CH631856B5 - Miniature motor for clockwork movement - Google Patents
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Description
La présente invention est relative à un moteur miniature pour mouvement d'horlogerie, comprenant un stator non magnétique ayant une cavité centrale de dimensions prédéterminées, une carcasse annulaire de perméabilité élevée et de faible rémanence entourant de façon contigue le stator, des enroulements disposés à l'intérieur du stator pour créer un champ magnétique de direction déterminée quand ils sont excités par les impulsions de courant de commande, un rotor comportant un arbre sur lequel est monté un aimant permanent ayant des pôles nord et sud, ce rotor avançant pas à pas de 180 ° à chaque excitation des enroulements et étant disposé à l'intérieur de la cavité centrale. The present invention relates to a miniature motor for a timepiece movement, comprising a non-magnetic stator having a central cavity of predetermined dimensions, an annular carcass of high permeability and low remanence contiguously surrounding the stator, windings arranged at the inside the stator to create a magnetic field of determined direction when they are excited by the pulses of control current, a rotor comprising a shaft on which is mounted a permanent magnet having north and south poles, this rotor advancing step by step 180 ° at each excitation of the windings and being placed inside the central cavity.
Les moteurs électriques pour mouvements de montre sont par leur destination même des organes très petits, ayant généralement des dimensions hors tout de l'ordre de quelques millimètres. Des moteurs miniatures pour montres sont déjà connus, mais la plupart d'entre eux, sinon la totalité, présentent certains problèmes d'assemblage, de démontage, de rendement et de couple. Electric motors for watch movements are by their very destination very small members, generally having overall dimensions of the order of a few millimeters. Miniature motors for watches are already known, but most of them, if not all, present certain problems of assembly, disassembly, efficiency and torque.
On connaît, notamment par les brevets CH N° 514181 et CH N° 510293, des moteurs électriques pour mouvements d'horlogerie comprenant un rotor à aimantation permanente, un enroulement statorique sans noyau muni d'un support en matériau amagnétique, et une culasse annulaire en matériau ferromagnétique dans lesquels le stator est agencé de manière qu'en absence de courant le rotor prenne une orientation préférentielle différente de celle du plan de symétrie de l'enroulement statorique. Are known, in particular from the patents CH N ° 514181 and CH N ° 510293, electric motors for timepiece movements comprising a rotor with permanent magnetization, a stator winding without core provided with a support in non-magnetic material, and an annular cylinder head made of ferromagnetic material in which the stator is arranged so that in the absence of current the rotor takes a preferential orientation different from that of the plane of symmetry of the stator winding.
Le brevet CH 510 293 décrit plus précisément un moteur miniature ayant deux vis diamétralement opposées vissées dans le stator du moteur d'une façon tangentielle au rotor afin de fournir une orientation préférentielle de ce dernier en s l'absence d'excitation. Ceci est une façon particulière de se procurer une magnétisation pour arrêter le rotor. Patent CH 510 293 more precisely describes a miniature motor having two diametrically opposite screws screwed into the stator of the motor tangentially to the rotor in order to provide a preferential orientation of the latter in the absence of excitation. This is a special way of obtaining magnetization to stop the rotor.
Enfin, les figures 58 et 58B du brevet français 981 246 décrivent un moteur comportant un aimant A2 qui ramène le rotor à une direction fixe, tandis qu'un disque porteur de paio liers est monté à la périphérie du stator; ce moteur comporte un stator, un rotor, un matériel isolant entourant ce stator et une carcasse extérieure, trois enroulements au moins étant enrobés par le matériel isolant ainsi que l'aimant. Finally, FIGS. 58 and 58B of French patent 981 246 describe a motor comprising a magnet A2 which brings the rotor to a fixed direction, while a disk carrying paiers is mounted on the periphery of the stator; this motor comprises a stator, a rotor, an insulating material surrounding this stator and an external carcass, at least three windings being coated by the insulating material as well as the magnet.
L'objet de cette invention consiste donc en un moteur minia-i5 ture pour un mouvement d'horlogerie, comprenant un stator non magnétique ayant une cavité centrale de dimensions prédéterminées, une carcasse unnulaire de perméabilité élevée et de faible rémanence entourant de façon contiguë le stator, des enroulements disposés à l'intérieur du stator pour créer un 20 champ magnétique de direction déterminée quand ils sont excités par les impulsions de courant de commande, un rotor comportant un arbre sur lequel est monté un aimant permanent ayant des pôles nord et sud, ce rotor avançant pas à pas de 180 ° à chaque excitation des enroulements et étant disposé 25 à l'intérieur de la cavité centrale, ce moteur étant caractérisé en ce que le stator comporte un corps de bobine en une seule pièce qui présente des rainures longitudinales et transversales recevant les enroulements; en ce que deux disques non magnétiques relativement rigides sont fixés par leur pourtour à la 30 surface interne du stator pour fermer la cavité cylindrique et définir ainsi une chambre et pour rigidifier l'ensemble moteur; en ce ces disques comportent chacun un support central venu d'une pièce avec le disque et s'étendant perpendiculairement hors du disque du côté opposé à la cavité, ces supports cons-35 tituant les paliers de l'arbre du rotor; en ce que la carcasse est cylindrique et est fixée au corps de bobine, et en ce que deux pièces polaires de perméabilité élevée et de faible rémanence sont fixées sur la paroi intérieure de la carcasse mais à l'extérieur des enroulements, ces deux pièces étant éloignées 40 du rotor et s'étendant parallèlement à son arbre de sorte qu'elles établissent une polarisation magnétique seulement quand l'un des pôles du rotor vient à proximité, afin d'arrêter le rotor à une position déterminée par rapport à la normale du champ magnétique produit par les enroulements. The object of this invention therefore consists of a mini-i5 ture motor for a timepiece movement, comprising a non-magnetic stator having a central cavity of predetermined dimensions, an unnular carcass of high permeability and low remanence contiguously surrounding the stator, windings arranged inside the stator to create a magnetic field of determined direction when they are excited by the pulses of control current, a rotor comprising a shaft on which is mounted a permanent magnet having north and south poles , this rotor advancing step by step 180 ° at each excitation of the windings and being arranged inside the central cavity, this motor being characterized in that the stator comprises a coil body in one piece which has grooves longitudinal and transverse receiving the windings; in that two relatively rigid non-magnetic discs are fixed by their periphery to the internal surface of the stator to close the cylindrical cavity and thus define a chamber and to stiffen the motor assembly; in that these discs each comprise a central support coming in one piece with the disc and extending perpendicularly out of the disc on the side opposite to the cavity, these supports constituting the bearings of the rotor shaft; in that the carcass is cylindrical and is fixed to the coil body, and in that two pole pieces of high permeability and low remanence are fixed on the inside wall of the carcass but outside the windings, these two pieces being distant 40 from the rotor and extending parallel to its shaft so that they establish a magnetic polarization only when one of the poles of the rotor comes close, in order to stop the rotor at a determined position relative to the normal of the magnetic field produced by the windings.
45 Selon un mode de réalisation particulier du moteur selon l'invention, le dispositif formant des pôles comprend deux tiges en fer doux diamétralement opposées qui sont attachées à la paroi interne de la carcasse annulaire et disposées sous un angle par rapport à la normale à la direction du champ 50 magnétique pour former ainsi un dispositif de polarisation destiné à arrêter le moteur à la même position après chaque excitation des enroulements et pour réduire le couple de démarrage que le moteur doit développer lorsqu'il reçoit une excitation de démarrage. 45 According to a particular embodiment of the motor according to the invention, the device forming the poles comprises two diametrically opposite soft iron rods which are attached to the internal wall of the annular carcass and arranged at an angle to the normal to the direction of the magnetic field 50 to thereby form a polarization device intended to stop the motor in the same position after each excitation of the windings and to reduce the starting torque that the motor must develop when it receives a starting excitation.
55 Le moteur selon la présente invention comporte donc au moins une pièce polaire ferromagnétique de perméabilité élevée et de faible rémanence attachée à la paroi intérieure de la carcasse annulaire externe aux enroulements, cette pièce polaire s'étendant parallèlement à l'arbre afin d'établir une polarisation magnétique 60 seulement lorsque l'un des pôles du rotor vient à sa proximité, ce qui n'est pas le cas du brevet français N° 981246, qui ne concerne pas un moteur pas à pas, mais un moteur nécessitant la création d'un champ continu. Un tel moteur, d'ailleurs, s'il était alimenté par impulsions, aurait une rotation de 360 et non de 180 , ceci 65 étant dû à l'aimant A2 obligeant le rotor à faire un tour complet entre chaque impulsion. The motor according to the present invention therefore comprises at least one ferromagnetic pole piece of high permeability and low persistence attached to the inner wall of the annular carcass external to the windings, this pole piece extending parallel to the shaft in order to establish a magnetic polarization 60 only when one of the poles of the rotor comes close to it, which is not the case of French patent N ° 981246, which does not concern a stepping motor, but a motor requiring the creation of 'a continuous field. Such a motor, moreover, if it was powered by pulses, would have a rotation of 360 and not of 180, this 65 being due to the magnet A2 forcing the rotor to make a full revolution between each pulse.
Le moteur décrit dans le brevet français précité ne comporte pas de stator qui inclut une bobine d'une seule pièce ayant des The motor described in the aforementioned French patent does not include a stator which includes a single piece coil having
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rainures longitudinales et transversales pour recevoir les enroulements. longitudinal and transverse grooves to receive the windings.
Les enroulements ne sont en effet pas une partie du stator, The windings are indeed not part of the stator,
mais sont enrobés dans l'isolant et sont donc séparés. Cette séparation demande donc un courant d'excitation plus important pour engendrer un couple équivalent. De plus, on ne retrouve pas dans ce moteur, contrairement au moteur selon l'invention, un disque de fermeture relativement rigide comportant un support de palier s'étendant perpendiculairement à celui-ci avec un palier disposé en bout de ce support. but are embedded in the insulation and are therefore separated. This separation therefore requires a greater excitation current to generate an equivalent torque. In addition, in this motor, unlike the motor according to the invention, there is not found a relatively rigid closing disc comprising a bearing support extending perpendicularly to the latter with a bearing disposed at the end of this support.
Le moteur miniature selon l'invention présente en outre des moyens de positionnement du rotor différents de ceux décrits dans les trois brevets précités, et comporte un support de palier et son palier pour l'arbre du rotor qui n'est décrit par aucun de ces brevets. The miniature motor according to the invention also has means for positioning the rotor different from those described in the three aforementioned patents, and comprises a bearing support and its bearing for the rotor shaft which is not described by any of these. patents.
L'un des désavantages du moteur du brevet CH N° 510293 est principalement dû au fait d'une construction beaucoup plus coûteuse résultant de l'emploi de vis et filetages et d'un montage plus compliqué. Avec le moteur selon l'invention, toutes ces opérations ne sont pas nécessaires: la pièce polaire est simplement attachée à la paroi de la carcasse au moyen d'un adhésif quelconque, sans qu'aucun alignement précis ne soit requis. One of the disadvantages of the engine of CH patent No. 510293 is mainly due to the fact of a much more expensive construction resulting from the use of screws and threads and a more complicated assembly. With the motor according to the invention, all these operations are not necessary: the pole piece is simply attached to the wall of the carcass by means of any adhesive, without any precise alignment being required.
Le moteur miniature selon l'invention présente donc, par rapport aux techniques connues et révélées par les trois brevets cités, des améliorations significatives notamment dans la consommation de puissance de son moteur. Par exemple, pour un moteur conforme au brevet CH N° 510293, une puissance de plusieurs milliwatts serait nécessaire tandis que le moteur selon l'invention ne nécessite que quelques microwatts. The miniature engine according to the invention therefore presents, compared to the techniques known and revealed by the three cited patents, significant improvements in particular in the power consumption of its engine. For example, for an engine according to CH patent No. 510293, a power of several milliwatts would be necessary while the engine according to the invention requires only a few microwatts.
Les caractéristiques du moteur miniature selon l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre en référence au dessin annexé, sur lequel : The characteristics of the miniature engine according to the invention will emerge more clearly from the description which follows with reference to the appended drawing, in which:
La fig. 1 est une vue en perspective avec arrachement partiel et à grande échelle d'un moteur selon l'invention : Fig. 1 is a perspective view with partial cutaway and on a large scale of an engine according to the invention:
la fig. 2 est une vue en élévation prise à peu près dans le sens des flèches 2-2 de la fig. 1, mais à plus petite échelle; fig. 2 is an elevational view taken roughly in the direction of the arrows 2-2 of FIG. 1, but on a smaller scale;
La fig. 3 est une vue en élévation prise à peu près dans le sens des flèches 3-3 de la fig. 2: Fig. 3 is an elevational view taken roughly in the direction of the arrows 3-3 in FIG. 2:
La fig. 4 est une vue en plan et partiellement en coupe d'un des composants du moteur selon l'invention; Fig. 4 is a plan view and partially in section of one of the components of the engine according to the invention;
la fig. 5 est une vue en élévation prise à peu près dans le sens des flèches 5-5 de la fig. 4, et la fig. 6 est une vue en élévation latérale et partiellement en coupe, prise à peu près dans le sens des flèches 6-6 de la fig. 5. fig. 5 is an elevational view taken roughly in the direction of the arrows 5-5 of FIG. 4, and fig. 6 is a side elevational view, partially in section, taken roughly in the direction of the arrows 6-6 of FIG. 5.
Le moteur représenté sur les dessins est désigné dans son ensemble par 10 et se compose grossièrement d'un stator 11 et d'une partie tournante 12. Le stator comprend une culasse annulaire 13, un support d'enroulement ou bobine 14 formant en même temps le support de l'ensemble du moteur, des enroulements 15 et 16 et des flasques 17 et 18 dans lesquels sont formés les paliers pour l'arbre. La partie tournante 12 se compose d'un rotor 19, qui peut avoir la forme d'un disque, et d'un arbre 21 qui est attaché au centre du rotor 19 par un adhésif, pai exemple par une résine époxy. Le rotor 19 peut être en n'importe quel alliage magnétique connu à intensité d'aimantation élevée et à perméabilité élevée, par exemple en un alliage de samari um et de cobalt, et il est aimanté de manière qu'il présente un pôle nord et un pôle sud aux extrémités opposées d'un diamètre particulier. On peut utiliser dans certains cas un aimant en barreau ordinaire à la place d'un aimant discoïde. The motor shown in the drawings is generally designated by 10 and consists roughly of a stator 11 and a rotating part 12. The stator comprises an annular yoke 13, a winding support or coil 14 forming at the same time the support of the motor assembly, the windings 15 and 16 and the flanges 17 and 18 in which the bearings for the shaft are formed. The rotating part 12 consists of a rotor 19, which may have the shape of a disc, and of a shaft 21 which is attached to the center of the rotor 19 by an adhesive, for example by an epoxy resin. The rotor 19 can be of any known magnetic alloy with high magnetization intensity and high permeability, for example an alloy of samari um and cobalt, and it is magnetized so that it has a north pole and a south pole at opposite ends of a particular diameter. An ordinary rod magnet can be used in some cases in place of a discoid magnet.
La bobine 14, voir également les fig. 4, 5 et 6, est formée d'une seule pièce moulée selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Elle peut être en Nylon, chlorure de polyvinyle ou toute autre matière synthétique ayant une stabilité dimensionnelle et une rigidité suffisantes pour cette application. La matière doit être non magnétique et, dans certains cas, on peut utiliser aussi du laiton ou de l'aluminium, par exemple, bien qu'il soit nécessaire dans ce cas d'anodiser ces métaux pour former une surface isolante afin d'éviter des courts-circuits dans ou entre les enroulements finalement disposés sur la bobine. The coil 14, see also figs. 4, 5 and 6, is formed in one piece molded according to a preferred embodiment of the invention. It can be made of Nylon, polyvinyl chloride or any other synthetic material having sufficient dimensional stability and rigidity for this application. The material must be non-magnetic and, in some cases, brass or aluminum can also be used, for example, although it is necessary in this case to anodize these metals to form an insulating surface in order to avoid short circuits in or between the windings finally placed on the coil.
La bobine 14 est une pièce généralement cylindrique présentant une cavité cylindrique centrale 22 pour la réception du s rotor 19 avec un jeu suffisant entre la paroi de la cavité 22 et la surface extérieure du rotor 19. Dun côté d'un plan axial imaginaire (qui est orienté horizontalement dans l'exemple représenté), la bobine 14 présente des rainures transversales 23 et 24 (fig. 6) et des rainures longitudinales 27 et 28 (fig. 5), tandis que des rai-îo nures transversales 25, 26 et des rainures longitudinales 29 et 31 sont formées dans la partie de la bobine 14 située de l'autre côté de ce plan axial, c'est-à-dire sur la partie représentée en bas sur les figures et notamment les fig. 5 et 6. Les rainures 23, 24 et 27, 28 forment ensemble une encoche de bobinage dans laquelle est 15 formé ou disposé un enroulement 15 (fig. 2), et les rainures 25,26 et 29, 31 forment ensemble une deuxième encoche de bobinage dans laquelle est formé ou disposé un enroulement 16. The coil 14 is a generally cylindrical part having a central cylindrical cavity 22 for the reception of the rotor 19 with sufficient clearance between the wall of the cavity 22 and the external surface of the rotor 19. On one side of an imaginary axial plane (which is oriented horizontally in the example shown), the coil 14 has transverse grooves 23 and 24 (fig. 6) and longitudinal grooves 27 and 28 (fig. 5), while transverse grooves 25, 26 and longitudinal grooves 29 and 31 are formed in the part of the coil 14 located on the other side of this axial plane, that is to say on the part shown below in the figures and in particular in FIGS. 5 and 6. The grooves 23, 24 and 27, 28 together form a winding notch in which a winding 15 is formed or arranged (fig. 2), and the grooves 25, 26 and 29, 31 together form a second notch winding in which a winding 16 is formed or arranged.
Les surfaces intérieures ou fonds 68, 69 et 71, 72 des rainures 23, 24 respectivement 25, 26 sont parallèles, comme cela 2c ressort le mieux de la fig. 6, mais les fonds 32 et 33 des rainures 27 et 28, voir la fig. 5, sont inclinés l'un par rapport à l'autre et sont en fait orientés tangentiellement à la surface cylindrique de la cavité 22. Cette obliquité des fonds 32, 33 des rainures 27 et 28 permet de loger dans celles-ci un plus grand nombre de spires de 25 fil que dans des rainures semblables ayant des fonds parallèles. L'augmentation de l'espace d'enroulement utile ressort clairement de la comparaison des parties hachurées plus foncées 20 et des parties hachurées plus claires 30 sur la fig. 2. The interior surfaces or bottoms 68, 69 and 71, 72 of the grooves 23, 24 respectively 25, 26 are parallel, as shown by 2c in FIG. 6, but the bottoms 32 and 33 of the grooves 27 and 28, see fig. 5, are inclined relative to each other and are in fact oriented tangentially to the cylindrical surface of the cavity 22. This obliquity of the bottoms 32, 33 of the grooves 27 and 28 makes it possible to accommodate a greater number of turns of 25 thread only in similar grooves having parallel bottoms. The increase in the useful winding space is clear from the comparison of the darker hatched parts 20 and the lighter hatched parts 30 in FIG. 2.
L'obliquité des fonds 32 et 33 permet en outre d'approcher 30 l'enroulement davantage de la paroi cylindrique de la cavité 22, donc également de la surface extérieure du rotor magnétique 19 disposé dans cette cavité. On obtient ainsi un circuit magnétique ayant moins de pertes. Le moteur est de ce fait capable de développer un couple plus élevé ou une plus grande puissance à la 35 sortie pour la même puissance à l'entrée. Les rainures 29 et 31 possèdent également des fonds inclinés 34 et 35, et l'encoche d'enroulement formée par les rainures 25, 26 et 29, 31 peut donc également recevoir davantage de spires pour les raisons indiquées ci-dessus. L'obliquité des fonds 32,33 et 34,35 permet de loger 40 dans les encoches environ 20% plus de spires que dans les encoches prévues jusqu'à présent dans ce type de moteurs. The obliquity of the bottoms 32 and 33 also makes it possible to approach the winding 30 more from the cylindrical wall of the cavity 22, therefore also from the outer surface of the magnetic rotor 19 disposed in this cavity. A magnetic circuit is thus obtained having less losses. The motor is therefore capable of developing higher torque or greater output power for the same input power. The grooves 29 and 31 also have inclined bottoms 34 and 35, and the winding notch formed by the grooves 25, 26 and 29, 31 can therefore also receive more turns for the reasons indicated above. The obliquity of the bottoms 32.33 and 34.35 makes it possible to accommodate 40 in the notches approximately 20% more turns than in the notches provided for so far in this type of motors.
La cavité cylindrique 22 se raccorde à chaque extrémité axiale à un chambrage circulaire 36, repectivement 37 (fig. 6) qui est destiné à'recevoir la partie discoïde ou joue 38, respectivement 39 45 du flasque 17 respectivement 18, comme décrit plus en détail dans ce qui va suivre. The cylindrical cavity 22 is connected at each axial end to a circular recess 36, respectively 37 (fig. 6) which is intended to receive the discoid or cheek part 38, respectively 39 45 of the flange 17 respectively 18, as described in more detail in what follows.
La formation dans la bobine 14 des rainures d'enroulement 23, 24 et 27, 28 respectivement 25, 26 et 29, 31 laisse subsister sur la bobine deux parties 41 et 42 en forme de segments et so deux parties 43 et 44 ayant en section transversale la forme de bossages radiaux. Dans les extrémités axiales des segments 41 et 42 sont formées des découpes radiales 47 et 48 pour la réception des extrémités 49 et 51 de broches de connexion 52 et 53. Les extrémités élargies 49 et 51 des broches sont emmanchées à force 55 dans des trous 54 et 55 formés dans les segments 41 et 42. Les bossages 43 et 44 présentent chacun un trou 56 ou 57 pour le passage de vis de fixation pour le cas où l'on désire fixer le moteur de cette manière. The formation in the coil 14 of the winding grooves 23, 24 and 27, 28 respectively 25, 26 and 29, 31 leaves on the coil two parts 41 and 42 in the form of segments and so two parts 43 and 44 having in section transverse the shape of radial bosses. In the axial ends of the segments 41 and 42 are formed radial cutouts 47 and 48 for the reception of the ends 49 and 51 of connection pins 52 and 53. The enlarged ends 49 and 51 of the pins are force-fitted 55 into holes 54 and 55 formed in segments 41 and 42. The bosses 43 and 44 each have a hole 56 or 57 for the passage of fixing screws for the case where it is desired to fix the motor in this way.
Le flasque 17 comprend une partie en forme de manchon 58, 60 la partie discoïde ou joue radiale 38 de grand diamètre dont il a déjà été question et qui se raccorde à angle droit à la partie 58 à une des extrémités de celle-ci et, à l'extrémité opposée, un rebord intérieur 59 de plus petit diamètre qui constitue par sa surface intérieure centrale le palier pour l'une des extrémités de l'arbre 21. 65 De façon analogue, le flasque 18 comprend une joue radiale 39 de grand diamètre, une partie 60 en forme de manchon qui est perpendiculaire à cette joue, et un rebord intérieur 61 plus petit à l'autre extrémité de la partie en manchon 60 pour supporter The flange 17 comprises a sleeve-shaped part 58, 60 the discoid part or radial cheek 38 of large diameter which has already been mentioned and which is connected at right angles to the part 58 at one of its ends and, at the opposite end, an inner rim 59 of smaller diameter which constitutes by its central inner surface the bearing for one of the ends of the shaft 21. 65 Similarly, the flange 18 comprises a radial cheek 39 of large diameter, a sleeve-shaped part 60 which is perpendicular to this cheek, and a smaller inner rim 61 at the other end of the sleeve part 60 to support
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l'autre extrémité de l'arbre 21. Du fait que les rebords ou paliers 59 et 61 sont situés aux extrémités extérieures des parties 58 et 60 en forme de manchon, les points d'appui de l'arbre 21 sont très espacés l'un de l'autre, si bien que l'arbre 21 est supporté d'une manière très stable et précise. Les flasques 17 et 18 peuvent être en n'importe quelle matière dure, non magnétique et ayant une grande stabilité dimensionnelle. La titulaire a constaté qu'une matière convenant à cette application est un alliage de béryllium et de cuivre. Lorsque les paliers 59 et 61 sont faits d'une telle matière, il n'est pas nécessaire de prévoir une lubrification. Quoique l'on puisse néanmoins prévoir une lubrification si cela est désiré. the other end of the shaft 21. Because the flanges or bearings 59 and 61 are located at the outer ends of the parts 58 and 60 in the form of a sleeve, the bearing points of the shaft 21 are very widely spaced one from the other, so that the shaft 21 is supported in a very stable and precise manner. The flanges 17 and 18 can be of any hard material, not magnetic and having great dimensional stability. The licensee has found that a material suitable for this application is an alloy of beryllium and copper. When the bearings 59 and 61 are made of such a material, it is not necessary to provide lubrication. Although lubrication can nevertheless be provided if desired.
Lors de l'assemblage, il est préférable de monter tout d'abord le rotor 19 sur l'abre 21 et de les disposer ensuite dans la cavité 22 de la bobine 14. On glisse ensuite les flasques 17 et 18 sur l'arbre 21 de manière que les joues 38 et 39 s'emboîtent dans les chambrages 36 et 37 aux extrémités de la cavité 22. On dépose après cela des bourrelets 62 (fig. 1) d'une matière synthétique, qui peut être la même que celle de la bobine, sur les bords extérieurs des joues 38 et 39 et sur les parties de la paroi cylindrique des chambrages 36 et 37 situées sur les segments 41 et 42. Les joues 38 et 39 sont ainsi reliées solidement à la bobine 14 et forment avec celle-ci une structure relativement rigide qui assure un maintien en place précis et solide de l'arbre 21. Après l'assemblage de la bobine 14, du rotor 19, de l'arbre 21 et des flasques 17 et 18, on bobine les enroulements 15 et 16 dans les encoches correspondantes. Les enroulements 15 et 16 sont bobinés dans les encoches formées par les rainures décrites et le long des fonds inclinés 32, 33, 34 et 35 sous la tension habituelle pour du fil utilisé dans un tel moteur, par exemple du fil N° 55 ASW. Il est possible d'enrouler environ 47,5 m de ce fil en tout, formant environ 2200 spires dans chacun des enroulements 15 et 16; la résistance des enroulements est dans ce cas d'environ 5,6 kQ. La tension d'enroulement a pour effet que la paroi interne de la cavité cylindrique 22 est appliquée fermement contre les bords extérieurs des joues 38 et 39, de sorte qu'on obtient en fait une structure monolithique. Les enroulements entourant les joues 38 et 39 contribuent considérablement à la rigidité de l'ensemble. La fig. 2 montre que les enroulements 15 et 16 sont reliés par un brin de fil 63 et que les extrémités 64 et 65 des enroulements sont placés transversalement dans les encoches 66 et 67 formées dans les extrémités 49 et 51 des broches de connexion 52 et 53. During assembly, it is preferable to first mount the rotor 19 on the shaft 21 and then place them in the cavity 22 of the coil 14. Then slide the flanges 17 and 18 on the shaft 21 so that the cheeks 38 and 39 fit into the recesses 36 and 37 at the ends of the cavity 22. After that, beads 62 (fig. 1) are deposited of a synthetic material, which may be the same as that of the coil, on the outer edges of the cheeks 38 and 39 and on the parts of the cylindrical wall of the recesses 36 and 37 located on the segments 41 and 42. The cheeks 38 and 39 are thus firmly connected to the coil 14 and form with that -this a relatively rigid structure which ensures precise and solid retention of the shaft 21. After assembly of the coil 14, the rotor 19, the shaft 21 and the flanges 17 and 18, the windings are wound 15 and 16 in the corresponding notches. The windings 15 and 16 are wound in the notches formed by the grooves described and along the inclined bottoms 32, 33, 34 and 35 under the usual tension for wire used in such a motor, for example wire No. 55 ASW. It is possible to wind about 47.5 m of this wire in all, forming about 2200 turns in each of the windings 15 and 16; the resistance of the windings in this case is approximately 5.6 kQ. The winding tension has the effect that the internal wall of the cylindrical cavity 22 is applied firmly against the outer edges of the cheeks 38 and 39, so that a monolithic structure is actually obtained. The windings surrounding the cheeks 38 and 39 contribute considerably to the rigidity of the assembly. Fig. 2 shows that the windings 15 and 16 are connected by a strand of wire 63 and that the ends 64 and 65 of the windings are placed transversely in the notches 66 and 67 formed in the ends 49 and 51 of the connection pins 52 and 53.
Les chambrages 36 et 37 (fig. 6) se raccordant aux extrémités de la cavité cylindrique 22 sont situés suffisamment à l'intérieur des fonds 68, 69 et 71, 72 des rainures transversales 23 à 26 pour que la couche des enroulements 15 et 16 située le plus à l'intérieur soit légèrement écartée des surfaces extérieures des joues 38, 39, ce qui évite la possibilité de courts-circuits. The recesses 36 and 37 (fig. 6) connecting to the ends of the cylindrical cavity 22 are located sufficiently inside the bottoms 68, 69 and 71, 72 of the transverse grooves 23 to 26 so that the layer of the windings 15 and 16 located furthest inward is slightly away from the outer surfaces of the cheeks 38, 39, which avoids the possibility of short circuits.
L'ensemble formé par le rotor, la bobine et les enroulements est entouré par la culasse annulaire 13. Celle-ci a la forme d'une enveloppe cylindrique ayant une dimension longitudinale ou axiale qui est égale ou légèrement supérieure à la dimension longitudinale de la bobine 14. Sur la paroi interne de la culasse annulaire sont fixées deux tiges diamétralement opposées 45 et 46 en fer doux qui sont disposées dans un plan diamétral faisant un angle a avec la normale à l'axe du champ créé par les enroulements. Ces tiges forment des pôles constituant un dispositif produisant une force pour arrêter le rotor à une position déterminée. Les tiges 45 et 46 peuvent être attachées à la culasse annulaire 13 de toute manière appropriée, par exemple par soudage, collage au moyen d'une résine époxy, ou d'une autre manière. The assembly formed by the rotor, the coil and the windings is surrounded by the annular yoke 13. The latter has the form of a cylindrical envelope having a longitudinal or axial dimension which is equal to or slightly greater than the longitudinal dimension of the coil 14. On the internal wall of the annular yoke are fixed two diametrically opposed rods 45 and 46 made of soft iron which are arranged in a diametral plane making an angle a with the normal to the axis of the field created by the windings. These rods form poles constituting a device producing a force to stop the rotor at a determined position. The rods 45 and 46 can be attached to the annular yoke 13 in any suitable manner, for example by welding, gluing with an epoxy resin, or in another way.
Le diamètre intérieur de la culasse annulaire 13 est seulement un peu plus grand que le diamètre extérieur de la bobine 14, de manière que la culasse puisse être montée avec un ajustage très serré sur la bobine. La culasse portant les tiges 45 et 46 est orientée par rapport à la bobine de la manière déjà décrite et elle est fixée à la bobine au moyen d'un adhésif flexible évitant toute contrainte ou déformation mécanique. The inside diameter of the annular yoke 13 is only slightly larger than the outside diameter of the spool 14, so that the yoke can be mounted with a very tight fit on the spool. The cylinder head carrying the rods 45 and 46 is oriented relative to the coil in the manner already described and it is fixed to the coil by means of a flexible adhesive avoiding any stress or mechanical deformation.
Pendant le fonctionnement du moteur, des impulsions positives et négatives sont appliquées successivement aux enroulements 15 et 16, de manière que ceux-ci engendrent un champ magnétique dont la direction est indiquée par la flèche 73 sur la 5 fig. 2. L'application de chaque impulsion de tension fait avancer le rotor d'un pas, correspondant à une rotation de 180°, jusqu'à ce qu'il se trouve dans l'axe des pôles 45, 46, c'est-à-dire sous un angle a avec la normale à la direction du champ indiquée par la flèche 73. Le rotor s'arrête à cette position. L'application de io l'impulsion suivante fait à nouveau tourner le rotor d'un demi-tour, jusqu'à ce qu'il se trouve dans l'axe de pôles 45, 46. During the operation of the motor, positive and negative pulses are applied successively to the windings 15 and 16, so that these generate a magnetic field whose direction is indicated by the arrow 73 in FIG. 2. The application of each voltage pulse advances the rotor by one step, corresponding to a rotation of 180 °, until it is in the axis of the poles 45, 46, that is ie at an angle a with the normal to the direction of the field indicated by the arrow 73. The rotor stops at this position. The application of io the next pulse turns the rotor again by half a turn, until it is in the axis of poles 45, 46.
L'angle a peut être de l'ordre de 30\ ce qui assure que le rotor démarre toujours dans le même sens. The angle a can be of the order of 30 \ which ensures that the rotor always starts in the same direction.
Du fait que les tiges 45 et 46 sont placées sur la culasse annu-15 laire, elles sont suffisamment éloignées de la partie tournante 12 pour que le couple de démarrage nécessaire après un arrêt ne devienne pas excessif et ne provoque une forte consommation d'énergie de la pile lors de chaque démarrage. La durée de service de la pile est ainsi allongée. Because the rods 45 and 46 are placed on the annu-15 cylinder head, they are sufficiently distant from the rotating part 12 so that the starting torque required after a stop does not become excessive and does not cause a high energy consumption of the battery during each startup. The service life of the battery is thus extended.
20 La culasse annulaire 13 doit être d'une matière à perméabilité élevée et à faible rémanence. The annular yoke 13 must be of a material with high permeability and low remanence.
L'inclinaison des fonds 32, 33, 34 et 35 des rainures longitudinales permet d'utiliser un rotor 19 dont le diamètre est environ 25 20% plus grand que dans un moteur comprenant une bobine ayant à peu près le même diamètre mais dont les enroulements ont une section transversale rectangulaire. Il devient ainsi possible d'obtenir un couple plus élevé, ou une plus grande puissance sur l'arbre du moteur pour la même consommation d'énergie électrique. The inclination of the bottoms 32, 33, 34 and 35 of the longitudinal grooves makes it possible to use a rotor 19 whose diameter is approximately 25 20% larger than in an engine comprising a coil having roughly the same diameter but whose windings have a rectangular cross section. It thus becomes possible to obtain a higher torque, or greater power on the motor shaft for the same consumption of electrical energy.
Les chambrages 36 et 37 visibles sur les fig. 1 et 6 pour le montage des grandes joues 38 et 39 permettent l'alignement précis et le centrage positif de l'arbre du rotor par rapport à la bobine constituant le support de la partie fixe du moteur. Les joues enferment en même temps la partie tournante entièrement et empêchent que des parties des enroulements fassent saillie dans la cavité dans laquelle tourne le rotor. L'ajustement serré des joues dans les chambrages confère en outre au support de la partie fixe du moteur une rigidité impossible à atteindre par la seule bobine moulée en plastique, ce qui empêche la déformation que pourrait provoquer la pression exercée par les nombreuses spires des enroulements. The recesses 36 and 37 visible in FIGS. 1 and 6 for mounting the large cheeks 38 and 39 allow precise alignment and positive centering of the rotor shaft relative to the coil constituting the support of the fixed part of the motor. The cheeks simultaneously enclose the rotating part entirely and prevent parts of the windings from protruding into the cavity in which the rotor turns. The tight fit of the cheeks in the recesses also gives the support of the fixed part of the motor a rigidity impossible to achieve by the single molded plastic coil, which prevents the deformation that could cause the pressure exerted by the numerous turns of the windings. .
Le blocage des deux joues dans leurs chambrages par l'application à chaud d'un bourrelet de matière plastique ou synthétique 45 sur les joues assure un assemblage rigide et indétachable ainsi qu'un positionnement positif définissant de façon définitive le jeu radial et le jeu axial du rotor par rapport à la bobine. Les flasques comprenant les paliers et la bobine deviennent en fait une seule pièce rigide. Les paliers faisant partie de cette pièce unique consti-50 tuant le support de l'ensemble du moteur sont espacés au maximum l'un de l'autre, ce qui permet l'alignement précis et la diminution du débattement radial du bout d'arbre portant le pignon d'attaque. Comme il ressort des dessins, chaque palier agit à la fois radialement et axialement, de sorte qu'il n'est pas nécessaire 55 de prévoir des paliers de butée particuliers. La fig. 3 montre qu'une partie du manchon 58 comprenant le rebord intérieur formant le palier 59 fait axialement saillie d'une des faces radiales du moteur; cette partie de manchon étant parfaitement concentrique à l'arbre et son diamètre extérieur étant compris dans des 60 tolérances serrées, elle permet de monter le moteur avec précision dans le mouvement de montre par le simple emboîtement de cette partie de manchon dans un trou prévu à cet effet dans le mouvement. The blocking of the two cheeks in their recesses by the hot application of a bead of plastic or synthetic material 45 on the cheeks ensures a rigid and undetachable assembly as well as a positive positioning definitively defining the radial clearance and the axial clearance of the rotor relative to the coil. The flanges comprising the bearings and the coil actually become a single rigid part. The bearings forming part of this single piece, constituting the support for the whole of the motor, are spaced apart as much as possible from each other, which allows precise alignment and reduction of the radial deflection of the shaft end. bearing the drive pinion. As can be seen from the drawings, each bearing acts both radially and axially, so that it is not necessary to provide particular thrust bearings. Fig. 3 shows that part of the sleeve 58 comprising the inner rim forming the bearing 59 projects axially from one of the radial faces of the motor; this sleeve part being perfectly concentric with the shaft and its outside diameter being within tight tolerances, it allows the motor to be mounted precisely in the watch movement by simply fitting this sleeve part into a hole provided for this effect in movement.
Les extrémités 64 et 65 des enroulements sont disposées trans-65 versalement dans les encoches 66 et 67 des extrémités formant cosses à souder 49 et 51 des broches de connexion 52 et 53 et sont soudées à celles-ci. Pendant l'assemblage, les bouts des fils 64 et 65 peuvent être maintenus en place au moyen de gouttelettes de The ends 64 and 65 of the windings are disposed transversely 65 in the notches 66 and 67 of the ends forming solder lugs 49 and 51 of the connection pins 52 and 53 and are welded thereto. During assembly, the ends of the wires 64 and 65 can be held in place by means of droplets of
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colle 77 et 78 qui sont enlevées avec le bout de fil qui y est attaché lorsque les soudures sur les cosses 49 et 51 sont terminées. Le moteur miniature selon l'invention constitue donc une unité complète et indépendante de la montre, pouvant être simplement enfiché dans le circuit imprimé ou d'autres organes de la montre afin d'assurer le fonctionnement de celle-ci. glue 77 and 78 which are removed with the end of the wire which is attached thereto when the welds on the lugs 49 and 51 are completed. The miniature motor according to the invention therefore constitutes a complete and independent unit of the watch, which can be simply plugged into the printed circuit or other organs of the watch in order to ensure the functioning thereof.
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