Brevet FR2236301A1 — publié le 19750131

La présente invention concerne le domaine de l'horlogerie électrique alimentée par pile ou accumulateur telle que notamment les horlogeries avec oscillateurs à quartz, à diapason ou électroniques RO, 10 ou autres, et a plus spéeialement pour objet un micromoteur synchrone ou pas à pas à haut rendement. les moteurs synchrones actuellement connus et utilisés en horlogerie sont généralement conçus pour le seul fonctionnement sur le courant alternatif et répondent souvent à la seule exigence dlun prix bas, en négligeant completement le rendement énergétique. De tels moteurs ne peuvent donc convenir pour des utilisations dans lesquelles la source d'énergie disponible est limitée, I1 existe également des moteurs pas à pas à haut rendement, mais ces derniers, vu leur construction, ne répondent que très imparfaitement aux exigences d'une fabrication en grandes séries et à prix compétitifs. le moteur, objet de la présente invention, permet d'éviter les inconvénients susvisés, par le fait qu'il est caractérisé par un axe de rotor injecté comportant le pignon dtentralnement, deux paliers aux extrémités et un rotor polarisé surmoulé entre deux flasques latéraux, par un stator comportant en série des bobines, fixées avec précision sur un support à deux éléments assemblés dont l'un est de préférence en matière isolante insensible aux températures de soudure, et par un tube mince en matière magnétiquement hautement perméable servant de blindage magnétique. Oe tube peut comporter des ajourages ou entailles latérales pour le positionnement à l'arr8t du rotor polarisé, dans une position de démarrage dans le sens voulu, de manière à assurer un bon fonctionnement en marche pas à pas et à faciliter le démarrage en marche synchrone. Dans une variante de rotor particulièrement avantageuse pour le fonctionnement pas à pas, pour lequel il importe de réduire l'inertie du rotor et d'augmenter son champ coercitifs la bague classique en ferrite est remplacée, soit par un tube polygonal en fer doux sur les faces duquel sont fixés des aimants anisotropes permettant au minimum de doubler la force coercitive des pôles du rotor, soit en vue d'obtenir un rendement encore meilleur par un tube en fer doux sur lequel sont fixés des aimants anisotropes en forme de tuileo Dans un tel moteur ce sont les bobines en fil fin thermoplastique, bobinées en série ou en chapelet qui sont les plus délicates à manipuler et fixer correctement sur leur support qui doit assurer aux bobines préformés un montage rapide et précis sans risque de coupure du circuit électrique. Dans ce but, le support de bobines est constitué par deux pièces assemblées dont l'une au moins est injectée, la deuxième pouvant etre découpée, moulée ou tournée. le carter du moteur est caractérisé par sa constitution en deux parties, comportant chacune un pivot en acier trempé poli, pour le rotor, et étant assemblés entre elles par un emboitage élastique formant ceinture extérieure facilitant la fixation sur platine. L5une des parties comporte par ailleurs un lanternage pour le pignon. En variante, les carters peuvent aussi etre obtenus par tournage d'un tube comportant à ses extrémités des drageoires à la manière des barillets à ressorts et dans lesquelles-se serrent des sortes de couvercles avec ou sans pont sur pilier. Pour assurer au rotor aimantable un bon accrochage lors du surmoulage, celui-ci comporte sur ses faces latérales des creux dans lesquels la matière injectée formant les deux flasques latéraux, puisse s'accrocher et enserrer solidement la partie surmoulée après le retrait de la matière consécutif à l'injection. Pour-faciliter un équilibrage du rotor par enlèvement de matière, un surmoulage de parties métalliques usinables est prévu en plus du surmoulage de la bague du rotor avec l'axe du moteur. Lors de l'assemblage du moteur, des précisions angulaires relatives entre les ajourages du tube de blindage magnétique extérieur aux bobines, par rapport à celles-ci et par conséquent à leur support, sont à assurer. À cet effet, le support de bobine comporte, venu de moulage, au moins un relief pénétrant dans une fente latérale du tube de blindage. En vue d'une fixation simple, rapide, précise et efficace du moteur sur une platine d'horlogerie, la carcasse de celui-ci comporte au moins une partie extérieure venant se plaquer contre le rebord d'un perçage adéquat dans la platine sous la pression dgun étrier vissé ou s'accrochant élastiquement à la platine. Pour assurer l1autodémarrage d'un moteur synchrone, un surplus d'énergie par rapport à celle, exigée poizr son fonctionnement normal, est nécessaire, ce qui entraîne un gaspillage d'énergie intolérable avec une alimentation par pile ou accu6 En vue d'un rendement énergétique maximal d'un moteur devant fonctionner dans ces conditions, il y a donc intérêt à lancer le moteur à la main pour sa mise en service. Une telle mise en route est parfaitement tolérable puisqu'une interruption par défaut de courant n'est pat craindre et à condition que cette opération puisse se faire sûrement et sans difficultés par l'utilisateur.Pour satisfaire à cette exigence la présente invention préconise un mécansme de lancement à relaxation d'un couple élastique armé par pression sur un bouton. le lancement s'effectue ainsi avec un couple convanable indépendant de la manière d'opérer de l'utilisateurO Ce couple agira de préférence sur le premier mobile à entrainer par le moteur. La description ci-après se rapporte à quelques modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et expliqués avec référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un moteur complet à quatre bobines, a' rotor, à bague ferrite et à quatre paires de pôles la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d 'un support en deux parties avec quatre bobines ; la figure 3 est une vue en bout du support de la figure 2, côté fond rapporté ; la figure 4 est une vue schématique des quatre bobines en série bobinées en chapelet la figure 5 est une vue en coupe et en bout du tube de blindage magnétique ; la figure 6 est une vue en bout d'un rotor à huit aimants rectangulaires rapportés la figure 7 est une vue en bout d-'un rotor à huit aimants en forme de tuile rapportés la figure 8 est une vue en coupe d'un carter de moteur en trois parties la figure 9 est une vue en coupe d'un carter de moteur en deux parties emboutissables ou injectables la figure 10 est une vue en plan et en coupe d'un moteur fixé sur une-platine par une bride vissée la figure Il est une vue en plan et en coupe d'un moteur fixé sur une platine par une bride élastique ; la figure 12 est unie vue latérale d'un dispositif de lancement actionné par bouton à presser, et la figure 13 est une vue de droitede la figure 12. le moteur, représenté en coupe dans la figure 1, présente les principales caractéristiques de la présente invention. Son carter se compose d'un tube extérieur 7, usiné par tournage, et dans les extrémités duquel sont enserrés les couvercles 10 et 13 comportant les pivots 6 et 6' en acier trempé parfaitement polie Le couvercle 10 comporte un pont 12 fixé sur deux piliers dont -seul le pilier Il est représenté.L'axe de rotor 1 injecté comporte à chaque extrémité les paliers 4 et 4' avec huiliers 5 et 5', le pignon 3, la- bague en ferrite 2 avec les dégagements d'accrochage 14 et les deux flasques latéraux 23 et 24 enserrant la bague 20 Sur une partie de l'axe 1 contre le flasque 23 est emmanchéede force une bague métallique 16, en laiton par exemple, destinée à être usinée pour equilibrer le rotor0 Sur le flasque 24 est représenté une variante de bague d'équilibrage 15 insérée au moulage. Les bobines de stator sont positionnées par un support injecté 20 à quatre logements pour quatre bobines desquelles seules les bobines 17 et 17" sont représentées.Ce support 20 comporte une deuxième partie 20' en forme de tube faisant corps avec lutO Cette partie 20' de diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre extérieur du rotor 2 pour permettre le passage de celui-ci lors du montage, a pour fonction essentielle d'assurer aux extrémités des quatre bobines préformées avant montage, une assise parfaite et précise. le fond su support 20 qui remplit un rôle identique et symétrique à celui de la partie 20' comporte des bornes de raccordement-des bobines, dont une seule,la borne 21 est représentée avec le fil de sortie 22. les bobines 17 à 17" sont par ailleurs entourées d'un tube mince 18 en matière à haute perméabilité magnétique pour en assurer le blindage magnétique. Ce tube 18 est monté en butée contre une portée intérieure du carter 7 et une portée extérieure du support de bobine 20 pour en assurer le positionnement longitudinal. il comporte de préférence des entailles latérales 19 dont le nombre correspond à celui des pâles du rotor0 Dans l'exemple décrit, le nombre de bobines est de quatre, ce qui correspond à quatre paires de pôles pour le rotors le tube 18, représenté dans la figure 5, aura donc de préférence huit entailles 19 à chaque extrémité0 Ces entailles 19 devant avoir une position bien déterminée par rapport à celle des bobines 17, le support 20 comportera venus de moulage un ou plusieurs ergots, non représentés, pénétrant dans les entailles du tube de blindage 18 qui assurent ainsi un positionnementiéterminé du rotor lors de son arrêt, les pôles venant se placer en face des parties pleines du tube 180 les figures 2 et 3 représentent une variante préférentielle du support des bobines0 le support représenté avec quatre bobines se compose également d'un assemblage de deux pièces 25 et 26e Tandis que pour la pièce à quatre bras 25 la précision de moulage constîtue ltexi- gence principale, il s'ajoute pour la pièce 26 l'utilité d'une matière résistant aux températures de soudure pour faciliter le raccordement des fils de sortie aux bornes 27 et 27). La plaque de raccordement 26 étant plate, elle pourra avantageusement être découpée avec précision dans du carton ou de la toile bakelisée.La réalisation de cette plaque 26 pourrait également être obtenue de ton te autre manière dans une matière appropriée. les quatre bras du support de base 25 comportent chacun aux extrémités un logement en forme de queue d'aronde 28, 28), 28" et 28"'standis que la plaque de raccordement 26 comporte quatre oreilles 29, 29t, 29n et 29"'s'ajus- tant dans les logements 28 à 28"' pour forme; avec le support 25 un seul support de bobines sur lequel les extrémités des bobines préformées 17 à 17"' trouvent une excellente assise. L'ergot 30 sur le support 25 s'encastre dans une découpe déjà décrite du tube de blindage pour en assurer le positionnement angulaire précis au montage du moteur. La figure 4 est une représentation schématique de quatre bobines bobinées en chapelet, assurant aussi une fiabilité maximale en meme temps qu une réduction de prix par la limitation à deux des points de soudure, pour le raccordement des extrémités 31 et 312. La figure 6 représente une variété de rotor dont l'axe 1 comporte an surmoulé un tube polygonal en fer doux, en l'espèce octogonal 32, sur les huit faces duquel sont fixés par collage ou autre, huit aimants anisotropes 33 de forme rectangulaire. Cette exécution est particulièrement intéressante avec des aimants en "terres rares La figure 7 représente une autre variante de rotor comportant en surmoulé un tube en fer doux rond 34 sur le pourtour duquel sont fixés des aimants anisotropes en forme de tuiles0 Cette deuxième exécution permet de réduire l'entrefer entre les bobines et le rotor et par conséquent d'obtenir une augmentation de rendemente Les figures 8 et 9 représentent des variantes de carter. te carter de la figure 8 se compose de trois éléments dont le fondcouvercle 13 et le tube tourné 7 sont identiques à ceux de la figure lo Par contre le couvercle-pont 36 est obtenu par emboutissagedécoupages te carter de la figure 9 est composé de deux pièces seule ment qui se prêtent indifféremment à une fabrication par injection ou par emboutissage-découpageO Les figures 10 et il représentent deux variantes de fixations rapides, simples et précises de ces moteurs sur une platine 39 dtun rouage réducteur d'horlogerie.Dans tous les cas le carter extérieur du moteur comporte une collerette 8 ou au moins une portée 43, dont le plus petit diamètre correspond au diamètre de l'ouverture dans la platine 39, le plus gros diamètre de la collerette s'appliquant contre la platine 39. Dans la version suivant la figure 10, la fixation du moteur est assurée par une bride en forme de fourche 40 vissée sur la platine 39 par la vis 41. Pour assurer à la lanterne du moteur donnant accès au pignon une orientation bien définie, la platine 39 comporte une languette découpée et recourbée s'engageant dans une entaille de la collerette 80 Dans la version suivant la figure 11, la fixation du moteur est des plus rapides avec une bride élastique 44 en forme de V s2 accrochant à la platine 39 à travers les découpes 45 et 45'0 Pour l'orientation angulaire du moteur dont le carter est injecté, celui-ci comporte un ergot 46 correspondant à une entaille dans 11 ouverture découpée de la platine 390 Les figures 12 et 13 concernent un dispositif de lancement d'un moteur appelé au fonctionnement synchrone sur courant alternatif fourni par un oscillateur délivrant des signaux alternés à une fréquence convenable. Ce dispositif est caractérisé par une commande par bouton à presser 47 fixé en bout d'uiarbre 48 pivotant dans les platines 49 et 49t d'un rouage dont la roue7gest entrainée par le pignon du moteur0 Sur'axe 48 est monté un ressort à boudin 51 dont une extrémité est solidaire de cet axe 48 et dont l'autre extrémité est solidaire d'un point fixe de la platine. Ce ressort 51 sert, d'une part, à pousser l'axe 48 dans sa position de départ, après avoir été déplacé longitudinalement dans le sens de la flèche 61, sous une pression exercée manuellement sur le bouton 47, en le faisant revenir dans le sens de la flèche 62, et d'autre part, à donner à cet axe 48 une position angulaire, en butée fixe, dans le sens de la flèche 63 et en butée élastique, dans le sens de la flèche 64. t'axe 48 comporte en effet une tige 50 qui la traverse diamétralement et dont-une extrémité 65 bute contre ltaxe 55fixé entre les platines 49 et 49' et dont l'autre extrémité 66 peut agir sur la face du plan incliné 54 du levier de lancement 53 solidaire de l'axe 52 pivotant entre les platines 49 et 49'. -Ce levier de lancement est normalement positionné en butée contre la tige 57 fixée entre les platines 49 et 49' sous l'action d'un ressort 58 enroulé avec quelques spires sur l'axe 52 et dont l'extrémité droite 59 bute contre un point fixe 47 de la platine 49 et dont l'autre extrémité droite 70 bute contre le bec recourbé 60 du levier 53. Sur le levier 53 est rivée une lame de ressort 56 dont l'extrémité 71 est pliée à 900. En pressant le bouton 47 dans le sens de la flèche 75, l'axe 48 se déplace dans le sens de la flèche 61 en comprimant le ressort 51. En meme temps l'extrémité 66 de la tige 50 en prenant appui par son extrémité 65 sur l'axe-butée 55, glisse sur la face du plan incliné 54 qui doit s'écarter dans le sens de la flèche 76 de sorte que l'extrémité 71 du ressort 56 se déplace dans le sens 68.L'extrémité 71 du ressort 56 engrène avec les dents de la roue 77e Ce déplacement est tel que l'extrémité 71 du ressort 56 reste dans la trajectoire des dents de la roue 770 Lorsque l'axe 48 est poussé à fond dans le sens de la flèche 61, llestrémité 66 de la tige 50 quitte la face du plan incliné 54, de sorte que le levier 53 sous la poussée du ressort 58 fait un déplacement en retour lors duquel l'extrémité 71 du bras élastique 56 engrène avec les dents de la roue 77 pour ltentratner dans le sens de la flèche 73. Peu avant que le levier 53 ne vienne contre la butée 57, l'extrémité 71 du bras élastique 56 sort de la trajectoire des dents de la roue 77,laquelle étant en pri- se avec le pignon du moteur synchrone, aura assuré par son déplacement, le lancement du moteur. Dès que la poussée sur le bouton 47 aura céssé de s7 exercer suivant la flèche 75, cet axe sous la poussée du ressort à boudin 51 se déplacera dans le sens de la flèche 62. Dans ce déplacement l'extrémité 66 de la tige 50 rencontrera le revers du plan incliné 54 du levier 53. Celui-ci à cause de la butée 57 ne pouvant stécarter, c'est l'axe 48 qui fait une rotation en armant le ressort 51 angulairement jusqdà ce que l'extrémité 66 de la tige 50 aura dépassé le revers du plan incliné 54. - R E V E N D i C À Ti O N - i Macromoteur synchrone ou pas à pas fonctionnant sur courant alternatif ou sur impulsions électriques périodiques, de même sens ou à sens alterné, en rotation continue ou pas à pas, comportant un rotor polarisé et un stator à une ou plusieurs bobines sur support isolant ou non, caractérisé par une assise radiale et angulaire précise des bobines et particulièrement de leurs têtes, sur un support isolant en deux parties assemblées, entouré d'un tube à paroi mince de très haute perméabilité magnétique, et par un axe de rotor injecté comportant le pignon d'attaque et à ses extrémités deux alésages borgnes avec huiliers servant de palier à des pivots fixes solidaires du carter. 2. Micromoteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une des parties du support de bobines réalisée par injection ou par découpage et servant aussi de support aux bornes de raccordement électrique est en matière isolante résistante aux températures de soudure, 3. Micromoteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bobines sont bobinées en série sans raccordement intermédiai re 4. Micromoteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les deux parties du carter slemboîtent élastiquement, l'une de ces parties comportant une ouverture périphérique partielle pour le passage de la roue à entraîner. 5. Micromoteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bague en ferrite dure du rotor comporte sur ses faces latérales ou sur une partie de l'alésage des creux dans lesquels s'accroche la matière injectée de l'axe enserrant cette bague latéralement par deux joues. 6. Micromoteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le rotor comporte, soit par surmoulage, soit par emmanchage, une ou plusieurs pièces métalliques facilement usinables en vue d'un équilibrage du rotor. 7. Micromoteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la partie polarisée du rotor est constituée soit par une bague multifaces en fer doux sur les plats de laquelle sont fixés des aimants de forme rectangulaire plate en ferrite anisotrope, soit par une bague ronde supportant des aimants en forme de tuile également anisotropes0 8. Micromoteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 72 caractérisé en ce que le tube à haute perméabilité magnétique entourant les bobines comporte des ajourages ou encoches latérales assurant au rotor à l'arret un positionnement précis pour le fonctionnement en pas à-pas ainsi que le démarrage unidirectionnel0 9. Micromoteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le'support de bobines et la bague de blindage comportent des parties pénétrant l'une dans l'autre pour assurer entre les deux pièces un positionnement angulaire relatif précis. 10. Micromoteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la carcasse extérieure comporte une portée avec un ergot de positionnement permettant sa fixation rapide, précise sur une platine ajourée en conséquence, par bride vissée ou par fixation élastiques lo Micromoteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un système lanceur à relaxation commandé par bouton à presser.