du levier à vis de pression D, pour régler la position des leviers n, n, n. Le courant partant de la pile P arrive à Tarbreo»' par le fil /, /', et passe de là, à travers la roue R et Tun des leviers n, n, n.

Fig. 4344.

dans Télectro dont le fil communique avec ce levier. Le courant retourne àb pile par le fil F, qui communique par trois ressorts, avec trois roues métallique> isolées m, auxquelles aboutissent les fils des trois électros.

i8f8. II. MOTEURS A HOUYETOfT ALTERNATIF. — La fig, 1345 représente 00 appareil oscillant construit par M. Bourbouze, d'après un système imaginé par M. Breton, a, a' sont deux paires d'hélices magnétisantes; une de ces paires est représentée de face en cc\ à droite de la figure, où l'on voit aussi la coope intérieure d'une des hélices. Dans chaque hélice se trouve un barreau fixe en fer doux \, qui n'en occupe que la moitié de la hauteur. D'autres barreaux r, c. C, C, articulés à l'extrémité d'un balancier BOB' peuvent s'enfoncer plus ou moins dans les hélices. Quand un courant passe dans la paire d'hélices a, les barreaux de fer Oxes et mobiles sont aimantés dans le même sens et s'attirent mutuellement, el les barreaux mobiles C s'enfoncent dans les hélices. Quand la distance est minimum, le courant est interrompu en a et est lancé dans les hélices o', où les barreaux C s'enfoncent à leur tour en faisant remonter les barreaux C. Le balancier prend ainsi un mouvement d'oscillation qui est transmis à un volant par l'intermédiaire de la bielle b et de la manivelle m. Le distributeur, représenté en on', est conduit, à la manière du tiroir d'une roachiae

MOTEURS ELECTRO-MAGNETIQUES.

à vapeur , par un excentrique e adapté à I*arbre du volant. La plaque oo, en ivoire, porte en son milieu une lame métallique r sur laquelle s*appuie un res** sort communiquant avec le pôle positif de la pile. Des ressorts a, a', fixés, l'un au fil des hélices a, Tautre au fil des hélices a\ s'appuient sur la plaque ùo. Quand cette plaque est tirée vers la gauche, comme dans la figure, le courant passe de la lame métallique r dans le ressort a, et le courant est interrompu en a' , le ressort a! s'appuyant alors sur l'ivoire. Quand ensuite la plaque oo est poussée vers la droite, par l'excentrique e, la lame r s'engage sous le ressort ql\ et le courant passe en a\ en même temps qu'il est interrompu en a. La course des cylindres mobiles devant être très petite, parce que les attractions ne se font sentir vivement qu'à une petite distance, le balancier se prolonge en BA, pour que la manivelle m puisse avoir une longueur suffisante.

Fig. 4 345.

Remarquons aussi que les' courants qui enveloppent les cylindres mobiles agissent aussi pour les faire enfoncer (1674).

L'action des hélices pour déplacer des cylindres de fer dans leur intérieur, a été employée seule par M. du Moncel , pour produire un mouvement alternatif à grande course. Deux bobines placées sur le prolongement l'une de l'autre, renferment un cylindre de fer doux. Le courant passant successivement dans les deux bobines, ce cylindre est transporté de l'une dans l'autre, son inilicu tendant à venir se placer dans la section moyenne de l'hélice en activité. M. Fessel a constniit une machine d'après le même principe. — L'appareil avec lequel M. Page a fait ses expériences, en Amérique, était aussi construit sur ce principe; le cylindre électro-dynamique était composé d'une série d'hélices courtes, mises en activité successivement, de manière que la course fût de 0-,66.

Appareil de H. Boux. — Cet appareil, qui a beaucoup excité l'attention, à l'Exposition universelle de Paris, présente une disposition originale, au moyen de laquelle le fer doux ne s'éloigne que peu de la surface polaire qui

ELECTRO-MAGNETISME.

Fattire, tout en prenant un mouvement d*oscillation d'amplitode rdatîvement considérable. E (/?^. 1346) est un électro-aimant trifurqué (1673), dont les surfaces polaires sont horizontales et tournées vers le haut. Au-dessus, est suspendue, par des leviers articulés /, l, une large plaque de fer doux a6 , qui, s'abaissant quand elle est attirée, s'avance en même temps horizontalement, de manière à amener les leviers /, l dans la position verticale. Cette plaque é agit, par Tintermédiaire de la bielle B, sur la manivelle m adaptée à l'arbre d'un volant. Quand la plaque ah est abaissée, une autre plaque a'b\ disposée comme ab et dépendant d'un autre électro E', se trouve soulevée et repoossée vers la droite par la manivelle m' qu'elle commande. En cet instant, le courant est supprimé en E et dirigé dans E',.la plaque a'h' s'abaisse, et la plaque é est soulevée et tirée vers l'arbre tournant, par la manivelle m ; et ainsi de

Fig. 4346.

suite. Pour faire passer le courant alternativement dans les électros E et E', l'arbre porte un excentrique métallique e, qui communique avec l'un des électrodes de la pile et va presser alternativement des galets r, r' montés sur des ressorts qui communiquent avec le fil des électros. Les centres polaires développés sur les plaques ah, a'b' changeant de place pendant leur mouvement, il faut que ces plaques soient en fer bien doux.

1819. Du travail des moteurs «lectrlqnes. — La puissance des moteors électro-magnétiques dépend, pour un môme modèle, du nombre etdesdimensioDs des couples de la pile, et de la puissance des électro-aimants. Or, cette puissance (?st proportionnelle à l'intensité du courant qui les anime, mais seulement jusqu'à une certaine limite, d'autant plus éloignée que le barreau de fer présente une plus grande section (1670). Il faut donc, pour qu'il y ait avantage à employer des courants intenses, que le fer doux des électros soit très gros.

MaïKimnin de travail. — Une remarque importante, c'est que les électros n'agissent pas, pondant le mouvement de l'appareil, avec la même énergie que pendant le repos. M. Jacobi, qui a fait, lors de ses essais (1815), une étude approfondie des conditions des moteurs électriques, a constaté que le courant qui anime les électros s'affaiblit notablement pendant la marche de l'appareil.