Brevet FR2382127A1 — publié le 19780922

La présente invention concerne un moteur pas à pas monophasé, en particulier pour montres, comportant un rotor multipolaire et un stator se composant de deux parties réunies par une partie en pont portant l'enroulement d'excitation, dont chacune de raccorde par son extrémité libre à un nombre égal ou plus petit, comparativement au nombre des pôles rotoriques, de pôles statoriques, qui sont dirigés vers la périphérie du rotor. On connaît déjà des moteurs pas à pas monophasés de ce type, qui comportent un rotor multipolaire en aimant permanent ainsi qu'un stator comportant un nombre correspondant de.pôles statoriques estampés tournés vers la périphérie du rotor (brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 256 453). L'invention a pour objet de perfectionner ces moteurs pas à pas monophasés en ce qui concerne leur fabrication, leur consommation en courant et leur encombrement. Selon ses caractéristiques essentielles, 1 'inven- tion concerne un moteur pas à pas monophasé dont le rotor est en un matériau magnétique doux à force coercitive élevée et dont chaque pale rotorique, en forme de dent, comporte un pale principal suivi par un pôle auxiliaire réalisé sur ce dernier dans le sens de rotation, et un circuit magnétique permanent agissant sur le rotor, qui détermine la position de repos du rotor lorsque le stator n'est pas excité. Ces mesures permettent d'éviter l'utilisation d'un rotor en aimant permanent, dont la magnétisation pose des problêmes, en particulier dans le cas d'un nombre élevé de pôles et d'un faible diamètre, et d'utiliser à sa place, un rotor pouvant être estampé dans une tôle. Outre les avantages de fabrication ainsi obtenus, un tel rotor présente un moment d'inertie sensiblement plus faible, ce qui a pour conséquence une diminution de la consommation de courant. Cette consommation peut encore être réduite par la commande unipolaire désormais possible du moteur. Un autre avantage particulier du moteur pas à pas monophasé selon l'invention réside dans le fait que son sens de rotation peut être modifié uniquement par inversion du rotor dans ses paliers.Enfin, et ceci est un autre avantage particulier du moteur de l'invention, le couple de retenue peut être modifié seul et indépendamment d'autres paramètres du moteur en faisant varier l'intensité de champ du circuit magnétique permanent. Selon une forme de réalisation de l'invention, chaque pôle rotorique se compose d'un pôle principal rectangulaire et d'un pôle auxiliaire triangulaire dont le bord est toujours incliné par rapport au cercle de base du pôle principal. I1 s'est avéré avantageux de ménager un évidement sur le côté de chaque pôle principal qui est opposé au pôle auxiliaire. Ceci a, d'une part, une influence bénéfique sur le couple de rotation du moteur et diminue, d'autre part, la consommation en courant de celui-ci. Pour les mêmes raisons, il est recommandé de donner au bord de chaque pôle auxiliaire une courbe convexe. Le circuit magnétique permanent se compose, selon une forme de réalisation de l'invention, de 2n (n = 1,2,}X....m) aimants permanents dont n ont leur pôle nord et les autres leur pôle sud tourné vers le rotor. I1 s'est avéré qu'en général deux aimants permanents suffisent à la réalisation du circuit magnétique. Une forme de réalisation encore plus avantageuse, en ce qui concerne le coût de fabrication, réside dans le fait que le circuit magnétique permanent se compose d'au moins un aimant permanent et d'une tôle de retour magnétique, dont l'extrémité libre est décalée par rapport à l'aimant permanent d'au moins l'angle que font entre eux deux pôles rotoriques adjacents. Pour obtenir une hauteur minimale du moteur, il s'est avéré avantageux d'utiliser des aimants permanents en un alliage ferromagnétique de lanthanide.De tels alliages ont un produit énergétique (BH)max; particulièrement élevé, si bien que des aimants permanents en ce matériau peuvent être très petits. Une autre diminution de la consommation en courant du moteur peut être obtenue en utilisant un rotor équipé d'un nombre maximal de pôles principaux et auxiliaires. En effet, plus le nombre de pôles rotoriques est élevé, plus l'angle de rotation à chaque pas est petit et plus l'énergie potentielle de l'impulsion de commande est faible. II s'est avéré particulièrement avantageux de réaliser le rotor avec 60 pôles et le stator avec un plus petit nombre de pôles. Un moteur ainsi réalisé possède en outre l'avantage que, du fait que le rotor tourne avec un pas d'une seconde, son arbre peut être utilisé direc tement comme arbre des secondes. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple non limitatif et sur lequel la figure 1 est une vue de dessus d'un moteur pas à pas monophasé avec un rotor à 6 pôles et un stator à 6 pôles et la figure 2 est une vue de dessus d'un rotor à 6 pôles d'une configuration différente. Les figures sont représentées à grande échelle. Le moteur pas à pas monophasé se compose d'un rotor 1 à 6 pôles et d'un stator 2, comprenant deux parties statoriques 3 et 4 reliées par une partie en pont 5 portant la bobine d'excitation 6. Chaque partie statorique 3, 4 porte respectivement à son extrémité adjacente au rotor 1, trois pôles estampés 7, qui sont tournés vers la périphérie du rotor. Les parties statoriques 3 et 4, comme la partie en pont 5, sont réalisées par estampage d'une tôle en matériau magnétique doux de force coercitive élevée, par exemple une tôle de "Hyperm-766". Entre les deux parties statoriques 3 et 4, se trouve le circuit magnétique permanent 8, qui comporte deux aimants permanents 9 et 10 en un alliage ferromagnétique de lanthanide, qui sont décalés de 1800. Le pôle nord de l'aimant permanent 9 et le pôle sud de l'aimant permanent 10 sont tournés vers le rotor 1. Le rotor 1, qui est également estampé à partir d'une tôle de matériau magnétique doux à force coercitive élevée, se compose de six pôles principaux 11 et d'un nombre égal de pôles auxiliaires 12, qui se raccordent aux pôles principaux dans le sens de rotation. Chaque pôle auxiliaire 12 présente un bord 13 incliné convexe. Sur son côté opposé au pôle auxiliaire 12, chaque pôle principal 11 comporte un évidement semi-circulaire 14. Le rotor 1 est monté sur un arbre 15 qui est disposé dans deux paliers non représentés. A l'état excité du stator 2, les pôles principaux 11 du rotor 1 sont situés en face des pôles statoriques 7, de sorte que deux pôles auxiliaires 12 font saillie dans la zone des deux aimants permanents 9 et 10 du circuit magnétique permanent 8. Cet état d'excitation est représenté sur la figure 1. Dès que le courant d'excitation, délivré par la bobine d'exci tation 6, décroît et s'annule, les deux pôles principaux 11, dont les pôles auxiliaires 12 se trouvent dans la zone des aimants permanents 9 et 10, sont attirés par le champ magnétique permanent dans une position dans laquelle ils se trouvent exactement en face du pôle nord ou du pôle sud des deux aimants, le circuit magnétique oppose ainsi une résistance magnétique minimale. Dans cette position, les pôles auxiliaires 12 font saillie dans la zone des pôles statoriques 7, de sorte que, lorsque 11 excitation est rétablie, les pôles principaux sont à nouveau mis en rotation par les pôles auxiliaires jusqu' a une position dans laquelle ils sont en face des pôles statoriques. Le rotor 1' représenté sur la figure 2 se différencie de celui décrit ci-dessus par le fait que les pôles principaux rectangulaires 11' ne comportent pas d'évidement et les pôles auyiliaires 12' se raccordant aux pôles principaux possèdent un bord incliné linéaire 13'. Afin de préciser les dimensions réelles d'un tel moteur, qui est réalisé pour une tension de fonctionnement inférieure ou égale à 1,5 volt, les cotes applicables sont indiquées ci-après : longueur environ 9 mm, largeur environ 7 mm et hauteur environ 2,2 mm. I1 va de soi-que le moteur décrit peut subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Moteur pas à pas monophasé, en particulier pour montres, comportant un rotor multipolaire et un stator se composant de deux parties statoriques reliées par une partie en pont portant.ltenroulement d'excitation, dont chacune se raccorde par son extrémité libre à un nombre égal ou plus petit, comparativement au nombre des pôles rotoriques, de pôles statoriques, qui sont tournés vers la périphérie du rotor, moteur caractérisé en ce que le rotor (1, 1') est en matériau magnétique doux à force coercitive élevée et chaque pôle rotorique, en forme de dent, comprend un pôle principal (11, 11') suivi d'un pôle auxiliaire réalisé sur ce dernier (12, 12') dans le sens de rotation, et en ce qu'un circuit magnétique permanent (8) agissant sur le rotor (1, 1') détermine la position de repos du rotor (1, 1') lorsque le stator (2) n'est pas excité. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque pôle rotorique se compose d'un pôle principal rectangulaire (11, 11') et d'un pôle auxiliai-re triangulaire (12, 12') ayant un bord (13, 13') toujours incliné par rapport au cercle de base du pôle principal. 3. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque pôle principal (11) comporte un évidement (14) sur son côté opposé au pôle auxiliaire (12). 4. moteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le bord (13) de chaque pôle auxiliaire est de forme inclinée et convexe. 5. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 å 4, caractérisé en ce que le circuit magnétique permanent (8) se compose de 2n (n = 1,2,3,....m) aimants permanents (9, 10) dont n ont leur pôle nord et les autres leur pôle sud tournés vers le rotor (1, 1'). 6. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit magnétique permanent (8) se compose d'au moins un aimant permanent (9, 10) et d'une tôle de retour magnétique, dont l'extrémité libre est décalée par rapport à l'aimant permanent (9, 10) d'au moins l'angle que font entre eux deux pôles rotoriques (11, 11') adjacents. 7. Moteur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le ou les aimants permanents (9, 10) sont en un alliage ferromagnétique de lanthanide. 8. Moteur selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé en ce que le rotor (1, 1') comporte 60 pôles et le stator (2) un plus petit nombre de pôles