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Dispositif électromagnétique à aimant permanent permettant d'entretenir le mouvement d'un organe Le présent brevet a pour objet un dispositif électromagnétique à aimant permanent utilisable notamment dans une pièce d'horlogerie pour l'entretien du mouvement du balancier, comprenant au moins un circuit magnétique constitué par une partie fixe et par une partie solidaire de l'organe dont on veut entretenir le mouvement, l'une d'elles étant aimantée de façon permanente,
tandis que l'autre est en un matériau magnétique non rémanent et est périodiquement et temporairement traversée pendant le mouvement relatif des deux dites parties par une portion du flux magnétique émanant de la partie aiman- tée, un blindage fixe par rapport à la partie aimantée et un circuit électrique comprenant une source de courant, une bobine captrice, une bobine motrice et un amplificateur,
le tout de manière que la dérivation du flux dans la partie non rémanente du circuit magnétique induise une tension dans la bobine cal> trice engendrant une impulsion d'entretien dans la bobine motrice.
Ce dispositif est caractérisé par le fait que ledit blindage est localisé au voisinage immédiat de la partie aimantée du circuit magnétique et est conformé de façon à ne dériver qu'une fraction négligeable du flux pendant les intervalles de temps au cours desquels la partie non rémanente du circuit magnétique est magnétisée et de façon que les durées des, pério- des transitoires marquant le début et la fin de ces intervalles de temps soient extrêmement brèves.
Le dessin représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention constituant des dispositifs d'entretien du mouvement d'un ensemble balancier-spiral.
La fig. 1 est une vue en plan d'une première forme d'exécution. La fig. 2 en est une vue en coupe par la ligne II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en élévation, de face, du blindage et de l'aimant.
La fig. 4 est une vue en plan d'une deuxième forme d'exécution, dans laquelle la partie oscillante du circuit magnétique a été coupée selon la ligne IV- IV de la fig. 5. Cette dernière figure est une vue en coupe selon la ligne V-V de la fig. 4 sans la partie fixe du circuit magnétique.
La fig. 6 est une vue en plan d'une troisième forme d'exécution.
La fig. 7 est une vue en coupe par la ligne VII- VII de la fig. 6.
La fig. 8 est une vue en plan d'une quatrième forme d'exécution.
Les fig. 9 à 18 représentent des schémas de circuits électriques applicables aux différentes constructions représentées aux fig. 1 à 8.
La première forme d'exécution représentée (fig. 1 à 3) comprend un circuit magnétique formé, d'une part, d'un aimant permanent 10, fixe, et, d'autre part, de deux palettes 11 en matériau magnétique non ré- manent calées sur l'arbre 12 du balancier et reliées magnétiquement par un canon 13.
Elle comprend encore un bobinage fixe 14 dis, posé coaxialement au canon 13 entre les palettes 11. Ce bobinage est formé par une bobine captrice B.. et une bobine motrice Bm respectivement insérées dans les circuits d'entrée et de sortie d'un amplificateur.
L'aimant 10 présente la forme d'un E. Son aimantation est telle que les surfaces, en regard d'une même palette 11 sont de même polarité; mais de polarité inverse pour chacune des palettes.. Il est encastré dans un blindage 15, en matériau non rémanent à haute perméabilité magnétique, présentant la
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forme d'un secteur annulaire centré sur l'axe 12. Ce blindage est fendu à la hauteur des entrefers de l'ai orant de manière à permettre le passage des extrémités des palettes pendant l'oscillation du balancier.
Le mouvement de ce dernier est entretenu par des impulsions transmises périodiquement aux palettes dans les, conditions suivantes Pendant le mouvement oscillant du balancier, le flux émanant de l'aimant 10 se ferme, soit dans le blindage 15, soit en partie à travers ce dernier et en partie à travers les palettes 11, selon que les extrémités de ces dernières se trouvent à l'extérieur ou à l'intérieur de l'aimant. Les palettes sont donc le siège au moment où elles entrent et au moment où elles sortent de l'aimant 10, de variations de flux qui engendrent dans la bobine B, des signaux de sens opposés.
L'amplificateur est agencé de manière à n'amplifier, de préférence, que les signaux de sortie et de façon que les impulsions traversant la bobine B,n aient un sens correspondant à une répulsion de l'aimant et des palettes.
Il y a lieu de remarquer qu'il s'ajoute à cette impulsion d'entretien électromagnétique une seconde impulsion purement magnétique due à l'aimantation des palettes au moment où elles s'engagent dans l'aimant.
Dans ces conditions le balancier reçoit à chaque alternance deux impulsions d'entretien, l'une avant, l'autre après son passage par sa position d'équilibre statique.
En fait, on cherchera à localiser ces deux impulsions au voisinage immédiat de la position d'équilibre statique, en réduisant au maximum la durée des périodes transitoires. A cet égard, la construction représentée aux fig. 1 à 3 est particulièrement favorable.
Pour supprimer l'aimantation résiduelle qui pourrait subsister dans les palettes après leur sortie de l'aimant et qui pourrait gêner leur dégagement du blindage, on peut introduire dans le circuit électrique un condensateur se déchargeant dans la bobine motrice après le passage d'une impulsion d'entretien, en sens inverse de celle-ci. La charge de ce condensateur pourra être opérée par self-induction ou par une source de courant. On choisira naturellement les caractéristiques du circuit de manière que cette décharge n'engendre pas des oscillations électriques.
Des circuits électriques correspondant notamment à ces deux cas, sont représentés aux fig. 9 à 18, qui sont expliquées plus loin.
En variante, cette première forme d'exécution pourrait comprendre des palettes coopérant avec deux aimants diamétralement opposés par rapport à l'axe du balancier. Dans ce cas, l'amplitude maximum admissible des oscillations de ce dernier sera réduite de moitié.
Dans la seconde forme d'exécution représentée aux fig. 4 et 5, la partie fixe du circuit magnétique est constituée. par une pièce 16, en matériau non rémanent, présentant la forme d'un V sur les bran- cher de laquelle sont respectivement enroulées les bobines B, et B",,. La partie oscillante de ce circuit est formée par deux culasses. 17 calées sur l'axe 18 du balancier, par deux paires d'aimants. permanents 19 diamétralement opposés aux extrémités des culasses, et par deux tubes fendus 20 entourant coaxiale- ment et respectivement les deux paires d'aimants.
Les aimants de chaque paire sont placés à une certaine distance l'un de l'autre, de manière. à ménager deux entrefers. L'aimantation de ces aimants est telle que les faces délimitant chaque entrefer sont de même polarité et de polarité inverse pour les deux entrefers.
Ceux-ci sont traversés périodiquement, pendant l'oscillation du balancier, par les semelles 21 des branches de la pièce 16.
Les culasses 17 et les tubes 20, qui sont en matériau à haute perméabilité magnétique et non rémanents, constituent le blindage des aimants 19.
Dans, ces, conditions, le flux émanant de ces derniers se ferme par la pièce 16 lorsque la partie oscillante du circuit magnétique se trouve dans sa position d'équilibre statique (fig. 4).
Le fonctionnement de cette seconde forme d'exécution est exactement le même que celui de la forme d'exécution représentée aux fi-. 1 à 3.
Dans la troisième forme d'exécution représentée (fia. 6 et 7), la partie fixe du circuit magnétique est constituée par une pièce 22 formée de deux branches dont les semelles 23 sont superposées et autour desquelles sont respectivement enroulées les bobines B, et B,,,. Sa partie solidaire du balancier est du même type que la précédente mais ne comporte qu'un seul aimant 24 à deux extrémités de polarités différentes.
Le flux magnétique de l'aimant 24 se ferme alternativement dans la pièce 22 et dans le blindage. Le fonctionnement est encore le même que précédemment. L'amplitude de l'oscillation du balancier peut atteindre 300 environ.
Cette amplitude est réduite de moitié dans la quatrième forme d'exécution représentée à la fig. 8 qui comporte deux circuits magnétiques distincts dont les parties fixes 25 et 26 portent respectivement la bobine B, et B"L et dont les parties oscillantes, diamétralement opposées, sont constituées par deux aimants du type de la fi-. 7.
Dans cette dernière forme d'exécution, les semelles 27 et 28 sont angulairement décalées et de longueurs différentes, de manière que dans un sens de rotation du balancier, les impulsions traversant la bobine B", soient sans effet sur ce dernier.
On a enfin représenté aux fig. 9 à 18 un certain nombre de circuits électriques à transistor applicables aux différentes constructions décrites. Tous, ces circuits admettent un certain nombre de variantes caractérisées par la position respective des. bobines par rapport aux électrodes du transistor. C'est ainsi que dans tous les exemples donnés, la bobine motrice peut être introduite soit dans le circuit collecteur, soit
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dans le circuit émetteur du transistor tandis que la bobine captrice, généralement située dans le circuit de base, peut être placée dans le circuit d'émetteur lorsque la bobine motrice est placée dans celui du collecteur.
Enfin, lorsque la bobine motrice est placée dans le circuit émetteur, la bobine captrice, généralement placée entre émetteur et base, peut également être placée entre la base et la masse, ce qui implique une tension d'entrée plus élevée.
Le circuit de la fig. 9 comprend une pile P, un transistor T, les bobines B. et B, une thermistance R et un condensateur C, en parallèle avec la bobine B,,,. Ce condensateur C est chargé par le courant de self-induction engendré par la disparition de l'impulsion motrice, et se décharge, après le passage de cette impulsion, en sens inverse de celle-ci, dans la bobine motrice en produisant un champ démagnétisant dans la partie non rémanente du circuit magnétique.
Dans le circuit de la fig. 10 qui comprend les mêmes éléments que ceux de la fig. 9, le condensateur C est chargé par la pile P lors de l'impulsion. Ce condensateur se décharge à travers la bobine B. et la résistance R avec le même effet que le condensateur du circuit de la fig. 9, après le passage de l'impulsion motrice. La résistance R contribue, d'autre part, à compenser la dérive thermique, du transistor. Elle introduit également une constante de temps RC qui permet de bloquer le transistor après chaque impulsion motrice pour une durée déterminée.
Ce blocage du transistor est obtenu dans le circuit de la fig. 11, qui fonctionne selon le même principe que celui de la fig. 9, par un condensateur Cl.
En choisissant convenablement la valeur des éléments qui déterminent la durée de blocage du transistor, il est possible de ne transmettre au balancier qu'une impulsion d'entretien toutes les deux alternances, c'est-à-dire que des impulsions, de même sens.
Dans le circuit de la fig. 12, dans lequel on retrouve les éléments des circuits des fig. 9 et 10, on a prévu un condensateur C., qui découple la résistance R et introduit une constante de temps RC2.
Le circuit représenté à la fig. 13 est un perfectionnement du circuit de la fig. 12 dans lequel la compensation de la dérive thermique est améliorée. Ce circuit comprend une diode d, de préférence au silicium, qui ne donne lieu à un courant direct qu'à partir d'une tension de l'ordre de 0,3 volt, ce qui assure une certaine tension de polarisation de la base du transistor par rapport à la masse. L'émetteur suit cette polarisation de la base grâce au condensateur Cz, ce qui permet à un courant de repos bien déterminé de circuler dans la résistance R.
Le condensateur G, assure le couplage dynamique entre la bobine B", et la base du transistor. La résistance RI polarise la base en courant. Suivant le type de transistor utilisé, la résistance RI devrait shunter la diode. Dans ce circuit, deux constantes de temps interviennent pour le blocage du transistor, Rl- C1et Rq. Le circuit de la fig. 14 est une variante de celui de la fig. 11,
dans laquelle on a introduit une ther- mistance R pour la compensation de la dérive ther- mique. Le circuit de la fig. 15 est une variante du précédent, dans lequel la compensation de la dérive thermique est améliorée par une résistance d'émetteur R découplée par un condensateur C..
Dans le circuit de la fig. 16, la dérive thermique est compensée par une résistance d'émetteur R découplée par une diode au silicium d qui devient brusquement conductrice à partir de 0,3 volt. La tension de repos de l'émetteur sera donc choisie vers 0,2 volt, de manière que la compensation de la dérive thermique se produise dans la région non conductrice de la diode dont l'action n'interviendra qu'au moment d'une impulsion motrice. Une thermistance R' de polarisation de la base complète la compensation.
Dans le schéma de la fig. 17, la polarisation de la base du transistor est assurée par l'intermédiaire d'une thermistance R' et d'une diode Zéner Z dont la tension de fonctionnement est de quelques, dixièmes de volt inférieure à celle de la pile, de manière à assurer une certaine marge de compensation de la dérive thermique. Pour les transistors au silicium, en particulier, on shuntera la diode par une résistance et on supprimera la thermistance R'.
La fig. 18 enfin est une variante des fig. 11 et 14 dans laquelle on a ajouté une diode d chargée d'éviter l'apparition d'oscillations parasites résultant du couplage des bobines B. et 13,.
Le dispositif selon l'invention pourrait aussi être appliqué à l'entraînement d'un moteur à rotation continue.