Brevet FR2473192A1 — publié le 19810710

La présente invention concerne un micromoteur à rotation pas à pas qui est utilisable en tant que transducteur électromécanique dans des montres-bracelets à oscillateur à quartz, ainsi que dans d'autres montres de ce type. On connaît déjà (par le brevet France nO 2 199 673) un micromoteur pas à pas de ce type comportant : un rotor en matériau ferromagnétique portant des aimants permanents à polarité alternative et à direction axiale du champ magnétique un stator en matériau ferromagnétique dont l'enroulement alimenté par les impulsions hétéropolaires comprend plusieurs bobines en galettes dont le nombre est de deux fois plus petit que le nombre des aimants du rotor ; et un dispositif de blocage réalisé sous forme d'une couronne dentée dans la platine statorique. Dans ce cas, les coussinets de ltarbre du rotor sont disposés l'un dans la platine, l'autre dans le pont. Un tel micromoteur développe sur son arbre un couple de sortie insuffisant pour ltentralnement des aiguilles principales de la montre et des accessoires d'information supplémentaires équipant ordinairement des montres-bracelets modernes, tel que calendrier et autres accessoires. Cela s'explique par le fait que lors de l'assemblage du moteur il est pratiquement impossible d'éviter complètement le gauchissement du rotor, ce nui amène à l'apparition d'un moment d'attraction de l'aimant de rotor attenant au stator. Il en résulte aue lors du fonctionnement la majeure partie du couple moteur développé sera dépensée pour surmonter ce moment d'attraction.Vu que les coussinets de l'arbre du rotor sont disposés dans deux différentes pièces, la coaxialité des coussinets peut être obtenue, de façon générale, uniquement après un réglage approprié, c'est-à-dire avec des dépenses supplémentaires dues à un temps de travail augmenté. On connaît aussi (par le brevet Âllemagne nO 2 360 214) un micromoteur pas à pas pour des montres bracelets, dans lequel le rotor est exécuté en un matériau non ferromagnétique et se trouve entre les plantes ferromagnétiques du stator dont chacune porte un enroulement constitué par plusieurs bobines collées sur les parois du boitier réalisé en matériau non ferromagnétique dans lequel se trouvent placés les coussinets de l'arbre du rotor. Dans ce cas, le boitier est démontable suivant un plan de séparation constitué approximativement par le plan du rotor ; sur sa surface intérieure on prévoit un dispositif de blocage exécuté sous forme d'une couronne comportant des dents pratiquées sur la surface intérieure et entourant le rotor avec Xm jeu.Un tel micromoteur ne permet cependant pas d'éviter l'apparition d'un moment d'attraction vers le stator dt à un aimant de rotor attenant ; on constate donc une dépense, par le moteur, d'une partie majeure du couple moteur développé pour surmonter ce moment d'attraction. Bien que les coussinets de l'arbre du rotor soient disposés dans ce cas dans le gabarit du moteur la nécessité d'un réglage supplémentaire approprie reste du fait que les coussinets se trouvent dans les deux parties du corps du stator réunies entre elles.Enfin, un tel procédé n'est pas satisfaisant du point de vue technologique, par suite de l'utilisation d'un grand nombre de bobines formant l'enroulement statorique (le nombre de bobines est de deux fois plus grand que celui utilisé dans un moteur établi selon le brevet France nO 2 199 673). On connait également (par le brevet Suisse nO 570 648) un micromoteur pour des montres-bracelets comportant un rotor sous forme de deux plateaux dont au moins l'un porte des aimants à polarité alternée et à direction axiale du champ magnétique ; un stator en matériau amagnétique, disposé entre les plateaux du rotor et muni d'un enroulement sous forme de deux bobines ; et un dispositif de blocage réalisé sous forme d'un axe en acier massif portant une roue dentée commandée prr le moteur. Cependant, un tel moteur a un rendement relativement bas, du fait que, à chaque moment donné, une partie des aimants du rotor n'est pas en interaction avec le champ créé par l'enroulement statorique. En outre, les coussinets de l'arbre dl3 rotor dépassent le gabarit du moteur et sont disposés dans la platine et le pont, ce qui nécessite un réglage supplémentaire, tandis que le dispositif de blocage extérieur (ne faisant pas partie du moteur) rend nécessaire d'essayer préalablement le moteur après son montage dans le mécanisme d'horlogerie. La présente invention a pour objet d'éliminer les inconvénients susmentionnés. La présente invention a -pour but de mettre au point un micromoteur pas à pas pour les instruments de mesure du temps dans lequel les forces d'attraction parasites du rotor vers le stator seraient -réduites au minimum simultanément avec l'abaissement de la sensibilité du moteur aux champs magnétiques extérieurs. le micromoteur électrique pas à pas conforme à l'invention comprend : un rotor tournant entre des coussinets et réalisé sous forme de deux plateaux avec des pôles magnétiques de signe opposé orientés l'un vers l'autre et ayant l'orientation axiale du champ magnétique ; un stator dont l'enroulement de commande est placé entre les plateaux du rotor ; et un dispositif de blocage servant à arrêter le rotor dans des positions angulaires requises par rapport au stator privé de courant ; et il est caractérisé en ce que le stator est réalisé en matériau non ferromagnétique, tandis que le dispositif de blocage possède une couronne dentée placée dans le champ de diffusion des aimants du rotor, près de l'extrémité frontale de l'enroulement du stator. Une telle conception technique permet de réduire l'influence des erreurs de fabrication sur le couple moteur du moteur, de localiser le flux magnétique dans son volume et de réduire l'effet des champs magnétiques extérieurs sur le fonctionnement du moteur. Selon une variante de réalisation de l'invention, le micromoteur électrique pas à pas est agencé de sorte que les coussinets du rotor sont disposés dans le corps du stator en matériau non ferromagnétique entre les plateaux du rotor. Cette conception technique offre la possibilité d'élever la précision des positions rela-t-iTres du rotor et du stator et de diminuer les dimensions du moteur. Selon une autre variante de réalisation de l'invention le micromoteur électrique pas à pas est agencé de façon que le dispositif de blocage se présente SOUS forme de deux couronnes dentées placées d-'une façon symétrique à Droximité des extrémités frontales opposées de l'enroulement du stator à sa périphérie. Cette conception technique permet d'équilibrer le rotor dans le sens axial. Selon une autre variante de réalisation de l'invention le -micromoteur électrique pas à- pas est agencé de sorte que l'enroulement de commande est exécuté en une seule bobine dont la forme est symétrique par rapport à l'axe du rotor etdiffère de la forme d'une bague régulière. Une telle conception technique permet de réduire le nombre de bobines du stator jusqu'à une, ce qui amène à la réduction de la quantité de travail effectué lors de l'assemblage. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple -de sa réalisation faite en référence des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un micromoteur selon l'invention, avec le rotor symétrique et avec 1' enroulement statorique constitué par plusieurs bobines - la figure 2 est une vue en plan du micromoteur selon la figure 1 - la figure -3 est une coupe longitudinale d'un micromoteur selon l'invention-, avec le rotor asymétrique et avec l'enroulement statorique constitué par plusieurs bobines - - la figure 4 est une coupe longitudinale d'un micromoteur selon l'invention, avec le rotor symétrique et avec l'enroulement statorique constitu-é par une seule bobine - la figure 5 est une -vue en plan du micromoteur selon la figure 4 - la figure 6 est une des formes d'exécution de l'ensemble de l'arbre du rotor - la figure 7 est une coupe -lonttudinale d'un des plateaux du rotor avec un aimant annulaire - la figure 8 est une vue en plan du plateau du rotor selon la figure 7. le rotor du micromoteur à rotation, pas à pas représenté d'une façon simplifiée sur la figure 1 comporte deux plateaux 1, 2 parallèles entre eux et exécutés en un matériau ferromagnétique : ces deux plateaux 1, 2 sont rigidement fixés, par tout procédé connu, sur un arbre 3. Sur la périphérie de la surface du plateau 1 orientée vers le plateau 2 sont fixés à une distance égale l'un de l'autre des aimants permanents 4 à orientation axis le du champ magnétique. Sur la périphérie de la surface du plateau 2 orientée vers le plateau 1 sont fixés à une distance égale l'un de l'autre des aimants 5 ayant aussi l'orientation axiale du champ magnétique. le nombre d'aimants mon-tés sur le plateau 2 est le même que celui des aimants montés sur le plateau 1. les aimants sur les plateaux 1, 2 sont disposés l'un en regard de l'autre et sont orientés l'un vers l'autre par leurs pales opposés d'une façon alternée, c'est-à-dire que, vis-à-vis des pales N (par exemple) de tous les aimants impairs du plateau 1 sont disposés les p8les S des aimants du plateau 2 ; inversement, en face des pôles S de tous les aimants pairs du plateau 1 sont disposés les pôles N des aimants du plateau 2. Selon la conception du moteur conforme à la figure 1 chacun des plateaux 1, 2 porte huit aimants permanents, Comme le montre la figure 2 présentant la vue en plan uniquement du plateau supérieur 1 du rotor de ce moteur, le plateau 1 est muni d'aimants 4a à 4h. Cependant, on peut utiliser un autre nombre d'aimants comme le montre, par exemple, la figure 5, où est représenté un moteur avec un rotor ayant quatre aimants sur chaque plateau. Mais dans tous les cas chacun des plateaux 1, 2 possède sur sa périphérie des pales magnétiques à polarité alternée et à orientation axiale du champ magnétique, qui sont disposés régulièrement. Un stator 6 est placé entre ln plateaux 1, 2 du rotor. Selon la conception réalisée conformément à la figure 1 le stator est constitué par une culasse discoSdale 7 exécutée en un matériau non ferromagnétique ; dans les quatre orifices de ce stator on monte les bobines plates 8 qui sont disposées suivant une circonférence, et qui sont fixées a une distance égale l'une de l'autre ; ces bobines plate 8 (figure 2) sont de forme ronde (une bobine est fixée dans chaque orifice). Toutes les bobines 8 sont électriquement reliées entre elles, par exemple en série, et forment dans leur ensemble l'enrou- lement statorique branché sur une source d'impulsions hétéropolaires (non représentée sur le dessin). Dans l'orifice central 7a de la culasse 7, on introduit à force une douille 9 en un matériau non ferromagnétique dans laquelle, à leur tour, sont emmanchés à force des coussinets de rubis 10, 11. l'arbre 3 du rotor est librement monté entre les coussinets 10, î1. Un pignon 12 et un moyeu 13 sont montés à la presse sur les extrémités saillantes de l'arbre 3 de deux côtés du stator 6. le pignon 12 sert à transmettre le mouvement rotatif au rouage du mécanisme dthorlogerie, et porte le plateau 1 du rotor qui est fixé sur le pignon 12 par l'emmanchement à force. D'une façon analogue, le moyeu t porte le plateau 2 du rotor, fixé par emmanchement à force. Ainsi donc, les appuis 10, 11 du rotor sont disposés dans le corps du stator en un matériau noll ferromagnétique entre les plateaux 1, 2 du rotor. Les plateaux 1, 2 du rotor sont entourés, avec un jeu, par un dispositif de blocage sous forme de deux couronnes 14, 15 en un matériau magnétique doux et oui sont disposées à la périphérie d'une façon symétrique près des extrémités frontales opposées de ltenroulement du stator 6. Sur la surface intérieure de la couronne 14 sont prévues des dents dont le nombre et le pas correspondent au nombre d'aimants 4a à 4h montés sur-le plateau 1.La couronne 15 est réalisée de la manière analogue. les couronnes 14, 15 sont rigidement fixées sur l'extrémité de la culasse 7 du stator 6, comme le montre la figure 1 ; leur dispositionpar rapporttaux aimants 4, 5 montés sur les plateaux 1,2 dans les sens radial et axial est choisie de façon à obtenir l'équilibre magnétique du rotor par rapport au dispositif de blocage. Chacune des couronnes 14, 15 est disposée dans le champ de dispersion des aimants du rotor. Bien que la figure 2 montre que le stator possède un enroulement constitué par qua.tre bobines rondes 8, il est bien évident que le stator peut avoir n'importe quel nombre de bobines 8. (pair ou impair). Dans la variante de réalisation du.moteur conforme à la figure 7, un des plateaux du rotor, par exemple, le plateau 1 est démuni d'aimants. Dans ce cas, le plateau 1, étant réalisé en un matériau ferromagnétique, ferme le flux magnétique entre les pôles de signe contraire des aimants contigus 5 montés sur le plateau 2. le dispositif de blocage possède une couronne dentée 14, la couronne 15a ne comporte pas de dents : elle peut être exécutée en un matériau non ferromagnétique, par exemple, en laiton, et couverte d'une mince couche de matériau possédant les propriétés magnétiques faiblement exprimées, par exemple, de nickel ou de ses alliages. Dans ce cas, la couronne 15a sert de moyen assurant l'équilibre magnétique du rotor et se trouve près du plateau du rotor qui porte les aimants, dans notre cas, à proximité du plateau 2. Pour le reste, le micromoteur ne diffère pas de celui illustré sur la figure 1. la figure 4 représente un mieromoteur dont ltenroule- ment statorique est constitué par une seule bobine 16. la bobine 16 est enroulée directement sur la culasse 7 du stator ; il est à noter que son centre géométrique C se trouve sur l'axe 00î. du rotor. Comme ie montre la figure 5, la bobine 16 présente, en plan, une forme différant de la forme ronde (d'une bague régulière) ; le contour de la bobine est tracé par deux traits droits épaissis parallèles réunis aux deux extrémités par des arcs épaissis. Chacun des plateaux 1, 2 porte quatre aimants. Ce nombre d'aimants est conditiotmé par la forme géométrique de la bobine 16. Si besoin en est, la bobine 16 peut avoir une forme non ronde, autre que celle montréé sur la figure 5, par exemple une forme triangulaire, ovale ou du type "feuille de trèfle". Dans tous ces cas, une condition commune est d'orienter le plus grand nombre possible de conducteurs dans le sens radial. Pour 1? reste, le moteur qui présente une bobine non ronde illustré sur les figures 4 et 5, est pratiquement identique au moteur représenté sur la figure 1. N'importe lequel des moteurs décrits et illustrés sur les figures 1, 3, 4 peut comporter des coussinets 10, 11, pour l'arbre 3 du rotor, qui sont emmanchés à force directement dans in orifice central de la culasse monobloc 7 du stator comme le montre la figure 6. la figure 8 représente un aimant annulaire multipolaire 17 qui peut être monté sur les plateaux 1, 2 dans les moteurs réalisés conformément aux figures 1 et 4, ou sur le plateau 2 du rotor dans le moteur conformément à la figure 3 : cet aimant annulaire multipolaire 17 remplace les aimants séparés. Comme le montre la figure 7, l'aimant annulaire 17 est fixé, par exemple, par collagè sur la surface du plateau 1 ou 2. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. RSEBNDICAEIONS 1. Micromoteur électrique pas à ras pour des instruments de mesure du temps comprenant : un rotor tournant entre des coussinets et réalisé sous forme de deux plateaux avec des pôles magnétiques de signe oppose orientés l'un vers autre et ayant la direction axiale du cbamp magnétique un stator dont l " enroulement de commande est placé entre les plateaux du rotor ; et un dispositif de blocage servant à arrêter le rotor dans des positions angulaires requises par rapport au stator privé de courant, caraotérisé en ce que le stator est réalisé en un matériau non ferromagnétique, tandis que le dispositif de blocage possède une couronne dentée placée dans le champ de diffusion des aimants du rotor, près de l'extrémité frontale de l'enroulement du stator. 2.Micromoteur électrique pas à pas selon la revendication 1, caractérisé en ce que les coussinets du rotor sont disposés, dans le corps du stator constitué en un matériau non ferromagnétique, entre les plateaux du rotor. 3. Micromoteur électrique pas à .s selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de blocage est constitué par deux couronnes dentées disposées d'une façon symétrique près des extrémités frontales opposées de l'enroulement du stator et sur sa périphérie. 4. Micromoteur électrique pas à-pas selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'enroulement de commande du stator est constitué par une seule bobine dont la forme est symétrique par rapport à l'axe du rotor et differe de la forme de la bague régulière.