Brevet FR2511818A1 — publié le 19830225

La présente demande de brevet a pour objet une deuxième division du contenu de la demande de Certificat d'additic enregistrée sous le n0 72 34 667 publiée sous le nO 2.201.575 et transformée en une demande de brevet. Dans cette dernière, les Demandeurs ont décrit diverses améliorations-apportées aux petits moteurs magnétoélectriques et a leurs applications aux appareils horométrique alimentés par de petites piles amovibles.Ces moteurs permettent d'afficher l'heure dans les pièces d'horlo- gerie électronique (pendules et montres) qui comprennent un oscillateur isochrone servant de base de temps, un diviseur de fréquence et un dispositif d'amplification et de mise en forme d > im- pulsions de basse fréquence envoyées dans le transducteur électromécanique chargé d'entraîner pas à pas l'indicateur de temps. Cet indicateur est habituellement constitué par trois aiguilles tournant respectivement aux vitesses de un tour par seconde (trotteuse un tour par minute et un tour en douze heures. A la page 16 du mémoiredescriptif déposé le 29 Septembre 1972 et publié sous ie nO 2.201.575, les Demandeurs ont décrit un important perfectionnement qui permet d'obtenir que l'usager de l'instrument horaire soit prévenu en temps utile de la réduction de la tension de 1-a pile lorsque cette source d'énergie, après un long usage, est près d'entre épuisée. Cet avertissement est dû à un changement du mouvement de l'aiguille trotteuse de l'appareil horaire. Par exemple, l'aiguille trotteuse progresse normalement par sauts également espacés de une seconde mais, dès que le remplacement de la pile s'impose, l'usager est prévenu par le mouvement irrégulier de cette trotteuse dont les sauts se succèdent à des intervalles de temps inégaux.La pratique montre que cette irrégularité attire vivement l'attention; on dit couramment qu'une horloge ou une montre "boite" quand la cadence du "tic-tac" de l'échappement est troublée et ce défaut, jugé très gênant, ne passe pas inaperçu. La présente demande de brevet a pour objet ce dispositif de signalisation qui permet d'améliorer la fiabilité des appareils horaires alimentés par des piles dont les durées de vie sont imprévisibles. Dans leur dépôt du 29 Septembre 1972, les Demandeurs ont décrit en détail diverses particularités avantageuses de petits moteurs magnétoélectriques de faible consommation à progression pas a pas qui pernettent d'obtenir un changement du mouvement saccadé de l'aiguille trotteuse lorsque la tension de la pile s'abaisse au dessous d'une certaine valeur. Ces particularités d'exécution entrent dans le cadre de la présente invention. Le principe fondamental de ces systèmes perfectionnés consistent à ajouter au moteur pas à pas un organe sensible à la tension de la pile et capable de modifier le rythme des progressions successives de l'indicateur de temps. Trois formes d'exécution avantageuses sont décrites a titre exemples non limitatifs en se référant au dessin annexé. Les figures 1 et 2 de ce dessin représentent la structure et- le schéma électrique d'un petit moteur synchrone du type diphasé servant. de compteur chronométrique. Ce moteur comporte deux enroulements statoriques agissant successivement sur un rotor multipolaire pour le faire tourner a sens unique par fraction de tour et entraîner pas à pas l'aiguille trotteuse d'un appareil horométrique. La figure5 est un diagramme représentant les deux trains d'impulsions envoyées successivement dans chacun des enroulements de phase du moteur figure 1. Les figures 4 et 5 représentent des variantes de construction du moteur figure 1. Le moteur diphasé concrétisé par les figures 1 et 2 du dessin annexé comporte un petit rotor dont la polarisation permanente est assurée par un aimant central de haute qualité coercitive et de forte rémanance. Ce rotor est muni de deux joues dentées en fer, les dents constituant douze paires de pôles alternés N, S, X, S... Le stator entourant le rotor est formé par quatre circuits magnétiques distincts 51, 52, 53 et 54 obtenus chacun par des empilages de tôles dont la perméabilité magnétique est très élevée. Leurs emplacements autour du rotor sont indiqués par le dessin ou l'on voit que chaque partie du stator comporte deux noyaux étroits dirigés selon des rayons et réunis par une culasse en forme d'arc de cercle.Les noyaux sont entourés de bobines et leurs faces polaires ont la largeur des dentspolaires du rotor. La distance angulaire des axes de deux noyaux consécutifs est de 3.3U2, S étant l'angle correspondant à un pas dentaire. Dans ces conditions, un noyau se trouve devant un pôle N quand le deuxième noyau appartenant a la même partie du stator fait face à un pôle S du rotor.Les circuits magnétiques 52 et 54 sont décalés angulairement comme l'indique la figure l et l'on voit qu'on dispose de huit bobines réparties en deux groupes, l'un comprenant les bo bines 55, 56, 57 et 58 reliées en série comme le montre le schéma figure 2, l'autre groupe comprenant les bobines en série 59, 60, 61 et 62. Ces deux groupes forment les deux enroulements du moteur diphasé dont le fonctionnement est analogue à celui d'un moteur synchrone diphasé classique. Lé schéma électrique figure 2 indique un mode d'alimentation (connu en soi) des deux groupes de bobines (ou phases3 par une tension alternative monophasée agissant entre les bornes 63 et 64 d'une source d'énergie.Au moyen d'un commutateur 65 à trois directions I; O et II, on peut relier.directement la borne 64 au premier groupe de bobines 55, 56, 57 et 58, tandis que la deuxième phase (groupe 59 à 62) est alimentée par l1intermédiaire du condensateur C en série avec la résistance R. Les valeurs C et R sont déterminées de façon que, pen dant la marche normale. le courant alternatif il dans le groupe de bobines 55 à 58 soit déphasé en avance d'un quart de période (T/4: pat rapport au courant i2 dans le groupe 59 à 62. Les courants considérés peuvent être sinusofdaux ou formés d'une succession de brèves impulsions alternées. En déplaçant le commutateur 65, il est possible soit de couper les courants pour arrêter le moteur, soit d'établir une marche synchrone dans une direction inverse de la précédente. L'inversion du sens de marche provient du fait que, dans la position II du commutateur 65, les composants C et R (qui forment un dispositif de déphasages sont introduits en série avec le groupe de bobines 55 à 58 tandis que l'autre groupe est branché directement à la borne 64. Le diagramme figure 3 représente l'évolution dans le temps des impulsions de courants alternés i1et i2 qui passent successivement dans les deux phases du moteur figure 1, lorsque ce dernier constitue le transducteur électromécanique du type de mouvement horaire perfectionné selon l'invention. Dans ce cas, la source d'énergie reliée aux bornes 63 et 64 provient d'organes donnant une tension alternative intermittente de basse fréquence N = 1/T, cettefréquence étant un sous-multiple de la fréquence -étalon fournie par la base de temps associée à un diviseur de fréquence et à un circuit de mise en forme des courants de commande (organes usuels des appareils horaires considérés). Le déphasage g des deux trains d'impulsions i1 et i2 dépend des valeurs données aux omposants C et R du dispositif déphaseur (voir figure 2). Le sens de rotation du moteur est choisi en amenant le commutateur 65 dans la position convenable I, la po sition II étant utilisée éventuellement pour une remise à l'heure nécessitant la correction rapide d'une forte avance des aiguilles. Le déphasage g des impuls-ions- i2 par rapport åux im- pulsions i1 pourrait être obtenu par divers dispositifs bien connus des électroniciens. on saint qu'on peut recourir notamment à des combinaisons de capacités et de résistances non linéaires, par exemple de composants C et R-offrant une conductibilité. dé- pendant beaucoup de la valeur de la tension appliquée (cas de certains composants semi-conducteurs, notamment des diodes au germanium). Selon l'invention, les propriétés du dispositif déphaseur (symbolisé dans le schéma figure 2 par les éléments C et R) sont choisies pour pouvoir modifier automatiquement le déphasage~g dans les conditions précisées ci-après. Pendant la marche normale assurée par une pile en bon état, les paramètres de construction sont déterminés de façon que le déphasage rsoit exactement d'un quart de la période T. Par suite, l'aiguille trotteuse progressera par sauts également espacés; toutefois cette valeur C) sera automatiquement modifiée dès que%la tension de la pile descendra au dessous d'une certaine va leur. La progression de l'aiguille trotteuse "boitera" etc'usager sera prévenu ainsi de l'affaiblissement excessif de la pile. Il va de soi qu'on peut apporter divers changements à la construction du moteur synchrone représenté en figure 1. Les figures 4 et 5 montrent à titre exemple deux structures qui fa cilitent la miniaturisation des récepteurs pas a pas du type diphasé convenant à la mise en oeuvre de l'invention. Ces micromo teurs, spécialement destinés aux pendulettes et aux montres, comportent des rotors formés par de minuscules aimants bipolaires A1 et A2 en matière coercitive de très haute qualité comme l'alliage samarium-cobalt anisotrope. Le diamètre N S des aimants peut être inférieur à 2 millimetres, par exempte 1,5 millimètre. Selon l'exemple de mode d'exécution concrétisé en fi gure 4, le récepteur est formé de deux moteurs monophasés accolés. On voit que les aimants bipolaires A1 et A2 sont fixés sur un arbre commun OO' avec un décalage angulaire de 90 degrés (voir vue en perspective e). Chaque aimant se trouve entre les larges épanouissements polaires d'un demi-stator tel- que ST1 - ST'1 excité par deux bobines telles que B1 et B2 reliées en série. Les. stators sont constitués par des matériaux ferromagnétiques doux, très perméables, par exemple par des paquets de tolets minces ou par des poudres à base de fer agglomérées au moyen d'un liant isolant. Le montage électrique est analogue à celui du schéma figure 2 mais chaque phase du stator contient seulement deux bobines en série. La figure 5 représenté un petit récepteur analogue au moteur figure 4 mais qui se distingue par le fait que chaque e: roulement de phase du stator comporte une seule bobine. Ce mode d; construction permet d'établir un transducteur électromécanique d'i volume extraordinairement réduit. Les exemples de réalisation précédemment décrits met tent en évidence l'idée fondamentale de l'invention, c'est-à-dire la signalisation de la limite d'utilisation de la pile par un changement du mouvement de l'organe indicateur du temps.- Les hommes de l'art pourront l'appliquer avec des équivalences d'exécution en utilisant des développements empruntés aux techniques connues dans les domaines mécaniques, électromagnétiques et'élec- troniques. REVENDICATIONS 1, Petit moteur magnétoélectrique appliqué à une pièce d'horlogerie électronique alimentée par pile, comprenant un oscillateur isochrone servant de base de temps, un diviseur de fréquence associé à un dispositif d'ampiification et de mise en forme des courants périodiques de sortie envoyés dans le moteur chargé d'entraîner pas à pas 11 indicateur de temps, caractérisé en ce que les circuits de commande du rotor comportent un dispositif sensible aux modifications de la tension de la pile et qu'un changement du mouvement de l'indicateur de temps apparaisse dès que la pile, trop affaiblie, doit être changée. 2. Petit moteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il entraîne pas à pas un indicateur de temps comportant une aiguille trotteuse qui progresse selon un rythme irrégulier lorsque la tension de la pile décroît au dessous d'une certaine valeur, l'anomalie constatée étant une inégalité des intervalles entre les sauts successifs de la trotteuse, ce fonctionnement devenant comparable à celui d'une horloge ordinaire défectueuse dont on dit couramment qu'elle "boite". 3. Petit moteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qutil comporte une structure de moteur synchrone du type à deux trains d'impulsions déphasées, ctest-à-dire un moteur muni d'un rotor entraîné pas à pas au moyen d'un statcr comportant deux enroulements de commande parcourus respectivement par des trains d'impulsions de courant d'égale fréquence, les impulsions successives étant déphasées entre elles d'une quantité dépendant de la valeur de la tension de la pile, ledit déphasage étant d'un quaft de période lorsque la pile est en bon état, puis étant différent lorsque la tension d'alimentation décroît au dessous d'une certaine valeur. 4. Moteur miniature selon l'ensemble des revendications 1 et 3, caractérisé par le fait que le rotor comporte au moins un petit aimant bipolaire en matière très coercitive telle que l'alliage samarium-cobalt anisotrope, le diamètre dudit aimant étant de préférence inférieur à deux millimètres. 5. Petit moteur magnétoélectrique actionnant les aiguilles d'un appareil horaire à pile comportant deux enroulements alimentés respectivement par des impulsions brèves il et i2 de période T, les impulsions i2 étant déphasées de 6 par rapport aux impulsions i1 au moyen d'un dispositif de déphasage capacitif, caractérisé en ce que le déphasage 6 est fonction de la tension de la source d'énergie et que les paramètres de fonctionnement sont choisis de façon que le retard 6 soit exactement d'un quart de période T lorsque la pile est en bon état et que ce retard varie notablement lorsque la pile est près d'être usée, ce changement de 6 entraSnant une progression de l'aiguille trotteuse par sauts inégalement espacés, avertissant ainsi l'usager dès que le remplacement de la pile s'impose.