Brevet FR2373909A1 — publié le 19780707

La présente invention concerne un moteur pas à pas pour l'entraînement des aiguilles d'une pendule électronique, et plus spécialement un moteur pas à pas présentant un couple élevé pour une pendule électronique, ne nécessitant pas le réglage d'une paire de stators entourant le rotor en vue de déterminer le sens de rotation dudit rotor, ce moteur présentant de plus d'excellentes qualités de démarrage Le moteur pas à pas d'une pendule électronique de type usuel est en général entraîné par les impulsions répétitives d'un signal électrique positif et négatif dont la forme d'onde est carrée ou rectangulaire, avec un cycle utile de 50 % pour entraîner le moteur pas à pas dans un sens prédéterminé constant, le signal électrique engendré dans un circuit électronique comportant essentiellement un oscillateur à quartz, un diviseur de fréquence et un amplificateur. Afin de réduire fortement la consommation moyenne de courant d'une pendule électronique, il est également connu d'entraîner le moteur pas à pas par une onde carrée dont le cycle utile est inférieur à 50 % ou par un courant impulsionnel ayant des caractéristiques de charge et de décharge. Ceci, cependant, est insuffisant pour obtenir un moteur pas à pas présentant un rendement élevé , tel que la consommation moyenne de courant soit suffisamment réduite et que de plus le couple fourni par ce moteur pas à pas soit suffisamment élevé en fonctionnement stabilisé. De plus, il est inévitable, dans un moteur pas à pas usuel pour pendule électronique, d'ajuster le stator du moteur en vue de déterminer le sens de rotation du moteur et de fabriquer des noyaux de fer différents pour constituer le stator dudit moteur, ce qui entraîne une grande complexité dans l'assemblage du moteur, une imprécision de l'angle de pas du rotor et une réduction du couple dudit moteur. Pour éliminer ces inconvénients, on a déjà proposé que le stator entourant le rotor d'un moteur pas à pas ait une construction telle qu'une paire de partiesen creux soit disposée dans un secteur angulaire de 600 et que deux paires de pôles magnétiques en saillie soient disposées dans des plages angulaires de 500 et 700 respectivement,aux deux extrémités des parties en creux respectives. Cependant, cette mesure est insuffisante pour obtenir un bon démarrage du moteur et une grande stabilité dans le fonctionnement de celui-ci, vis a vis de grandes variations de tension. L'objet de la présente invention est un moteur pas à pas pour une pendule électronique, dans lequel les inconvénients précédents sont éliminés. Un autre objet de la présente invention est un moteur pas à pas présentant un bon rendement pour une pendule électronique et tel que la consommation moyenne de courant est suffisamment réduite et gue ,de pLus, le couple fourni par ce moteur est suffisamment élevé en fonctionnement. Encore un autre objet de la présente invention est un moteur pas à pas dans lequel l'opération d'ajustement du stator entourant le rotor du moteur n'est pas necessaire en vue de déterminer le sens de rotation du rotor. Enfin, encore un autre objet de la présente invention est de fournir un moteur pas à pas présentant d'excellentes performances de démarrage et une grande stabilité de fonctionnement même si la tension d'alimentation varie fortement. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en élévation d'un moteur pas à pas conforme à la présente invention. La figure 2 est une vue agrandie de la partie principale du moteur pas à pas conforme à la présente invention. Les figures 3 à 6 sont des vues en élévation de la partie principale du moteur de l'invention, destinees à expliquer le fonctionne ment de celui-ci. Comme le montre la figure 1, le moteur selon l'invention comporte un rotor cylindrique 1, formé par un aimant permanent comportant six pôles magnétiques également répartis et tournant autour d'un axe 2. Les références 3 et 4 désignent une paire de stators, par exemple en une matière ferromagnétique. Une extrémité des stators entoure le rotor avec un faible entrefer. Les autres extrémités des stators 3 et 4 pénètrent dans une carcasse 6 sur laquelle est enroulée une bobine 5. La bobine 5 est excitée par un courant en impulsions émis par un circuit électronique classique (non représenté) et engendrant un flux magnétiquequi est guidé à travers les stators 3 et 4 en direction des pièces polaires magnétiques 7a, 7b, 8a et- 8b. Les références 9 et 10 désignent les entrefers entre les stators 3 et 4. La configuration des pièces polaires magnétiques est telle que les pièces polaires saillantes 7b et 8b sont disposées dans une plage angulaire de 200 à partir des entrefers 10 et 9, respectivement dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse du sens de rotation A du rotor 1 et que les parties en creux 7 et 8 sont disposées à la suite des pièces polaires 7b et 8b respectivement dans une plage angulaire de 1200 à partir des extrémités terminales des pièces polaires 7b et 8b, respectivement dans le sens des aiguilles d'une montre, et que les pièces polaires magnétiques saillantes 7a et 8a sont disposées à la suite des portions en creux dans une plage angulaire de 400 à partir des extrémités terminales des portions en creux 7 et 8 en direction des entrefers 9 et 10 respectivement.Une paire de pièces polaires magnétiques 7a et 8a et une paire de pièces polaires magnétiques 7b et 8b sont diamétralement opposées par rapport à l'arbre 2, et de façon semblable, une paire de portion en creux 7 et S est disposée également symétriquement par rapport à l'axe 2. Le fonctionnement du moteur selon l'invention est maintenant expli qué en regard des figures 3 à 6. Lorsque la bobine 5 n'est pas excitée, celle-ci n'engendre aucune force magnétique, et le rotor est maintenu en position de repos comme montré par la figure 3 ou la figure 5. Dans la position montrée par la figure 3, la frontière entre les pôles S1 et N1 et entre les pôles N2 et S3 sontdécalées, lesdite-s frontières étant respectivement décalées d'environ 10 par rapport aux entrefers respectifs 9 et 10, dans la direction de rotation du rotor. De même, deux frontières entre des pôles Nlet S2 et entre des pôles S3et N3- de la figure 5 sont décalées d'environ ioO à partir des entrefers respectifs 9 et 10 dans la direction de rotation du rotor.De telles positions de repos décalées sont produites par un agencement tel que largeur des pièces polaires 7a et 8a est deux fois plus grande que celle des pièces polaires 7b et 8b comme ceci est représenté sur tous les dessins. La détermination du sens de rotation du rotor 1 est obtenue avec une grande stabilité grâce à un tel décalage du rotor. Lorsque la bobine 5 est excitée à partir de la position de repos du rotor 1 montré par la figure 3, cette bobine engendre un flux magnétique de façon à faire apparaitre des pôles magnétiques S et N sur les stators 3 et 4, respectivement comme montrés par la figure 4. Deux des pôles magnétiques Nlet S3 du rotor 1 (figure 3) sont fortement attirés en direction des pièces polaires magnétiques 7a et 8a agissant comme des pôles S et N respectivement, le rotor tournant donc d'environ 500 et prenant une position stable dde à la neutralisation comme montrée sur la figure 4. Par une telle attrac tien, les deux frontières N1 es 1 S2 et S3 - N3 sont amenées au voisinage des entrefers 9 et 10 respectivement. I1 est très important pour l'invention que la force d'attraction soit engendrée dans une large plage qui est formée sensiblement par toutes- les plages des pièces polaires 7a, 7b, 8a et 8b et que. les pôles magnétiques S et N du rotor 1 opposés aux portions en creux 7 et S respectivement soient éloignés des pôles magnétiques S et N des stators 3 et 4, respectivement par les portions en creux 7 et 8, de sorte que la force d'attraction ne soit pas réduite par les pôles. magnétiques S et N du rotor 1 opposés aux portions en creux 7 et 8. Lorsque la bobine 5 est excitée comme montrée sur la figure 4, lorsque le courant par impulsions est interrompu, le rotor 1 tourne d'environ 100 pour prendre la position de repos montrée par la figure 5. I1 est également important pour la présente invention que la légère rotation du rotor 1 à l'interruption du courant impulsionnel soit entraînée par la nouvelle construction des pièces polaires magnétiques qui consiste en ce que la largeur des pièces polaires 7b et 8b est approximativement la moitié de celle des pièces polaires 7a et 8a, le principe étant que le flux magnétique circulant du pôle N au pôle S, opposés aux pièces polaires 7a et 8a respectivement sur la figure 4,en direction des pôles S et N,opposes aux portions en creux 7 et 8 respectivement sur la figure 4,tend à passer obligatoirement à travers les pièces polaires 7a et Sa respectivement. Grâce à la petite rotation du rotor 1 à l'interruption du courant par impulsions, le sens de la rotation du rotor est maintenu avec une grande stabilité et une grande précision. A la période d'excitation suivante de la bobine 5 par un courant impulsionnel inverse du courant impulsionnel mentionné en regard de la figure 4, la bobine 5 entraine un flux magnétique engendrant dans les stators 3 et 4 des pôles magnétiques N et S, respectivement comme montrés sur la figure 6. Les pôles magnétiques S2 et N3 de la figure 5 sont fortement attirés en direction des pièces polaires 7a et 8a, agissant respectivement comme des pôles N et S. Le rotor 1 tourne d'environ 500 dans le sens A grâce à l'excitation de la bobine 5 de la façon mentionnée ci-dessus et comme représentée sur la figure 6. L'état du rotor I montré par la figure 6 aussi bien que l'état de repos de la figure 4 sont les positions les plus stables du rotor 1 sous la force d'attraction maximale. Dans l'exemple de réalisation donné ci-dessus, l'angle de la légère rotation est fixé à environ 100. Cependant, cet angle peut être de préférence réglé à un tiers de l'angle de rotation du rotor pour chaque impulsion dans 3600 divisé par le nombre des pôles magnétiques. Le moteur pas à pas conforme à l'invention, présente les avantages suivants a) Le sens de rotation du rotor est maintenu aisément avec une grande stabilité et une grande précision dans un sens prédéterminé sans qu'il soit nécessaire d'ajuster le stator au moyen d'une construction comprenant deux paires de pôles magnétiques différents en largeur ou en plage angulaire, l'un par rapport à 11 autre. b) La force d'attraction entre le rotor et les pièces magnétiques polaires est augmentée par les pièces polaires saillantes associées à des portions en creux du stator, ce qui augmente la précision de l'angle de rotation , de l'arrêt et du couple du moteur. c) Les stators peuvent être formés par une construction simple, ce qui permet la production en série du stator et du moteur pas à pas. d) Le flux magnétique engendré par la bobine peut être utilisé avec une grande efficacité de sorte que la consommation de courant moyenne du moteur est très réduite. e) Le rotor cylindrique peut être formé de manière simple, ce qui permet la fabrication en série de ce rotor et du moteur. f) Au moyen de la formation spécifique du stator, non seulement on obtient de bonnes performances au démarrage mais également une grande stabilité et une grande précision dans les positions de repos et le fonctionnement pas à pas, même lors de grandes variations de température ou de tension. REVENDICATIONS 1 -Moteur pas à pas pour une pendule électronique, comprenant une bobine pour engendrer un flux magnétique et alimentée par un courant impulsionnel provenant d'un circuit électronique prédéterminé, un stator pour guider ledit flux magnétique et un rotor entraîné en rotation par l'action dudit flux magnétique guidé par le stator, caractérisé en ce que ledit rotor est formé par un aimant permanent cylindrique présentant six pôles magnétiques également répartis autour dudit cylindre, ledit stator ayant une paire de parties en creux et une paire de parties saillantes dont la largeur est deux fois plus grande que celle d'une autre paire de portions saillantes, lesdites portions saillantes et lesdites portions en creux étant deux à deux symétriques par rapport à l'arbre du rotor. 2 - Moteur pas à pas pour une pendule électronique selon la reven dicton 1, caractérisé en ce que chaque paire des portions saillantes est disposée respectivement dans une plage angulaire de 200 à partir a'un entrefer dans un sens prédéterminé de rotation du rotor, chacune desdites parties en creux étant disposée à la suite dans une plage angulaire de 1200 à partir de l'extrémité terminale de la portion saillante dans le même sens et chacune des autres paires des portions en saillie étant respectivement disposée dans une plage angulaire de 400 à partir de l'extrémité terminale de chaque portion en creux dans le même sens de rotation du rotor. 3 - Moteur pas à pas pour une pendule électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la force d'attraction pendant une période d'excitation de la bobine dudit moteur par le courant d'excitation impulsionnel est engendrée entre quatre des six pôles magnétiques du rotor et les deux paires de portions en saillie. 4 - Moteur pas à pas pour une pendule électronique selon la revendication 1, caractérisé en-ce que le rotor est légèrement tourné dans le sens prédéterminé de rotation du rotor immédiatement après une interruption du courant impulsionnel d'excitation de la bobine du moteur