CH714041A2

CH714041A2 - Mouvement horloger comprenant un transducteur électromagnétique.

Info

Publication number: CH714041A2
Application number: CH00995/17A
Authority: CH
Inventors: Born Jean-Jacques; Ferri Yvan
Original assignee: Swatch Group Res & Dev Ltd
Priority date: 2017-08-04
Filing date: 2017-08-04
Publication date: 2019-02-15

Abstract

L’invention concerne un mouvement horloger (2) comprenant un transducteur électromagnétique (4) comprenant au moins une bobine (10) et un rotor formé d’un arbre central (16), de deux tôles magnétiques (18, 20) montées sur l’arbre central et d’une pluralité d’aimants bipolaires (22, 23) polarisés axialement et montés sur au moins une des deux tôles magnétiques, ladite au moins une bobine pénétrant au moins partiellement dans un espace de révolution (26) qui est défini par le rotor entre ses deux tôles magnétiques et laissé libre par ce rotor. L’arbre central comprend un pignon (30) qui engrène avec une roue (32) du mouvement horloger, ce pignon étant agencé entre les deux tôles magnétiques et ladite roue étant partiellement agencée entre les deux tôles magnétiques, dans un secteur angulaire de l’espace de révolution laissé libre par le transducteur électromagnétique, de manière à engrener avec le pignon. Avantageusement, ladite roue a un plateau peu ou pas conducteur et un axe non magnétique.

Description

Domaine technique [0001] L’invention concerne les mouvements horlogers comprenant un transducteur électromagnétique, en particulier avec un rotor portant des aimants polarisés sensiblement axialement du côté de la bobine ou des bobines de ce transducteur électromagnétique.

[0002] Plus spécifiquement, le mouvement horloger de l’invention comprend un transducteur électromagnétique formé par un stator et un rotor. Le stator comprend au moins une bobine avec un axe central parallèle à l’axe de rotation du rotor. Le rotor comprend un arbre central, deux tôles magnétiques montées sur l’arbre central et au moins un aimant monté sur une des deux tôles magnétiques de manière à être situé entre ces deux tôles magnétiques. Ladite au moins une bobine s’étend dans un plan général, situé entre les deux tôles magnétiques, à distance axiale dudit au moins un aimant, le rotor et ladite au moins une bobine étant configurés de manière que ladite au moins une bobine est située au moins partiellement dans un espace de révolution qui est défini par le rotor entre ses deux tôles magnétiques depuis son arbre central jusqu’à son pourtour et qui est laissé libre par ce rotor. L’arbre central comprend un pignon qui engrène avec une roue du mouvement horloger.

[0003] En général, l’invention concerne des mouvements horlogers munis d’un tel transducteur électromagnétique formant soit un moteur à rotation continue, soit une génératrice associée à un rouage entraîné par un barillet.

Arrière-plan technologique [0004] Plusieurs documents divulguent des mouvements horlogers munis d’un transducteur électromagnétique du type donné ci-avant dans le domaine technique de l’invention. Plusieurs de ces documents concernent en premier lieu une génératrice, à savoir le brevet CH 597 636, la demande internationale WO 00/63 749 et les demandes de brevet européen EP 1 099 990 et EP 1 109 082. Un document plus ancien, à savoir le certificat d’addition FR 2.076.493 à un brevet d’invention, concerne un moteur à rotation continue. Toutes les réalisations décrites dans ces documents prévoient un couplage mécanique du transducteur électromagnétique avec un rouage du mouvement horloger via un pignon, agencé sur l’arbre central du rotor au-dessus ou au-dessous de ses deux tôles magnétiques, en prise avec une roue qui s’étend dans un plan situé au niveau du pignon et donc à un niveau supérieur ou inférieur relativement à l’ensemble formé par les deux tôles magnétiques selon l’axe de rotation du rotor. Ces réalisations ont pour conséquence que le mouvement horloger présente une épaisseur / hauteur au moins aussi grande que la distance axiale nécessaire à l’agencement en superposition des deux tôles magnétiques, pour une hauteur d’aimants donnée et une épaisseur de bobine donnée, augmentée de la hauteur du pignon et des deux paliers de guidage du rotor. On notera qu’il est possible, dans une variante avantageuse, de diminuer un peu l’encombrement du palier situé à l’opposé du pignon de la manière montrée à la Fig. 8 du document EP 1 099 990, mais pas du côté du pignon à cause de la présence de la roue qui demande de toute façon une certaine hauteur additionnelle, comme le montre cette figure.

Claims

Résumé de l’invention [0005] La présente invention a pour objectif de fournir un mouvement horloger, muni d’un transducteur électromagnétique du type décrit précédemment, qui puisse présenter une moindre épaisseur pour un ensemble magnétique prédéterminé de ce transducteur électromagnétique. Par 'ensemble magnétique’, on comprend ici la bobine ou les bobines formant le stator et la pluralité d’aimants bipolaires montés sur les deux tôles magnétiques.

[0006] A cet effet, la présente invention concerne un mouvement horloger tel que défini spécifiquement dans le domaine technique exposé ci-avant et qui est caractérisé en ce que le stator est configuré de manière à laisser libre un secteur angulaire de l’espace de révolution dont l’angle d’ouverture est sélectionné pour permettre une pénétration radiale de la roue mentionnée dans cet espace de révolution jusqu’à l’arbre central du rotor en demeurant dans ce secteur angulaire; en ce que le pignon est agencé entre les deux tôles magnétiques et présente au moins une partie utile située entre deux plans géométriques définissant l’espace de révolution selon l’axe de rotation du rotor; et en ce que ladite roue est partiellement agencée entre les deux tôles magnétiques, dans ledit secteur angulaire de l’espace de révolution, de manière à engrener avec le pignon.

[0007] Grâce aux caractéristiques de l’invention, il est possible d’obtenir un mouvement horloger présentant une hauteur / épaisseur moindre. En effet, le pignon et la roue engrenant avec ce pignon ne nécessitent plus une certaine hauteur propre en addition des éléments magnétiques du rotor et des bobines. Dans une variante avantageuse dans laquelle les bobines présentent une épaisseur sensiblement égale ou supérieure à celle du plateau de la roue en question, le couplage mécanique du transducteur électromagnétique avec un rouage du mouvement horloger ne nécessite aucune hauteur supplémentaire relativement à celle requise par les éléments magnétiques du rotor.

Brève description des figures [0008] L’invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide des dessins annexés, donnés à titre d’exemples nullement limitatifs, dans lesquels:

CH 714 041 A2

La fig. 1 est une vue d’une coupe partielle en hauteur selon la ligne l-l de la Figure 2, d’un mouvement horloger selon l’invention;

La fig. 2 est une vue partielle d’une coupe du mouvement de la fig. 1 selon un plan perpendiculaire à l’axe de rotation du rotor d’un transducteur électromagnétique de l’invention, ce plan perpendiculaire étant situé entre les bobines et la tôle magnétique supérieure du rotor;

La fig. 3 est une vue en coupe du rotor des fig. 1 et 2 selon un plan perpendiculaire à son axe de rotation au niveau de son pignon.

Description détaillée de l’invention [0009] En référence aux fig. 1 à 3, on décrira ci-après un mode de réalisation d’un mouvement horloger selon la présente invention:

[0010] Le mouvement horloger 2 comprend un transducteur électromagnétique 4 formé par un stator 6 et un rotor 8. Le stator comprend deux bobines 10 et 11 ayant chacune un axe central 12 qui est parallèle à l’axe de rotation 14 du rotor. Les deux bobines sont avantageusement du type galette, c’est-à-dire que leur épaisseur selon leur axe central est substantiellement inférieure à leur dimension maximale dans un plan général perpendiculaire à cet axe central. Les bobines représentées ont la forme d’un disque plat. Cependant, d’autres profils extérieurs qu’un profil circulaire sont envisageables, notamment un profil ovoïde ou trapézoïdal.

[0011] Le rotor 8 comprend un arbre central 16, deux tôles magnétiques 18 et 20 montées sur l’arbre central et une pluralité d’aimants bipolaires 22,23 qui sont polarisés axialement et montés sur au moins une des deux tôles magnétiques de manière à être situés entre ces deux tôles magnétiques. Dans la variante représentée, la pluralité d’aimants est agencée seulement sur la tôle magnétique inférieure 18 à laquelle ils sont fixés notamment par collage. Dans ce cas, la tôle magnétique supérieure 20 sert seulement de plaque de fermeture des lignes de champ du flux magnétique généré par les aimants. Les deux tôles magnétiques forment ensemble une structure de blindage servant à substantiellement confiner les flux magnétiques des aimants dans le volume défini par le rotor et un relativement petit volume latéral à sa périphérie. Dans une autre variante, les aimants bipolaires sont portés à parts égales par les deux tôles magnétiques. Dans ce cas, les aimants sont alignés axialement par paire d’aimants ayant tous deux une polarité de même sens de manière à engendrer entre eux un flux magnétique sensiblement axial. Les aimants sont agencés avec une période angulaire donnée sur une seule des deux tôles magnétiques ou sur les deux tôles magnétiques. Dans la variante représentée, les polarités des aimants sont alternées, ce qui distingue les aimants 22 des aimants 23. On remarquera que les aimants bipolaires peuvent être formés par des éléments distincts et initialement séparés l’un de l’autre avant leur fixation sur l’une des deux tôles magnétiques, mais ces aimants bipolaires peuvent aussi être formés par un aimant multipolaire annulaire ayant 2N pôles magnétiques formant des paires de pôles à aimantation axiale, N étant supérieur à un. On notera que ces variantes ne sont nullement limitatives.

[0012] Les deux bobines s’étendent dans un plan général 25, situé entre les deux tôles magnétiques 18 et 20, à distance axiale de la pluralité d’aimants. Le rotor et les deux bobines sont configurés de manière que ces deux bobines sont situées partiellement dans un espace de révolution 26 qui est défini par le rotor entre ses deux tôles magnétiques depuis son arbre central 16 jusqu’à son pourtour 28 et qui est laissé libre par ce rotor. L’arbre central comprend un pignon 30 qui engrène avec une roue 32 d’un mécanisme du mouvement horloger. Selon l’invention, le stator est configuré de manière à laisser libre un secteur angulaire 34 de l’espace de révolution 26 dont l’angle d’ouverture a est sélectionné pour permettre une pénétration radiale de la roue 32 dans l’espace de révolution jusqu’à l’arbre central 16 en demeurant dans ce secteur angulaire. De manière remarquable, le pignon 30 est agencé entre les deux tôles magnétiques 18 et 20 et présente au moins une partie utile située entre deux plans géométriques 38 et 39 définissant l’espace de révolution selon l’axe de rotation 14. Ainsi, selon l’invention, la roue 32 est partiellement agencée entre les deux tôles magnétiques, dans ledit secteur angulaire de l’espace de révolution, de manière à engrener avec le pignon 30. De préférence, la roue 32 est configurée et/ou constituée d’un matériau spécifique pour diminuer, voire éliminer des pertes énergétiques par courant de Foucault. En effet, si le plateau de la roue est formé par un disque substantiellement plein en matériau métallique bon conducteur, le passage des aimants du rotor en regard de ce plateau engendre des pertes relativement importantes par courant de Foucault. Si le plateau présente une pluralité d’ouvertures, en particulier sensiblement radiales ou définissant des secteurs annulaires vides, de telles pertes sont diminuées. A titre d’exemple, le plateau de la roue 32 présente un moyeu et une jante reliés par quelques rayons de relativement faible largeur. Dans une variante avantageuse, le matériau formant le plateau est un alliage métallique du type Inconel® qui présente une résistivité très supérieure à celle du laiton. En utilisant un tel alliage métallique, on peut envisager un plateau substantiellement plein, voire un disque non ajouré. Pour éliminer complètement les pertes en question, le plateau peut être constitué par un matériau synthétique, par exemple du polyoxyméthylène (’POM’). De manière générale, on évitera un matériau magnétique pour le plateau de la roue. Il en va de même pour l’axe de la roue 32, ceci afin d’éviter que le rotor n’exerce une force d’attraction sur cet axe. En effet, dans le cas contraire, des pertes par frottement seraient générées au niveau des paliers dans lesquels pivote la roue 32. L’axe sera par exemple réalisé avec un alliage cuivre-béryllium ou en matière plastique.

CH 714 041 A2 [0013] Selon une variante avantageuse, la roue 32 s’étend dans le plan général 25 des deux bobines 10 et 11 avec son axe 42 agencé à la périphérie du rotor. En particulier, l’angle d’ouverture a du secteur angulaire 34 prévu pour cette roue est supérieur à 120°.

[0014] Selon une variante avantageuse, la roue 32 et les deux bobines 10 et 11 présentent des dimensions telles que les zones angulaires entre elles présentent un angle au centre 8 inférieur à 10°.

[0015] Dans une première réalisation selon l’invention, le transducteur électromagnétique forme un moteur à rotation continue. Dans une deuxième réalisation de l’invention, le transducteur électromagnétique forme une génératrice et la roue 32 appartient à un rouage en prise avec un barillet du mouvement horloger.

Revendications

1. Mouvement horloger (2) comprenant un transducteur électromagnétique (4) formé par un stator (6) et un rotor (8), le stator comprenant au moins une bobine (10) avec un axe central (12) parallèle à l’axe de rotation (14) du rotor, le rotor comprenant un arbre central (16), deux tôles magnétiques (18, 20) montées sur l’arbre central et au moins un aimant (22) monté sur une (18) des deux tôles magnétiques de manière à être situé entre ces deux tôles magnétiques, ladite au moins une bobine s’étendant dans un plan général (25), situé entre les deux tôles magnétiques, à distance axiale dudit au moins un aimant, le rotor et ladite au moins une bobine étant configurés de manière que ladite au moins une bobine est située au moins partiellement dans un espace de révolution (26) qui est défini par le rotor entre ses deux tôles magnétiques depuis son arbre central jusqu’à son pourtour (28) et qui est laissé libre par ce rotor, ledit arbre central comprenant un pignon (30) qui engrène avec une roue (32) du mouvement horloger; caractérisé en ce que ledit stator est configuré de manière à laisser libre un secteur angulaire (34) dudit espace de révolution (26) dont l’angle d’ouverture (a) est sélectionné pour permettre une pénétration radiale de ladite roue (32) dans ledit espace de révolution jusqu’audit arbre central en demeurant dans ce secteur angulaire; en ce que ledit pignon est agencé entre les deux tôles magnétiques et présente au moins une partie utile située entre deux plans géométriques (38,39) définissant ledit espace de révolution selon ledit axe de rotation; et en ce que ladite roue est partiellement agencée entre les deux tôles magnétiques, dans ledit secteur angulaire de l’espace de révolution, de manière à engrener avec ledit pignon.
2. Mouvement horloger selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite au moins une bobine (10) est du type galette.
3. Mouvement horloger selon la revendication 2, caractérisé en ce que le stator comprend deux bobines (10,11) du type galette.
4. Mouvement horloger selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite roue s’étend dans ledit plan général (25), ledit angle d’ouverture (a) est supérieur à 120° et l’axe (42) de la roue est agencé à la périphérie du rotor.
5. Mouvement horloger selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite roue et les deux bobines présentent des dimensions telles que les zones angulaires entre elles présentent un angle au centre (B) inférieur à 10°.
6. Mouvement horloger selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rotor (8) comprend une pluralité d’aimants bipolaires (22, 23) qui sont polarisés axialement et montés avec une période angulaire donnée sur au moins une des deux tôles magnétiques.
7. Mouvement horloger selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite roue a un plateau constitué par un alliage métallique du type Inconel® ou par une matière synthétique, en particulier du polyoxyméthylène.
8. Mouvement horloger selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite roue a un axe constitué par un matériau non magnétique, en particulier un alliage cuivre-béryllium ou une matière plastique.
9. Mouvement horloger selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le transducteur électromagnétique forme un moteur à rotation continue.
10. Mouvement horloger selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le transducteur électromagnétique forme une génératrice, ladite roue (32) appartenant à un rouage en prise avec un barillet du mouvement horloger.

CH 714 041 A2

CH 714 041 A2