Brevet FR2777912A1 — publié le 19991029

L'invention est relative à une pièce magnétique, notamment un stator de micromoteur électrique, et à son procédé de fabrication. Un micromoteur électrique pas à pas pour montre électrique se compose d'un rotor, d'un stator découpé dans une bande en alliage magnétique doux, d'une culasse et d'une bobine. Le stator a une forme déterminée pour faire passer le maximum de flux magnétique dans le rotor, le rendement du moteur étant d'autant meilleur que le flux magnétique qui passe dans le rotor est important. Dans une première technique, le stator est réalisé en deux parties séparées au droit du rotor par deux entrefers destinés à éviter qu'une partie du flux o0 magnétique contourne le rotor. Cette technique d'une part nécessite la fabrication de deux pièces, d'autre part rend le montage très délicat puisque les deux pièces doivent être positionnées l'une par rapport à l'autre avec une très grande précision. Dans une deuxième technique, le stator est en une seule pièce comportant un évidement destiné à recevoir le rotor, et, au droit de l'évidement, deux isthmes très fins destinés à limiter le flux magnétique qui contourne le rotor. Cette technique a l'avantage de ne nécessiter que la fabrication d'une seule pièce, et surtout, elle rend le montage du moteur très facile. Cependant, et parce qu'une partie de flux magnétique transite par les isthmes, elle conduit à une perte de rendement du moteur. Le but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient en proposant un stator pour micromoteur électrique pas à pas en une seule pièce et conduisant à un rendement du moteur comparable ou identique au rendement obtenu avec un stator en deux parties. A cet effet, I'invention a pour objet une pièce en alliage magnétique doux comportant au moins une zone amagnétique obtenue en faisant diffuser localement, dans la pièce, au moins un élément d'alliage pris parmi Cr, V, Mn, Si, AI, Zn, Cu, Ag, Ti, Zr, Hf, Nb, Mo, Ta et Ge. Cette pièce peut, par exemple, constituer le stator d'un micromoteur électrique qui comporte au moins un isthme amagnétique et qui peut être utilisé dans une montre électrique. Cette pièce peut, par exemple, être constituée d'un alliage magnétique doux du type Fe-Ni ou Fe-Ni-Mo. 2 2777912 Soit seules certaines parties de la pièces sont enrichies en élément d'alliage, soit l'ensemble de la surface de la pièce est enrichie en éléments d'alliage; dans ce cas, seules les parties les plus fines sont amagnétiques. Lorsque l'élément d'alliage est du chrome, ou même de l'aluminium ou du niobium, et qu'il recouvre toute la surface de la pièce, il présente, en outre, l'avantage d'améliorer la résistance à la corrosion de la pièce. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une pièce en alliage magnétique doux comportant au moins une zone amagnétique, selon lequel: - on dépose sur la surface de la pièce, au moins au droit de la zone destinée à o0 devenir amagnétique, une couche d'au moins un élément d'alliage pris parmi Cr, V, Mn, Si, AI, Zn, Cu, Ag, Ti, Zr, Hf, Nb, Mo, Ta et Ge, - et on fait diffuser l'au moins un élément à l'aide d'un traitement thermique. De préférence, la couche déposée a une épaisseur comprise entre 2 pm et pm. Elle peut être déposée par exemple par électrolyse ou par évaporation. Le traitement thermique est, par exemple, un maintien entre 900 C et 1300 C pendant un temps compris entre 0,5 heures et 20 heures, de préférence effectué sous atmosphère réductrice. Ce procédé s'applique plus particulièrement à un stator monobloc de micromoteur électrique comprenant au moins un isthme découpé dans une feuille d'alliage magnétique doux. Dans ce cas, la couche peut être déposée sur toute la surface de la pièce ou uniquement au droit de l'isthme ou des isthmes. L'invention va maintenant être décrite plus en détails en regard de l'unique figure annexée qui représente de façon schématique un micromoteur électrique pas à pas pour montre électrique. Le micromoteur électrique représenté à la figure 1 comporte une bobine d'excitation 1 traversée par une culasse 2 en alliage magnétique qui forme avec un stator 3 un circuit magnétique comportant un évidement 4 circulaire muni d'encoches 6 dans lequel est placé un rotor aimanté 5. Le stator 3 dans lequel est formé l'évidement 4 comporte, de part et d'autre de l'évidement 4 deux zones étroites 7 et 8 appelées isthmes. Le stator comporte, en outre, deux trous de fixation 9 et 10. La bobine engendre un flux magnétique pulsé qui circule dans le circuit magnétique et engendre la rotation du rotor. Les isthmes sont destinés à limiter le 3 2777912 flux magnétique qui contourne le rotor, de façon à ce que l'essentiel du flux magnétique interagisse avec celui-ci. Le rendement du moteur étant, en effet, directement fonction de la proportion du flux magnétique qui interagit avec le rotor. Le stator 3 est découpé dans une feuille en alliage magnétique doux du type Fe-Ni ou Fe-Ni-Mo, ou en tout autre alliage magnétique doux adapté à la fabrication d'une telle pièce. Ce stator a été recouvert, par exemple par électrolyse, d'une couche de chrome d'épaisseur comprise entre 2 pm et 10 pm, puis soumis à un recuit sous hydrogène, qui peut être le recuit de qualité de l'alliage magnétique doux, et qui est effectué à une température comprise entre 900 C environ et 1300 C environ, pendant un temps compris entre 0,5 heures environ et 20 heures environ. Ce traitement thermique fait diffuser le chrome à l'intérieur du stator et enrichit en chrome l'alliage. Dans les parties massives du stator, cet enrichissement est faible, sauf en surface, si bien que les propriétés magnétiques de l'alliage sont peu affectées et la résistance à la corrosion de la surface est fortement améliorée. Les isthmes, en revanche, sont très petits et la diffusion du chrome y est plus importante, si bien que dans ces zones, I'alliage devient amagnétique. Les isthmes se comportent alors comme des entrefers qui ont le même effet que les entrefers des stators en deux pièces. Le chrome peut être remplacé par tout métal de transition et, par exemple par du V, Mn, Si, AI, Zn, Cu, Ag, Ti, Zr, Hf, Nb, Mo, Ta et Ge. Ces métaux, pris seuls ou en combinaison, y compris avec le chrome, peuvent être déposés par électrolyse ou, si leur température de vaporisation le permet, par évaporation, ou par tout autre moyen. L'épaisseur de la couche déposée et les conditions de traitement thermique peuvent être ajustés en fonction de l'enrichissement en élément d'alliage qu'on souhaite obtenir, de la profondeur de pénétration souhaitée, des dimensions de la pièce et de la nature de l'alliage. La couche d'élément d'alliage peut être déposée sur l'ensemble de la surface de la pièce, ce qui est le cas lorsqu'on veut améliorer sa résistance à la corrosion, ou, au contraire uniquement au droit des isthmes, par exemple en utilisant des caches pendant l'opération de dépôt de la couche élément d'alliage. 4 2777912 Ce procédé ne se limite pas à la fabrication de stators de micromoteurs électriques, mais s'applique à toute pièce en alliage magnétique doux dans laquelle on souhaite créer des zones amagnétiques. Lorsque l'enrichissement en élément d'alliage, et notamment de chrome, est effectué sur l'ensemble de la surface de la pièce, il présente, en outre, I'avantage d'augmenter la résistivité électrique en surface ce qui limite l'effet de peau magnétique. Cet effet est particulièrement intéressant pour les moteurs dont l'excitation est sous forme d'impulsions, c'est à dire avec des harmoniques de fréquence élevés. 2777912 REVENDICATIONS 1 - Pièce en alliage magnétique doux comportant au moins une zone amagnétique obtenue en faisant diffuser localement, dans la pièce, au moins un élément d'alliage pris parmi Cr, V, Mn, Si, AI, Zn, Cu, Ag, Ti, Zr, Hf, Nb, Mo, Ta et Ge. 2 - Pièce selon la revendication 1 caractérisée en ce que elle constitue le 0o stator d'un micromoteur électrique. 3 - Pièce selon la revendication 2 caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un isthme amagnétique. 4 - pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que l'ensemble de sa surface est enrichie par diffusion d'un élément d'alliage pris parmi Cr, V, Mn, Si, AI, Zn, Cu, Ag, Ti, Zr, Hf, Nb, Mo, Ta et Ge. - Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce qu'elle constitue le stator d'un micromoteur de montre électrique. 6 - Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée en ce qu'elle est en alliage magnétique doux du type Fe-Ni ou Fe-Ni-Mo. 7 - Procédé de fabrication d'une pièce en alliage magnétique doux comportant au moins une zone amagnétique, selon lequel: - on dépose sur la surface de la pièce, au moins au droit de la zone destinée à devenir amagnétique, une couche d'au moins un élément d'alliage pris Cr, V, Mn, Si, AI, Zn, Cu, Ag, Ti, Zr, Hf, Nb, Mo, Ta et Ge, - et on fait diffuser l'au moins un élément à l'aide d'un traitement thermique. 6 2777912 8 - Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que la couche déposée a une épaisseur comprise entre 2 pm et 10 pm. 9 - Procédé selon la revendication 7 ou la revendication 8 caractérisé en ce que la couche est déposée par électrolyse. - Procédé selon la revendication 7 ou la revendication 8 caractérisé en ce que la couche est déposée par évaporation. o 11 - procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 caractérisé en ce que le traitement thermique est un maintien entre 900 C et 1300 C pendant un temps compris entre 0,5 heures et 20 heures. 12 - Procédé selon la revendication 11 caractérisé en ce que le traitement thermique est effectué sous atmosphère réductrice. 13 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 12 caractérisé en ce que la pièce est un stator monobloc de micromoteur électrique comprenant au moins un isthme découpé dans une feuille d'alliage magnétique doux. 14 - procédé selon la revendication 13 caractérisé en ce que la couche est déposée sur toute la surface de la pièce. - Procédé selon la revendication 13 caractérisé en ce que la couche est déposée uniquement au droit de l'isthme ou des isthmes.