CH715615A2

CH715615A2 - Continuous rotation electric motor having a permanent magnet rotor and watch movement.

Info

Publication number: CH715615A2
Application number: CH01509/18A
Authority: CH
Inventors: Born Jean-Jacques; Nagy Laurent; Germiquet Christophe
Original assignee: Swatch Group Res & Dev Ltd
Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2020-06-15

Abstract

L'invention concerne un moteur électrique à rotation continue comprenant un rotor muni d'aimants permanents et un stator formé de deux bobines dans lesquelles sont générés, lorsque le rotor tourne, respectivement deux signaux de tension induite (U B1 et U B2 ) présentant un déphasage électrique ϕ avec 5° ≤ ϕ ≤ 90°, de préférence 30° < ϕ < 65°. Le dispositif de commande comprend un circuit de détection d'instants de croisement (T C ) auxquels les deux signaux de tension induite ont une valeur sensiblement égale. Le dispositif de commande est agencé de manière à pouvoir engendrer des impulsions électriques motrices, pour entraîner en rotation le rotor, qui sont respectivement déclenchées à des instants de déclenchement déterminés par des instants de croisement respectifs, et de manière que les impulsions électriques motrices puissent être appliquées aux deux bobines agencées en série. De préférence, le dispositif de commande est agencé de sorte que les instants de déclenchement des impulsions électriques motrices interviennent directement après des détections d'instants de croisement correspondants. L'invention concerne également un mouvement de montre avec un moteur électrique tel que décrit ci-dessus.The invention relates to an electric motor with continuous rotation comprising a rotor provided with permanent magnets and a stator formed by two coils in which are generated, when the rotor turns, two signals of induced voltage (U B1 and U B2) having a electrical phase shift ϕ with 5 ° ≤ ϕ ≤ 90 °, preferably 30 ° <ϕ <65 °. The control device includes a crossing instants detection circuit (T C) at which the two induced voltage signals have a substantially equal value. The control device is arranged so as to be able to generate electric driving pulses, for driving the rotor in rotation, which are respectively triggered at triggering instants determined by respective crossing instants, and so that the electric driving pulses can be applied to the two coils arranged in series. Preferably, the control device is arranged so that the instants for triggering the electric drive pulses occur directly after detection of corresponding crossing instants. The invention also relates to a watch movement with an electric motor as described above.

Description

Domaine techniqueTechnical area

[0001] La présente invention concerne le domaine des moteurs électriques à rotation continue ayant un rotor muni d'aimants permanents et un stator formé de bobines. Le bobines sont de préférence sans noyau magnétique, les aimants et les bobines étant agencés de manière que les flux magnétiques des aimants sont directement couplés aux bobines. The present invention relates to the field of electric motors with continuous rotation having a rotor provided with permanent magnets and a stator formed of coils. The coils are preferably without magnetic core, the magnets and the coils being arranged so that the magnetic fluxes of the magnets are directly coupled to the coils.

[0002] En particulier, l'invention concerne des moteurs électriques de petites dimensions qui sont destinés à des applications horlogères. Ils sont notamment incorporés dans des mouvements de montre du type électromécanique avec un affichage analogique. In particular, the invention relates to small electric motors which are intended for horological applications. They are in particular incorporated into watch movements of the electromechanical type with an analog display.

Arrière-plan technologiqueTechnological background

[0003] Dans le domaine horloger, les moteurs électriques utilisés dans les montres électromécaniques sont généralement des moteurs pas-à-pas. Ces moteurs ont un stator magnétique qui définissent des positions de repos pour le rotor muni d'un aimant permanent. Lors d'impulsions motrices, le flux généré par une ou plusieurs bobine(s), enroulée(s) autour d'un ou de noyau(x) magnétique(s) respectifs du stator, permet d'entraîner par pas le rotor. La tension d'alimentation pour engendrer ces impulsions motrices est généralement comprise entre 1.2 et 1.5 Volt. Une analyse de la tension induite dans l'une ou l'autre bobine après chaque impulsion motrice permet de déterminer si le pas a été correctement effectué. Si tel n'est pas le cas, une impulsion de rattrapage est prévue. Dans un moteur pas-à-pas, comme le rotor est à l'arrêt dans une position angulaire déterminée, il n'y a pas de problème particulier quant à une synchronisation entre la position angulaire du rotor et les déclenchements successifs des impulsions motrices. In the watchmaking field, the electric motors used in electromechanical watches are generally stepping motors. These motors have a magnetic stator which define rest positions for the rotor provided with a permanent magnet. During motor pulses, the flux generated by one or more coil (s), wound (s) around one or more magnetic core (s) of the stator, allows the rotor to be driven in steps. The supply voltage to generate these driving pulses is generally between 1.2 and 1.5 Volt. An analysis of the voltage induced in one or the other coil after each driving pulse makes it possible to determine whether the step has been correctly carried out. If this is not the case, a catch-up pulse is provided. In a stepping motor, as the rotor is stopped in a determined angular position, there is no particular problem as for a synchronization between the angular position of the rotor and the successive trips of the driving pulses.

[0004] Les moteurs pas-à-pas horlogers ont fait leurs preuves, ils sont fiables et peuvent avoir une consommation réduite notamment grâce à un hachage du signal formant chaque impulsion motrice, technique nommée 'PWM - Pulse Width Modulation' en anglais. Toutefois les moteurs pas-à-pas ont tendance à faire du bruit lors du passage des pas, ce qui peut être gênant surtout la nuit pour un utilisateur. De plus, cette avance pas-à-pas des aiguilles, en particulier de l'aiguille des secondes, est un signe distinctif des montres électromécaniques, signe visible qui n'est pas toujours avantageux dans l'esprit du consommateur. Pour remédier à ces problèmes, il est possible d'incorporer dans un mouvement de montre un moteur électrique à rotation continue de petites dimensions du type à rotor muni d'aimants permanents. Watchmaking stepper motors have proven themselves, they are reliable and can have a reduced consumption in particular thanks to a chopping of the signal forming each driving pulse, technique called 'PWM - Pulse Width Modulation' in English. However, stepper motors tend to make noise when passing steps, which can be annoying especially at night for a user. In addition, this step-by-step advance of the hands, in particular the second hand, is a distinctive sign of electromechanical watches, a visible sign which is not always advantageous in the mind of the consumer. To overcome these problems, it is possible to incorporate in a watch movement an electric motor with continuous rotation of small dimensions of the rotor type provided with permanent magnets.

[0005] On connaît de la demande de brevet EP 0887913 A2 un procédé de commande d'un micromoteur à rotation continue prévu pour une application horlogère. Ce moteur comprend un stator formé de bobines plates et un rotor muni d'aimants permanents. Le rotor comprend une première paire d'aimants, de polarités opposées et agencés aux extrémités d'un premier flasque oblong situé sous les bobines du stator, et une seconde paire d'aimants, également de polarité opposées, qui sont agencés aux extrémités d'un second flasque oblong en face de la première paire d'aimants. Le rotor définit ainsi un circuit magnétique pour le flux des quatre aimants qui passe aux travers des bobines lorsque le rotor tourne, de sorte qu'une tension induite est générée dans ces bobines. Ce document propose deux modes de réalisation concernant le stator. Dans un premier mode de réalisation, représenté aux Fig.1 et Fig.2 du document, le stator comprend trois bobines plates agencées dans un plan général perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor. Ces trois bobines sont décalées de 120°. Comme le rotor présente par flasque une seule paire d'aimants de polarités opposées, la période magnétique / le pas polaire du rotor est égal(e) à 360°. Les trois bobines sont agencées constamment en série, de sorte que le signal de tension induite totale aux deux bornes de sortie du circuit électrique formé par les trois bobines présente une forme sinusoïdale avec une période de 120°. Pour entretenir la rotation du rotor, le procédé de commande prévoit d'appliquer aux bobines en série des impulsions de tension motrices, d'une certaine durée bien inférieure au quart d'une période du signal de tension induite, et de déclencher chaque impulsion de tension motrice après un intervalle de temps fixe t1suivant un passage par zéro du signal de tension induite totale. L'intervalle de temps t1est choisi de sorte que, pour une vitesse de rotation nominale du rotor, les impulsions de tension motrices interviennent dans les zones de tension maximale mais légèrement en avance. A la Figure 4 du document, on voit que ces impulsions débutent avant les sommets du signal de tension induite totale et terminent sensiblement à la valeur maximale de ce signal. Comme exposé dans le document en lien avec la Fig.5, ce choix permet d'obtenir une certaine autorégulation de la vitesse de rotation du rotor. We know from patent application EP 0887913 A2 a method of controlling a micromotor with continuous rotation intended for a horological application. This motor comprises a stator formed from flat coils and a rotor provided with permanent magnets. The rotor comprises a first pair of magnets, of opposite polarities and arranged at the ends of a first oblong flange situated under the stator coils, and a second pair of magnets, also of opposite polarity, which are arranged at the ends of a second oblong flange opposite the first pair of magnets. The rotor thus defines a magnetic circuit for the flux of the four magnets which passes through the coils when the rotor turns, so that an induced voltage is generated in these coils. This document proposes two embodiments concerning the stator. In a first embodiment, shown in Fig.1 and Fig.2 of the document, the stator comprises three flat coils arranged in a general plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor. These three coils are offset by 120 °. As the rotor has a single pair of magnets of opposite polarities per flange, the magnetic period / the pole pitch of the rotor is equal to 360 °. The three coils are constantly arranged in series, so that the total induced voltage signal at the two output terminals of the electrical circuit formed by the three coils has a sinusoidal shape with a period of 120 °. To maintain the rotation of the rotor, the control method provides for applying to the coils in series driving voltage pulses, of a certain duration much less than a quarter of a period of the induced voltage signal, and of triggering each pulse of driving voltage after a fixed time interval t1 following a zero crossing of the total induced voltage signal. The time interval t1 is chosen so that, for a nominal rotational speed of the rotor, the driving voltage pulses occur in the areas of maximum voltage but slightly in advance. In Figure 4 of the document, it can be seen that these pulses start before the peaks of the total induced voltage signal and end substantially at the maximum value of this signal. As explained in the document linked to FIG. 5, this choice makes it possible to obtain a certain self-regulation of the speed of rotation of the rotor.

[0006] Le premier mode de réalisation du document EP 0887913 A2 présente un problème d'efficacité et de robustesse en cas de chocs ou de mouvements brusques. Si lors d'un choc le rotor accélère brusquement, alors l'impulsion de tension motrice intervient après le passage par la valeur maximale de la tension induite, de sorte que l'énergie fournie est alors supérieure à celle prévue pour une rotation à une vitesse nominale constante. Il résulte de cette situation que le rotor va accélérer encore plus durant un certain nombre de périodes du signal de tension induite totale jusqu'à ce qu'il commence progressivement à être freiné. Ceci induit une instabilité. De plus, lors de mouvements du bras d'un utilisateur d'une montre, sans choc, le rotor subit de petites variations de vitesse de rotation. Le procédé prévu engendre également des instabilités dans ce cas, puisque les impulsions de tension motrices interviennent alors à des instants différents relativement aux instants où le signal de tension induite présente une valeur maximale absolue, c'est-à-dire en valeur absolue, ce qui a pour conséquence que la quantité d'énergie fournie au rotor lors de chaque impulsion motrice varie. S'il y a une certaine autorégulation lors d'une diminution de la vitesse de rotation, il n'en est pas de même lors d'une augmentation de cette vitesse, mais c'est le contraire qui se passe. The first embodiment of document EP 0887913 A2 presents a problem of efficiency and robustness in the event of impacts or sudden movements. If during a shock the rotor accelerates suddenly, then the driving tension pulse intervenes after the passage by the maximum value of the induced tension, so that the energy supplied is then higher than that envisaged for a rotation at a speed constant nominal. It follows from this situation that the rotor will accelerate even more during a certain number of periods of the total induced voltage signal until it gradually begins to be braked. This induces instability. In addition, during movements of the arm of a watch user, without shock, the rotor undergoes small variations in rotational speed. The planned method also generates instabilities in this case, since the driving voltage pulses then intervene at different times relative to the times when the induced voltage signal has an absolute maximum value, that is to say in absolute value, this which has the consequence that the quantity of energy supplied to the rotor during each driving pulse varies. If there is a certain self-regulation at the time of a reduction of the speed of rotation, it is not the same at the time of an increase of this speed, but it is the opposite which occurs.

[0007] Concernant la configuration du moteur dans le premier mode de réalisation, on notera que les trois bobines occupent quasi l'entier de l'espace autour de l'arbre du rotor dans leur plan général, de sorte qu'aucun couplage mécanique entre le rotor et une roue d'un rouage entraîné par ce rotor n'est possible dans ce plan. Une telle configuration nécessite donc un couplage mécanique dans un plan supérieur ou inférieur à la partie du rotor formée par les deux flasques et les aimants permanents (on notera que les aimants doivent être situés à proximité des bobines pour assurer un bon couplage aimants-bobines). Ceci pose un problème d'encombrement en nécessitant une construction relativement haute, le rotor étant décalé en hauteur relativement à la roue qui engrène avec le pignon de sortie du couple mécanique fourni par le moteur électrique, ce pignon devant être situé sur l'arbre du rotor en-dessus / en-dessous de la partie de rotor susmentionnée. Regarding the configuration of the motor in the first embodiment, it will be noted that the three coils occupy almost the entire space around the rotor shaft in their general plane, so that no mechanical coupling between the rotor and a wheel of a gear train driven by this rotor is not possible in this plane. Such a configuration therefore requires mechanical coupling in a plane higher or lower than the part of the rotor formed by the two flanges and the permanent magnets (it should be noted that the magnets must be located near the coils to ensure good magnet-coil coupling) . This poses a space problem by requiring a relatively high construction, the rotor being offset in height relative to the wheel which meshes with the pinion output of the mechanical torque supplied by the electric motor, this pinion having to be located on the shaft of the rotor above / below the aforementioned rotor part.

[0008] Dans le second mode de réalisation proposé dans le document EP 0887913 A2, il est prévu un rotor identique et un stator formé de seulement deux bobines plates diamétralement opposées relativement à l'axe de rotation du rotor. Dans ce cas, on comprend que les deux bobines doivent présenter chacune un sens d'enroulement du fil électrique qui est opposé à l'autre pour avoir une tension induite non nulle aux bornes des deux bobines qui sont agencées constamment en série. Le procédé de commande décrit précédemment présente ici les mêmes désavantages. On remarquera notamment que, bien que l'on ait supprimé une bobine, le problème d'encombrement reste identique. Il n'est guère envisageable de pouvoir agencer une roue dans le plan général des deux bobines qui pourrait être couplée avec un pignon de l'arbre prévu dans ce plan général. Si on voulait néanmoins réaliser un tel montage, la roue devrait être de petit diamètre de sorte que le rapport de réduction entre le rotor et cette roue du rouage entraîné serait faible, ce qui est généralement un désavantage puisqu'une roue supplémentaire sera alors certainement nécessaire. Ce second mode de réalisation présente encore un problème supplémentaire par le fait que l'agencement des deux bobines avec un déphasage électrique nul ne permet plus de déterminer le sens de rotation du rotor sans ajouter un capteur supplémentaire à cet effet, chose qui est proposée au dernier paragraphe de la description du document en question. In the second embodiment proposed in document EP 0887913 A2, there is provided an identical rotor and a stator formed from only two flat coils diametrically opposite relative to the axis of rotation of the rotor. In this case, it is understood that the two coils must each have a direction of winding of the electric wire which is opposite to the other to have a non-zero induced voltage across the two coils which are constantly arranged in series. The control method described above has the same disadvantages here. It will be noted in particular that, although a coil has been eliminated, the overall problem remains the same. It is hardly possible to be able to arrange a wheel in the general plane of the two coils which could be coupled with a pinion of the shaft provided in this general plane. If one nevertheless wanted to carry out such an assembly, the wheel would have to be of small diameter so that the reduction ratio between the rotor and this wheel of the driven gear train would be low, which is generally a disadvantage since an additional wheel will then certainly be necessary . This second embodiment also presents an additional problem in that the arrangement of the two coils with zero electrical phase shift no longer makes it possible to determine the direction of rotation of the rotor without adding an additional sensor for this purpose, something which is proposed to the last paragraph of the description of the document in question.

[0009] Le moteur électrique divulgué dans le document EP 0887913 A2 présente en plus un autre problème. L'agencement prévu ne permet pas de démarrer efficacement le moteur électrique, c'est-à-dire de mettre en rotation le rotor, sans l'agencement d'un élément magnétique supplémentaire extérieur au moteur. En effet, pour permettre un démarrage du moteur, un aimant de positionnement du rotor au repos (non entraîné) est ajouté à la périphérie du rotor. Cet aimant interagit donc constamment avec les aimants du rotor et non seulement lorsque ce dernier est au repos. Ceci constitue une perturbation pour la rotation continue du rotor à une vitesse que l'on veut la plus stable possible. The electric motor disclosed in document EP 0887913 A2 also has another problem. The arrangement provided does not allow the electric motor to be started effectively, that is to say to rotate the rotor, without the arrangement of an additional magnetic element external to the motor. In fact, to allow the engine to start, a magnet for positioning the rotor at rest (not driven) is added to the periphery of the rotor. This magnet therefore constantly interacts with the magnets of the rotor and not only when the latter is at rest. This constitutes a disturbance for the continuous rotation of the rotor at a speed which is desired to be as stable as possible.

Résumé de l'inventionSummary of the invention

[0010] La présente invention a pour objectif général de fournir un moteur électrique qui résolve au moins en partie les problèmes du moteur électrique de l'art antérieur décrit précédemment et pour objectif spécifique de fournir un mode de réalisation principal d'un tel moteur électrique qui résolve l'ensemble des problèmes susmentionnés. De plus, il est prévu de fournir un mouvement électromécanique horloger équipé d'un moteur selon le mode de réalisation principal de l'invention. The present invention has the general objective of providing an electric motor which at least partially solves the problems of the electric motor of the prior art described above and the specific objective of providing a main embodiment of such an electric motor which solves all of the above problems. In addition, provision is made to provide an electromechanical watch movement equipped with a motor according to the main embodiment of the invention.

[0011] A cet effet, la présente invention concerne un moteur électrique à rotation continue, comprenant un rotor muni d'aimants permanents et un stator formé de bobines, dans lequel les aimants permanents et les bobines sont agencés de manière que les bobines définissent, relativement à la tension induite générée dans chacune d'elles lorsque le rotor est entraîné en rotation, essentiellement une première phase et une seconde phase. Ainsi, deux signaux de tension induite pouvant être générés respectivement dans deux bobines quelconques parmi les bobines du moteur électrique sont soit en phase, soit présentent sensiblement un déphasage électrique ϕ qui correspond au déphasage électrique entre la première phase et la seconde phase. De manière générale, ce déphasage électrique a une valeur entre cinq et nonante degrés inclus (5° ≤ ϕ ≤ 90°). En outre, le moteur électrique comprend un dispositif de commande comprenant un circuit de détection d'instants de croisement auxquels un premier signal de tension induite, généré par le rotor tournant dans une bobine ou des bobines appartenant à la première phase, a une valeur sensiblement égale à celle d'un deuxième signal de tension induite, généré par le rotor tournant dans une bobine ou des bobines appartenant à la seconde phase, les premier et deuxième signaux de tension induite présentant ainsi entre eux ledit déphasage électrique. Le dispositif de commande est agencé de manière à pouvoir engendrer des impulsions électriques motrices, pour entraîner en rotation le rotor, qui sont respectivement déclenchées à des instants de déclenchement déterminés par des instants de croisement respectifs, le dispositif de commande étant agencé de manière que lesdites impulsions électriques motrices puissent être appliquées à un ensemble de bobines formé au moins par une bobine de la première phase et au moins une bobine de la seconde phase qui sont agencées en série lors de l'application des impulsions électriques motrices. To this end, the present invention relates to an electric motor with continuous rotation, comprising a rotor provided with permanent magnets and a stator formed from coils, in which the permanent magnets and the coils are arranged so that the coils define, relative to the induced voltage generated in each of them when the rotor is rotated, essentially a first phase and a second phase. Thus, two induced voltage signals which can be generated respectively in any two coils among the coils of the electric motor are either in phase or have substantially an electrical phase shift ϕ which corresponds to the electrical phase shift between the first phase and the second phase. Generally, this electrical phase shift has a value between five and ninety degrees inclusive (5 ° ≤ ϕ ≤ 90 °). In addition, the electric motor comprises a control device comprising a circuit for detecting crossing times at which a first signal of induced voltage, generated by the rotor rotating in a coil or coils belonging to the first phase, has a value substantially equal to that of a second induced voltage signal generated by the rotor rotating in a coil or coils belonging to the second phase, the first and second induced voltage signals thus presenting said electrical phase shift between them. The control device is arranged so as to be able to generate electrical driving pulses, for driving the rotor in rotation, which are respectively triggered at triggering instants determined by respective crossing instants, the control device being arranged so that said electric driving pulses can be applied to a set of coils formed at least by a coil of the first phase and at least one coil of the second phase which are arranged in series during the application of the electric driving pulses.

[0012] Dans une variante préférée, le déphasage électrique ϕ a une valeur entre trente et soixante-cinq degrés (30° < ϕ < 65°). In a preferred variant, the electrical phase shift ϕ has a value between thirty and sixty-five degrees (30 ° <ϕ <65 °).

[0013] Dans une variante préférée, le dispositif de commande est agencé de sorte que les instants de déclenchement des impulsions électriques motrices interviennent directement après des détections d'instants de croisement correspondants, aucune temporisation n'étant prévue pour générer ces impulsions électriques motrices suite aux détections des instants de croisement correspondants. In a preferred variant, the control device is arranged so that the instants for triggering the electric driving pulses intervene directly after detections of corresponding crossing instants, no delay being provided to generate these electric driving pulses. to the detection of the corresponding crossing instants.

[0014] Dans une variante avantageuse, la tension d'alimentation appliquée, lors de l'application desdites impulsions électriques motrices, au travers de ladite au moins une bobine de la première phase et de ladite au moins une bobine de la seconde phase, qui sont alors agencées en série, est prévue supérieure à la valeur maximale de la somme de leurs tensions induites et inférieure à cent cinquante pourcent (150%) de cette valeur maximale lorsque le rotor tourne avec une vitesse angulaire nominale. In an advantageous variant, the supply voltage applied, during the application of said driving electrical pulses, through said at least one coil of the first phase and of said at least one coil of the second phase, which are then arranged in series, is provided greater than the maximum value of the sum of their induced voltages and less than one hundred and fifty percent (150%) of this maximum value when the rotor turns with a nominal angular speed.

[0015] Dans un mode de réalisation particulier, le circuit de commande comprend en outre au moins un interrupteur agencé de manière à permettre d'alimenter séparément et sélectivement au moins une bobine de la première phase et au moins une bobine de la seconde phase, le circuit de commande étant agencé pour pouvoir, lors d'une phase de démarrage du moteur électrique, alimenter premièrement une des première et seconde phases pour positionner le rotor puis l'autre de ces première et seconde phases pour mettre en rotation le rotor dans le sens voulu. In a particular embodiment, the control circuit further comprises at least one switch arranged so as to make it possible to supply separately and selectively at least one coil of the first phase and at least one coil of the second phase, the control circuit being arranged to be able, during a starting phase of the electric motor, to supply firstly one of the first and second phases to position the rotor then the other of these first and second phases to put the rotor in rotation in the wanted meaning.

[0016] Dans une variante avantageuse, le dispositif de commande comprend encore au moins un interrupteur permettant momentanément d'isoler électriquement la bobine ou les bobines engendrant le premier signal de tension induite de la bobine ou des bobines engendrant le deuxième signal de tension induite pour permettre la détection des instants de croisement par le circuit de détection. Le circuit de détection comprend un comparateur dont les deux entrées sont reliées respectivement à une première borne de la ou des bobine(s) engendrant le premier signal de tension induite et à une première borne de la ou des bobine(s) engendrant le deuxième signal de tension induite. En particulier, le dispositif de commande est agencé de sorte que, lors de phases de détection desdits instants de croisement, les deux secondes bornes correspondantes sont momentanément reliées via deux interrupteurs respectifs à une tension de référence. In an advantageous variant, the control device also comprises at least one switch making it possible momentarily to electrically isolate the coil or the coils generating the first induced voltage signal from the coil or coils generating the second induced voltage signal for allow detection of crossing times by the detection circuit. The detection circuit comprises a comparator, the two inputs of which are respectively connected to a first terminal of the coil (s) generating the first induced voltage signal and to a first terminal of the coil (s) generating the second signal induced voltage. In particular, the control device is arranged so that, during detection phases of said crossing instants, the two corresponding second terminals are momentarily connected via two respective switches to a reference voltage.

[0017] Dans une variante particulière, le circuit de commande comprend en outre un comparateur dont les deux entrées sont reliées à deux bornes d'une bobine ou d'un ensemble de bobines appartenant à l'une des première et seconde phases, de manière à permettre de détecter le sens de rotation du rotor en association avec le circuit de détection d'instants de croisement. In a particular variant, the control circuit further comprises a comparator, the two inputs of which are connected to two terminals of a coil or of a set of coils belonging to one of the first and second phases, so to detect the direction of rotation of the rotor in association with the crossing instants detection circuit.

[0018] Dans un mode réalisation principal, le stator est formé par seulement deux bobines plates qui constituent respectivement les première et seconde phases, les aimants du rotor ayant une polarisation axiale alternée. In a main embodiment, the stator is formed by only two flat coils which respectively constitute the first and second phases, the magnets of the rotor having an alternating axial polarization.

Brève description des figuresBrief description of the figures

[0019] 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 : <tb>–<SEP>La Figure 1 est une représentation schématique d'un mode de réalisation principal d'un moteur électrique à rotation continue de l'invention, <tb>–<SEP>La Figure 2 est une vue partielle en coupe horizontale d'un mouvement horloger électromécanique incorporant une variante particulière du moteur électrique selon le mode principal de l'invention, <tb>–<SEP>La Figure 3 est une vue en coupe horizontale du rotor du moteur électrique de la Figure 2, <tb>–<SEP>La Figure 4 est une coupe transversale, selon la ligne IV - IV, du mouvement horloger de la Figure 2, <tb>–<SEP>La Figure 5 est une représentation schématique, sous forme de tableau, de trois variantes du mode de réalisation principal dans lesquelles les rotors des trois moteurs électriques correspondants présentent dans l'agencement de leurs aimants des pas polaires différents, soit 180°, 120° et 90°, <tb>–<SEP>La Figure 6 représente un dispositif de commande associé aux deux bobines du stator du mode de réalisation principal, <tb>–<SEP>La Figure 7 montre les tensions induites dans les deux bobines et la tension induite totale générée dans les deux bobines agencées en série, ainsi que l'application d'impulsion de tension motrices selon un procédé de commande du moteur électrique avantageux, et <tb>–<SEP>Les Figures 8A et 8B représentent les deux tensions induites dans les deux bobines et deux signaux dérivés de ces deux signaux de tension induite dans une phase périodique de détection d'un instant de croisement des deux signaux de tension induite et du sens de rotation.The invention will be described below in more detail using the appended drawings, given by way of non-limiting examples, in which: <tb> - <SEP> Figure 1 is a schematic representation of a main embodiment of a continuous rotation electric motor of the invention, <tb> - <SEP> FIG. 2 is a partial view in horizontal section of an electromechanical watch movement incorporating a particular variant of the electric motor according to the main mode of the invention, <tb> - <SEP> Figure 3 is a horizontal sectional view of the rotor of the electric motor of Figure 2, <tb> - <SEP> Figure 4 is a cross section, along line IV - IV, of the watch movement of Figure 2, <tb> - <SEP> FIG. 5 is a schematic representation, in the form of a table, of three variants of the main embodiment in which the rotors of the three corresponding electric motors have different polar pitch in the arrangement of their magnets, either 180 °, 120 ° and 90 °, <tb> - <SEP> FIG. 6 represents a control device associated with the two coils of the stator of the main embodiment, <tb> - <SEP> Figure 7 shows the voltages induced in the two coils and the total induced voltage generated in the two coils arranged in series, as well as the application of driving voltage pulse according to a motor control method advantageous electric, and <tb> - <SEP> FIGS. 8A and 8B represent the two voltages induced in the two coils and two signals derived from these two signals of induced voltage in a periodic phase of detection of an instant of crossing of the two signals of induced voltage and the direction of rotation.

Description détaillée d'un mode de réalisation principalDetailed description of a main embodiment

[0020] A la Figure 1 est représenté schématiquement un moteur électrique 1 à rotation continue selon un mode de réalisation principal de l'invention. Ce moteur électrique comprend un stator formé par seulement de deux bobines plates A et B et par un rotor 3 comprenant deux flasques à haute perméabilité magnétique 3a parallèles portant des aimants 3b. Les deux parties formées respectivement des deux flasques portant leurs aimants définissent entre elles un espace intermédiaire dans lequel pénètrent les deux bobines plates B1 et B2. Les aimants et les deux bobines plates sont agencés de manière à présenter entre eux un couplage magnétique de sorte que, lorsque le rotor est entraîné en rotation, un signal périodique de tension induite est engendré dans chacune des deux bobines. Chacun des flasques 3a porte, du côté de l'espace intermédiaire, des aimants ou parties aimantées 3b agencé(e)s de manière régulière autour de l'axe de rotation 14 et ayant une polarisation axiale alternée, c'est-à-dire que la polarisation magnétique des aimants ou parties aimantées est sensiblement parallèle à l'axe 14 ou plus généralement que le flux magnétique généré par ces aimants ou parties aimantées dans l'espace intermédiaire susmentionné est principalement dirigé selon l'axe 14 et que les deux polarités magnétiques de toute paire d'aimants adjacents sont opposées. En particulier, les deux flaques sont constituées de matériau ferromagnétique. In Figure 1 is shown schematically an electric motor 1 with continuous rotation according to a main embodiment of the invention. This electric motor comprises a stator formed by only two flat coils A and B and by a rotor 3 comprising two flanges with high magnetic permeability 3a parallel carrying magnets 3b. The two parts formed respectively of the two flanges carrying their magnets define between them an intermediate space into which the two flat coils B1 and B2 penetrate. The magnets and the two flat coils are arranged so as to have a magnetic coupling between them so that, when the rotor is rotated, a periodic signal of induced voltage is generated in each of the two coils. Each of the flanges 3a carries, on the side of the intermediate space, magnets or magnetized parts 3b arranged in a regular manner around the axis of rotation 14 and having an alternating axial polarization, that is to say that the magnetic polarization of the magnets or magnetized parts is substantially parallel to the axis 14 or more generally that the magnetic flux generated by these magnets or magnetized parts in the aforementioned intermediate space is mainly directed along the axis 14 and that the two polarities magnetic of any pair of adjacent magnets are opposite. In particular, the two puddles are made of ferromagnetic material.

[0021] Les aimants permanents 3b et les deux bobines B1, B2 sont agencés de manière que ces deux bobines définissent respectivement une première phase et une seconde phase en relation avec la tension induite générée dans chacune d'elles lorsque le rotor 3 est entraîné en rotation. Ainsi, les deux signaux périodiques de tension induite, qui sont respectivement générés dans les deux bobines lorsque le rotor tourne, présentent un déphasage électrique ϕ non nul correspondant au déphasage électrique entre les deux bobines, c'est-à-dire entre la première phase et la seconde phase. Ce déphasage électrique a, dans une variante générale, une valeur entre cinq et nonante degrés inclus (5° ≤ ϕ ≤ 90°). The permanent magnets 3b and the two coils B1, B2 are arranged so that these two coils respectively define a first phase and a second phase in relation to the induced voltage generated in each of them when the rotor 3 is driven in rotation. Thus, the two periodic induced voltage signals, which are respectively generated in the two coils when the rotor turns, have a non-zero electrical phase shift correspondant corresponding to the electrical phase shift between the two coils, i.e. between the first phase and the second phase. This electrical phase shift has, in a general variant, a value between five and ninety degrees inclusive (5 ° ≤ ϕ ≤ 90 °).

[0022] Le moteur électrique 1 comprend encore un dispositif de commande 5 qui est relié électriquement aux deux bobines (indiqué schématiquement par deux traits à la Fig.1). Ce dispositif de commande sert notamment à gérer l'application d'impulsions électriques motrices (nommées aussi 'impulsions motrices') pour entraîner en rotation le moteur électrique selon un procédé de commande qui utilise la détection des instants de croisement des deux signaux périodiques de tension induite susmentionnés pour déterminer les instants de déclenchement de ces impulsions motrices qui sont appliquées au travers des deux bobines agencées en série au moins lors de l'application des impulsions motrices. Ainsi, le dispositif de commande est agencé de manière à pouvoir engendrer des impulsions motrices au travers de deux bobines agencées en série et ce dispositif de commande comprend un circuit 7 de détection d'instants de croisement auxquels le premier signal de tension induite, généré par le rotor tournant dans une des deux bobines B1 et B2 définissant la première phase, a une valeur sensiblement égale à celle d'un deuxième signal de tension induite, généré par le rotor tournant dans l'autre des deux bobines définissant la seconde phase. On remarquera que les premier et deuxième signaux de tension induite présentent entre eux le déphasage électrique ϕ. Le dispositif de commande et le procédé de commande qui lui est associé seront exposés de manière plus détaillée par la suite. The electric motor 1 also comprises a control device 5 which is electrically connected to the two coils (indicated diagrammatically by two lines in Fig.1). This control device is used in particular to manage the application of electric driving pulses (also called “driving pulses”) to drive the electric motor in rotation according to a control method which uses the detection of the instants of crossing of the two periodic voltage signals. induced above to determine the instants of triggering of these driving pulses which are applied through the two coils arranged in series at least during the application of the driving pulses. Thus, the control device is arranged so as to be able to generate driving pulses through two coils arranged in series and this control device comprises a circuit 7 for detecting crossing times at which the first induced voltage signal, generated by the rotor rotating in one of the two coils B1 and B2 defining the first phase, has a value substantially equal to that of a second induced voltage signal, generated by the rotor rotating in the other of the two coils defining the second phase. It will be noted that the first and second induced voltage signals have between them the electrical phase shift ϕ. The control device and the control method associated therewith will be explained in more detail below.

[0023] En référence aux Figures 2 à 4, on décrira un mouvement horloger électromécanique incorporant une variante particulière du moteur électrique selon le mode principal de l'invention. Le mouvement horloger 2 comprend un moteur électrique 4 formé par un stator 6 et un rotor 8. Le stator comprend deux bobines plates B1 et B2 ayant chacune un axe central 12 qui est parallèle à l'axe de rotation 14 du rotor. 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. Referring to Figures 2 to 4, there will be described an electromechanical watch movement incorporating a particular variant of the electric motor according to the main mode of the invention. The watch movement 2 comprises an electric motor 4 formed by a stator 6 and a rotor 8. The stator comprises two flat coils B1 and B2 each having a central axis 12 which is parallel to the axis of rotation 14 of the rotor. The coils shown have the shape of a flat disc. However, other external profiles than a circular profile can be envisaged, in particular an ovoid or trapezoidal profile.

[0024] Le rotor 8 comprend un arbre central 16, deux tôles à haute perméabilité magnétique 18 et 20 en forme de disque (aussi nommées 'tôles magnétiques') qui sont montées sur l'arbre central et une pluralité d'aimants ou de parties aimantées 22,23 qui sont polarisés axialement et agencés fixement sur la tôle magnétique 18 de manière à être situé(e)s entre les deux tôles magnétiques. Dans cette variante, 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 petit volume latéral à sa périphérie. Dans une autre variante avantageuse (voir Fig.1), les aimants sont portés à parts égales par les deux tôles magnétiques. Dans ce cas, les aimants sont alignés axialement par paire d'aimants ayant une même polarité de manière à engendrer entre eux un flux magnétique sensiblement axial. Dans la variante représentée, les polarités des aimants agencés sur une même tôle sont alternées, ce qui distingue les aimants 22 des aimants 23. Dans cette variante, il est prévu six aimants sur la tôle magnétique 18, soit trois paires d'aimants adjacents présentant des polarités opposées (voir Fig.3). Les aimants sont agencés circulairement et régulièrement sur la tôle magnétique 18 de sorte à définir un pas polaire de 120°. D'autres nombres d'aimants et donc d'autres pas polaires sont prévus dans des variantes, comme ceci sera décrit par la suite. The rotor 8 comprises a central shaft 16, two sheets with high magnetic permeability 18 and 20 in the form of a disc (also called 'magnetic sheets') which are mounted on the central shaft and a plurality of magnets or parts magnetized 22,23 which are axially polarized and fixedly arranged on the magnetic sheet 18 so as to be located between the two magnetic sheets. In this variant, the upper magnetic sheet 20 only serves as a closing plate for the field lines of the magnetic flux generated by the magnets. The two magnetic sheets together form a shielding structure serving to substantially confine the magnetic fluxes of the magnets in the volume defined by the rotor and a small lateral volume at its periphery. In another advantageous variant (see Fig. 1), the magnets are carried in equal parts by the two magnetic sheets. In this case, the magnets are axially aligned by pair of magnets having the same polarity so as to generate between them a substantially axial magnetic flux. In the variant shown, the polarities of the magnets arranged on the same sheet are alternated, which distinguishes the magnets 22 from the magnets 23. In this variant, six magnets are provided on the magnetic sheet 18, ie three pairs of adjacent magnets having opposite polarities (see Fig. 3). The magnets are arranged circularly and regularly on the magnetic sheet 18 so as to define a polar pitch of 120 °. Other numbers of magnets and therefore other polar steps are provided in variants, as will be described later.

[0025] On remarquera que les aimants peuvent être formés par 2N aimants bipolaires distincts qui présentent chacun une polarisation axiale et qui sont initialement séparés l'un de l'autre avant leur fixation sur l'une des deux tôles magnétiques ; mais ces aimants peuvent aussi être formés par des parties respectives d'un aimant multipolaire annulaire ayant 2N pôles magnétiques au niveau de sa surface externe qui est opposée à la tôle ferromagnétique à laquelle il est fixé. Dans les deux cas, on a 2N paires de pôles magnétiques avec des polarités alternées Nord - Sud au niveau de la surface externe des aimants bipolaires et de l'aimant multipolaire, N étant un nombre entier supérieur à zéro et de préférence supérieur à un. Note that the magnets can be formed by 2N separate bipolar magnets which each have an axial polarization and which are initially separated from each other before their attachment to one of the two magnetic sheets; but these magnets can also be formed by respective parts of an annular multipolar magnet having 2N magnetic poles at its external surface which is opposite to the ferromagnetic sheet to which it is fixed. In both cases, there are 2N pairs of magnetic poles with alternating North-South polarities at the external surface of the bipolar magnets and the multipolar magnet, N being an integer greater than zero and preferably greater than one.

[0026] Les deux bobines plates B1 et B2 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, en particulier par ses aimants. L'arbre central comprend un pignon 30 dont l'axe central est confondu avec l'axe de rotation 14, ce pignon engrenant avec une roue 32 d'un mécanisme d'affichage analogique du mouvement horloger 2. Le stator est configuré de manière à laisser libre un secteur angulaire 34 de l'espace de révolution 26 dont l'angle d'ouverture α 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 située entre deux plans géométriques 38 et 39 définissant ledit espace de révolution selon l'axe de rotation 14. Ainsi, 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 pour permettre l'entraînement de cette roue. The two flat coils B1 and B2 extend in a general plane 25, located between the two magnetic sheets 18 and 20, at an axial distance from the plurality of magnets. The rotor and the two coils are configured so that these two coils are partially located in a space of revolution 26 which is defined by the rotor between its two magnetic sheets from its central shaft 16 to its periphery 28 and which is left free by this rotor, in particular by its magnets. The central shaft comprises a pinion 30, the central axis of which coincides with the axis of rotation 14, this pinion meshing with a wheel 32 of an analog display mechanism of the watch movement 2. The stator is configured so as to leave free an angular sector 34 of the space of revolution 26 whose opening angle α is selected to allow radial penetration of the wheel 32 in the space of revolution up to the central shaft 16 while remaining in this angular sector. Remarkably, the pinion 30 is arranged between the two magnetic sheets 18 and 20 and has at least one part located between two geometric planes 38 and 39 defining said space of revolution along the axis of rotation 14. Thus, the wheel 32 is partially arranged between the two magnetic sheets, in said angular sector of the space of revolution, so as to mesh with the pinion 30 to allow the drive of this wheel.

[0027] 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. A titre d'exemple, le plateau de la roue 32 présente un moyeu et une jante reliés par quelques rayons. 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. 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, et réciproquement. En effet, dans le cas contraire, des pertes par frottement seraient générées au niveau des paliers dans lesquels pivote la roue 32 et le rotor 8. L'axe sera par exemple réalisé avec un alliage cuivre-béryllium ou en matière plastique. Preferably, the wheel 32 is configured and / or made of a specific material to reduce or even eliminate energy losses by eddy current. By way of example, the plate of the wheel 32 has a hub and a rim connected by a few spokes. In an advantageous variant, the material forming the plate is a metal alloy of the Inconel <®> type which has a resistivity much higher than that of brass. To completely eliminate the losses in question, the plate can be made of a synthetic material, for example polyoxymethylene ('POM'). In general, magnetic material for the wheel tray will be avoided. The same applies to the axis of the wheel 32, this in order to prevent the rotor from exerting a force of attraction on this axis, and vice versa. In fact, otherwise, friction losses would be generated at the bearings in which the wheel 32 and the rotor 8 pivot. The axle will for example be made with a copper-beryllium alloy or made of plastic.

[0028] Selon une variante avantageuse, la roue 32 s'étend dans le plan général 25 des deux bobines B1 et B2 avec son axe 42 agencé à la périphérie du rotor et le pignon 30 est agencé au niveau de ce plan général. En particulier, l'angle d'ouverture α du secteur angulaire 34 prévu pour cette roue est supérieur à 120°. De préférence, cet angle est supérieur à 130°. Dans cette dernière variante préférée, les deux bobines sont ainsi agencées dans un même plan général, perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor, de manière à occuper un secteur angulaire, relativement à cet axe de rotation, qui est inférieur à 230°. According to an advantageous variant, the wheel 32 extends in the general plane 25 of the two coils B1 and B2 with its axis 42 arranged at the periphery of the rotor and the pinion 30 is arranged at this general plane. In particular, the opening angle α of the angular sector 34 provided for this wheel is greater than 120 °. Preferably, this angle is greater than 130 °. In this latter preferred variant, the two coils are thus arranged in the same general plane, perpendicular to the axis of rotation of the rotor, so as to occupy an angular sector, relative to this axis of rotation, which is less than 230 °.

[0029] Selon une variante avantageuse, la roue 32 et les deux bobines B1 et B2 présentent des dimensions telles que les zones angulaires entre elles présentent un angle au centre inférieur à 10°, pour permettre d'agencer des bobines avec de relativement grands diamètres. According to an advantageous variant, the wheel 32 and the two coils B1 and B2 have dimensions such that the angular zones between them have an angle at the center less than 10 °, to allow the arrangement of coils with relatively large diameters .

[0030] L'angle géométrique β défini entre les deux axes 12 des deux bobines B1 et B2 et l'axe de rotation 14 est égal à 104° dans une variante spécifique permettant d'optimiser le rapport de réduction entre le pignon 30 et la roue 32 tout en ayant une tension induite dans les bobines qui présente une amplitude suffisante pour pouvoir entraîner efficacement le moteur électrique avec une relativement faible consommation d'énergie électrique. Avec un pas polaire de 120° pour le rotor, le déphasage électrique ϕ entre les deux signaux de tension induite générés respectivement dans les deux bobines B1, B2 est égal à 48°, soit 360°/120° multiplié par 120°-104°. Dans une variante avantageuse, le déphasage électrique ϕ a une valeur entre dix et nonante degrés inclus (10° ≤ ϕ ≤ 90°). Dans une variante préférée, le déphasage électrique ϕ a une valeur entre trente et soixante-cinq degrés (30° < ϕ < 65°). The geometric angle β defined between the two axes 12 of the two coils B1 and B2 and the axis of rotation 14 is equal to 104 ° in a specific variant making it possible to optimize the reduction ratio between the pinion 30 and the wheel 32 while having an induced voltage in the coils which has a sufficient amplitude to be able to drive the electric motor efficiently with a relatively low consumption of electric energy. With a polar pitch of 120 ° for the rotor, the electrical phase shift ϕ between the two induced voltage signals generated respectively in the two coils B1, B2 is equal to 48 °, i.e. 360 ° / 120 ° multiplied by 120 ° -104 ° . In an advantageous variant, the electrical phase shift ϕ has a value between ten and ninety degrees inclusive (10 ° ≤ ϕ ≤ 90 °). In a preferred variant, the electrical phase shift ϕ has a value between thirty and sixty-five degrees (30 ° <ϕ <65 °).

[0031] A la Figure 5 sont représentées schématiquement, sous forme de tableau, trois variantes particulières du mode de réalisation principal de l'invention. Ces trois variantes ont en commun un déphasage électrique ϕ égal à 60° entre les deux bobines du moteur électrique, c'est-à-dire entre leurs signaux de tension induite qui sont représentés dans la dernière colonne du tableau. La première variante comprend un rotor 3a ayant deux paires d'aimants avec des polarités alternées (représentés par des disques hachurés) et agencés régulièrement sur un disque ferromagnétique formant une tôle magnétique du rotor. Le déphasage géométrique entre la bobine B2 et l'aimant le plus proche est calculé alors que la bobine B1 est alignée sur un des aimants. On observe que la relation mathématique entre le déphasage électrique et le déphasage géométrique susmentionné est donné par (360°/ pas polaire) x déphasage géométrique. La deuxième variante comprend, comme dans la variante décrite aux Figures 2 à 4, un rotor 3b ayant trois paires d'aimants, avec des polarités alternées, qui sont agencés sur un disque ferromagnétique. La troisième variante comprend un rotor 3c ayant quatre paires d'aimants, avec des polarités alternées, qui sont agencés régulièrement sur un disque ferromagnétique. In Figure 5 are shown schematically, in table form, three particular variants of the main embodiment of the invention. These three variants have in common an electrical phase shift ϕ equal to 60 ° between the two coils of the electric motor, that is to say between their induced voltage signals which are represented in the last column of the table. The first variant comprises a rotor 3a having two pairs of magnets with alternating polarities (represented by hatched discs) and regularly arranged on a ferromagnetic disc forming a magnetic sheet of the rotor. The geometric phase difference between the coil B2 and the nearest magnet is calculated while the coil B1 is aligned with one of the magnets. We observe that the mathematical relationship between the electrical phase shift and the aforementioned geometric phase shift is given by (360 ° / polar step) x geometric phase shift. The second variant comprises, as in the variant described in Figures 2 to 4, a rotor 3b having three pairs of magnets, with alternating polarities, which are arranged on a ferromagnetic disc. The third variant comprises a rotor 3c having four pairs of magnets, with alternating polarities, which are arranged regularly on a ferromagnetic disc.

[0032] Le moteur électrique de chacune des trois variantes comprend avantageusement deux disques magnétiques munis d'aimants à polarisation axiale, c'est-à-dire un agencement similaire à celui de la variante représentée à la Figure 1. On observe que, pour un déphasage électrique ϕ égal à 60°, la deuxième variante présente un avantage au niveau du secteur angulaire laissé libre dans le plan des deux bobines, notamment pour l'agencement d'une roue comme exposé précédemment. En effet, dans cette deuxième variante, l'angle au centre entre les bobines B1 et B2 est égal à 100°, alors qu'il est égal à 120° dans les deux autres variantes. The electric motor of each of the three variants advantageously comprises two magnetic disks provided with magnets with axial polarization, that is to say an arrangement similar to that of the variant shown in Figure 1. It is observed that, for an electrical phase shift ϕ equal to 60 °, the second variant has an advantage in terms of the angular sector left free in the plane of the two coils, in particular for the arrangement of a wheel as explained above. Indeed, in this second variant, the angle at the center between the coils B1 and B2 is equal to 100 °, while it is equal to 120 ° in the other two variants.

[0033] En référence aux Figures 6 à 8B, on décrira ci-après une variante de réalisation du dispositif de commande du moteur électrique selon le mode de réalisation principal, ainsi que son fonctionnement selon un procédé de commande du moteur électrique implémenté dans le dispositif de commande. Referring to Figures 6 to 8B, there will be described below an alternative embodiment of the electric motor control device according to the main embodiment, as well as its operation according to an electric motor control method implemented in the device control.

[0034] La Figure 6 représente le circuit électrique du dispositif de commande 52 qui gère l'alimentation électrique des bobines B1 et B2 pour faire fonctionner le moteur électrique, plus particulièrement pour l'application d'impulsions de tension motrices 58a et 58b aux deux bobines (Fig.7). Ce dispositif de commande est relié à une source d'alimentation délivrant une tension d'alimentation VSupet également à une tension de référence VRefqui est dérivée de la tension d'alimentation et qui a une valeur intermédiaire entre la masse 54 et la tension d'alimentation, en particulier une valeur égale à la moitié de cette tension d'alimentation. L'homme du métier connaît divers circuits électriques permettant de générer une telle tension de référence. Figure 6 shows the electrical circuit of the control device 52 which manages the electrical supply of the coils B1 and B2 to operate the electric motor, more particularly for the application of driving voltage pulses 58a and 58b to both coils (Fig. 7). This control device is connected to a power source supplying a supply voltage VSupet also to a reference voltage VRef which is derived from the supply voltage and which has a value intermediate between earth 54 and the supply voltage , in particular a value equal to half of this supply voltage. Those skilled in the art know various electrical circuits making it possible to generate such a reference voltage.

[0035] Le dispositif de commande comprend quatre interrupteurs S1,S2,S3 et S4 agencés dans une configuration en pont H relativement aux deux bobines B1 et B2, de manière à permettre une inversion du signe de la tension d'alimentation appliquée au travers des deux bobines dans une configuration en série et ainsi permettre d'appliquer des impulsions de tension positives et négatives. On notera que, dans une variante, il est prévu d'appliquer que des impulsions de tension positives, de sorte que l'interrupteur S4 peut être alors omis (l'interrupteur S1 restant utile pour démarrer le moteur électrique, comme indiqué ci-après). The control device comprises four switches S1, S2, S3 and S4 arranged in an H-bridge configuration relative to the two coils B1 and B2, so as to allow an inversion of the sign of the supply voltage applied across the two coils in a series configuration and thus allow to apply positive and negative voltage pulses. It will be noted that, in a variant, provision is made to apply only positive voltage pulses, so that the switch S4 can then be omitted (the switch S1 remaining useful for starting the electric motor, as indicated below ).

[0036] Par 'interrupteur fermé', on comprend un interrupteur mis dans un état passant de sorte qu'un courant électrique peut le traverser. Ainsi, par 'interrupteur ouvert', on comprend un interrupteur dans un état non passant de sorte qu'aucun courant utile ne peut le traverser. Un interrupteur ouvert isole deux éléments qui sont agencés de part et d'autre de cet interrupteur. By 'closed switch' is understood to mean a switch put in a passing state so that an electric current can pass through it. Thus, by 'open switch' is understood a switch in a non-conducting state so that no useful current can pass through it. An open switch isolates two elements which are arranged on either side of this switch.

[0037] Le dispositif de commande 52 comprend en outre au moins un interrupteur S5 agencé de manière à permettre d'alimenter séparément et sélectivement la première phase et la seconde phase, c'est-à-dire la première bobine B1 et la deuxième bobine B2 dans le mode de réalisation principal. Le circuit de commande est agencé pour pouvoir, lors d'une phase de démarrage du moteur électrique, alimenter premièrement une des première et seconde phases pour positionner le rotor puis l'autre de ces première et seconde phases pour mettre en rotation le rotor dans le sens voulu. Par exemple, dans la variante décrite, on ferme premièrement les interrupteurs S2 et S5 alors que les interrupteurs S1 et S4 sont ouverts et on alimente ainsi seulement la bobine B2, avec une tension positive, pour la mettre en regard d'un aimant du rotor. De préférence, la bobine B1 est mise en court-circuit en fermant les interrupteurs S3 et S6 pour amortir un mouvement d'oscillation du rotor et accélérer son positionnement de démarrage. On notera que l'interrupteur S6 est prévu pour un circuit de détection qui sera décrit par la suite. Ensuite, les interrupteurs S2 et S3 sont ouverts et l'interrupteur S1 est fermé (idem pour l'interrupteur S6 pour le cas où il ne serait pas déjà fermé), de sorte qu'on alimente alors seulement la bobine B1 avec une tension négative. Ceci permet de fournir une impulsion de démarrage de durée relativement longue et d'obtenir un bon couplage entre la bobine B1 et des aimants du rotor, de sorte que ce rotor peut être mis en rotation, avec un sens de rotation prédéterminé, à une vitesse suffisante pour permettre ensuite d'entretenir la rotation par des impulsions motrices. On a donc une phase de démarrage qui est suivie par une phase d'entretien de la rotation. The control device 52 further comprises at least one switch S5 arranged so as to enable the first phase and the second phase to be supplied separately and selectively, that is to say the first coil B1 and the second coil B2 in the main embodiment. The control circuit is arranged to be able, during a starting phase of the electric motor, to supply firstly one of the first and second phases to position the rotor then the other of these first and second phases to rotate the rotor in the wanted meaning. For example, in the variant described, the switches S2 and S5 are first closed while the switches S1 and S4 are open and only the coil B2, with a positive voltage, is supplied to bring it in front of a rotor magnet. . Preferably, the coil B1 is short-circuited by closing the switches S3 and S6 to dampen an oscillating movement of the rotor and accelerate its starting positioning. It will be noted that the switch S6 is provided for a detection circuit which will be described later. Then, the switches S2 and S3 are open and the switch S1 is closed (ditto for the switch S6 if it is not already closed), so that only the coil B1 is supplied with a negative voltage. . This makes it possible to provide a starting pulse of relatively long duration and to obtain a good coupling between the coil B1 and the magnets of the rotor, so that this rotor can be rotated, with a predetermined direction of rotation, at a speed sufficient to then allow the rotation to be maintained by motor impulses. There is therefore a start-up phase which is followed by a rotation maintenance phase.

[0038] Le dispositif de commande 52 comprend encore un circuit de détection comprenant : <tb>–<SEP>un interrupteur S6 permettant momentanément d'isoler électriquement la bobine B1 de la bobine B2 pour permettre la détection d'instants de croisement TCdes deux signaux de tension induite UB1et UB2qui sont générés respectivement dans les deux bobines lorsque le rotor tourne ; <tb>–<SEP>un comparateur C1 dont les deux entrées sont reliées respectivement à une première borne de la bobine B1, laquelle fournit le premier signal de tension induite UB1, et à une première borne de la bobine B2, laquelle fournit le deuxième signal de tension induite UB2.The control device 52 also comprises a detection circuit comprising: <tb> - <SEP> a switch S6 momentarily making it possible to electrically isolate the coil B1 from the coil B2 to allow the detection of crossing moments TC of the two induced voltage signals UB1 and UB2 which are generated respectively in the two coils when the rotor turns; <tb> - <SEP> a comparator C1 whose two inputs are respectively connected to a first terminal of the coil B1, which supplies the first induced voltage signal UB1, and to a first terminal of the coil B2, which supplies the second induced voltage signal UB2.

[0039] Le dispositif de commande est agencé de sorte que, lors de phases de détection des instants de croisement TCpar le circuit de détection, les deux secondes bornes correspondantes des deux bobines sont momentanément reliées via deux interrupteurs respectifs S7 et S8 à une tension de référence VRef. Le comparateur C1 fournit en sortie un signal SDIFà un circuit logique 56 du dispositif de commande. Ce circuit logique sert notamment à la gestion temporelle des ouvertures et fermetures des divers interrupteurs du dispositif de commande. Les deux tensions induites et le signal SDIFsont représentés à la Figure 8A pour un fonctionnement normal du moteur électrique dans le sens de rotation prévu. On notera que le circuit de détection proposé ici constitue une variante de réalisation nullement limitative, d'autres circuits pouvant être prévu par l'homme du métier à cet effet. Ce qui est important dans le cadre de la présente invention, c'est de pouvoir détecter des instants de croisement TCdes deux signaux de tension induite UB1, UB2qui sont déphasés l'un relativement à l'autre grâce à l'agencement des deux bobines et des aimants du rotor selon l'invention. De plus, on cherche à réduire la consommation électrique autant que faire se peut. La configuration du circuit de détection proposé permet d'atteindre ce but en n'utilisant qu'un simple comparateur de tension analogique et quelques interrupteurs. The control device is arranged so that, during phases of detection of the crossing instants TC by the detection circuit, the two corresponding second terminals of the two coils are momentarily connected via two respective switches S7 and S8 at a voltage of VRef reference. The comparator C1 outputs an SDIF signal to a logic circuit 56 of the control device. This logic circuit is used in particular for the time management of the openings and closings of the various switches of the control device. The two induced voltages and the SDIF signal are shown in Figure 8A for normal operation of the electric motor in the direction of rotation provided. It will be noted that the detection circuit proposed here constitutes a variant which is in no way limitative, other circuits being able to be provided by a person skilled in the art for this purpose. What is important in the context of the present invention is to be able to detect crossing times TC of the two induced voltage signals UB1, UB2 which are phase shifted relative to each other thanks to the arrangement of the two coils and rotor magnets according to the invention. In addition, we seek to reduce power consumption as much as possible. The configuration of the proposed detection circuit achieves this goal by using only a simple analog voltage comparator and a few switches.

[0040] Le circuit de commande 52 comprend en outre un comparateur C2 dont les deux entrées sont reliées aux deux bornes de la bobine B2. Ce comparateur C2 fournit en sortie un signal PB2indiquant le signe du signal de tension induite UB2. Comme montré aux Figures 8A et 8B, le signal PB2et le signal SDIF, fourni par le circuit de détection d'instants de croisement, permettent de détecter le sens de rotation du rotor. A la Figure 8A, correspondant au sens de rotation prévu, les flancs montants du signal SDIFinterviennent alors que le signal PB2est dans son état logique '1' et les flancs descendants du signal SDIFinterviennent alors que le signal PB2est dans son état logique '0'. A la Figure 8B, correspondant à une rotation dans le sens contraire au sens prévu, les flancs montants du signal SDIFinterviennent alors que le signal PB2est dans l'état logique '0' et les flancs descendants du signal SDIFinterviennent alors que le signal PB2est dans l'état logique '1'. Si le dispositif de commande détecte que le rotor tourne dans le mauvais sens, il réagira pour inverser le sens de rotation. Le dispositif de commande arrêtera rapidement le rotor, par exemple en court-circuitant au moins une bobine, et il effectuera directement une nouvelle phase de démarrage. The control circuit 52 further comprises a comparator C2, the two inputs of which are connected to the two terminals of the coil B2. This comparator C2 provides at output a signal PB2 indicating the sign of the induced voltage signal UB2. As shown in Figures 8A and 8B, the signal PB2 and the signal SDIF, supplied by the crossing instants detection circuit, make it possible to detect the direction of rotation of the rotor. In FIG. 8A, corresponding to the direction of rotation provided, the rising edges of the SDIF signal occur while the signal PB2 is in its logical state '1' and the falling edges of the SDIF signal occur while the signal PB2 is in its logical state '0'. In FIG. 8B, corresponding to a rotation in the opposite direction to the intended direction, the rising edges of the SDIF signal occur while the signal PB2 is in the logic state “0” and the falling edges of the SDIF signal occur while the signal PB2 is in the 'logical state' 1 '. If the controller detects that the rotor is turning in the wrong direction, it will react to reverse the direction of rotation. The control device will quickly stop the rotor, for example by shorting at least one coil, and it will directly carry out a new start-up phase.

[0041] La Figure 7 montre la génération des impulsions de tension motrices au cours de la phase d'entretien de la rotation du rotor pour une variante préférée. Pour appliquer au moteur une impulsion motrice 58a avec une tension positive, le dispositif de commande 52 ferme, directement après une détection d'un instant de croisement TCengendrant un flanc montant dans le signal SDIF, les interrupteurs S2, S3, S6 et il ouvre tous les autres interrupteurs. Pour appliquer au moteur une impulsion motrice 58b avec une tension négative, le dispositif de commande 52 ferme, directement après une détection d'un instant de croisement TCengendrant un flanc descendant dans le signal SDIF, les interrupteurs S1, S4, S6 et il ouvre tous les autres interrupteurs. Ainsi, lors de l'application des impulsions motrices, les deux bobines B1 et B2 sont agencées en série. Dans cette configuration, aux bornes externes des deux bobines en série apparaît une tension induite totale UTotqui est la somme des deux tensions induites UB1et UB2. Figure 7 shows the generation of the driving voltage pulses during the maintenance phase of the rotation of the rotor for a preferred variant. To apply to the motor a driving pulse 58a with a positive voltage, the control device 52 closes, directly after a detection of a crossing instant TC generating a rising edge in the signal SDIF, the switches S2, S3, S6 and it opens all the other switches. To apply a driving pulse 58b with a negative voltage to the motor, the control device 52 closes, directly after detection of a crossing instant TC generating a falling edge in the signal SDIF, the switches S1, S4, S6 and it opens all the other switches. Thus, during the application of the driving pulses, the two coils B1 and B2 are arranged in series. In this configuration, at the external terminals of the two coils in series there appears a total induced voltage UTot which is the sum of the two induced voltages UB1 and UB2.

[0042] Dans la variante préférée, les instants de déclenchement des impulsions électriques motrices interviennent directement après des détections d'instants de croisement correspondants, aucun moyen de temporisation n'étant prévu pour générer ces impulsions électriques motrices suite aux détections des instants de croisement correspondants. Un tel procédé de commande est avantageux car il permet d'appliquer les impulsions motrices dans des zones temporelles proches des maximas, en valeurs absolues, de la tension induite totale UTot, ce qui permet un bon couplage électromagnétique entre les aimants du rotor et les bobines et également de réduire les pertes d'énergie électrique par dissipation. On observe en effet que, pour deux signaux de tension induites UB1et UB2ayant tous deux une forme sinusoïdale avec une même amplitude, les instants de croisement TCde ces deux signaux correspondent aux maximas absolus de la tension induite totale UTotqui est générée entre les deux bornes externes des deux bobines en série. Ainsi, en détectant les instants de croisement via le circuit de détection et en reliant en série les deux bobines au moins lors de l'application des impulsions de tension, on profite pleinement de l'observation susmentionnée, de sorte que le rotor peut être entraîné de manière efficace et sûre. On remarquera que la robustesse du procédé de commande décrit ici provient du fait que chaque impulsion motrice est engendrée sans temporisation après la détection d'un instant de croisement correspondant. Ainsi des variations de vitesse de rotation du rotor, notamment en cas de chocs ou dans le cadre du procédé de commande prévu, n'auront pas d'influences néfastes sur l'entraînement de ce rotor, en particulier sur l'efficacité du couplage électromagnétique pour l'entraîner et sur la consommation électrique du moteur. In the preferred variant, the instants of triggering of the electric driving pulses intervene directly after detections of corresponding crossing instants, no time-delay means being provided for generating these electric driving pulses following the detections of the corresponding crossing instants . Such a control method is advantageous because it makes it possible to apply the driving pulses in time zones close to the maxima, in absolute values, of the total induced voltage UTot, which allows good electromagnetic coupling between the magnets of the rotor and the coils. and also to reduce losses of electrical energy by dissipation. It is observed in fact that, for two induced voltage signals UB1 and UB2 both having a sinusoidal shape with the same amplitude, the instants of crossing TCof these two signals correspond to the absolute maxima of the total induced voltage UTot which is generated between the two external terminals of the two coils in series. Thus, by detecting the moments of crossing via the detection circuit and by connecting the two coils in series at least during the application of the voltage pulses, one takes full advantage of the above-mentioned observation, so that the rotor can be driven effectively and safely. It will be noted that the robustness of the control method described here stems from the fact that each driving pulse is generated without delay after the detection of a corresponding crossing instant. Thus variations in the speed of rotation of the rotor, in particular in the event of shocks or within the framework of the planned control process, will not have any harmful influences on the drive of this rotor, in particular on the efficiency of the electromagnetic coupling. to drive it and on the power consumption of the motor.

[0043] Dans une variante avantageuse, la tension d'alimentation VSup, qui est appliquée lors de l'application des impulsions motrices au travers des deux bobines agencées en série, est prévue supérieure à la valeur maximale de la tension induite totale UTotet inférieure à cent cinquante pourcent (150%) de cette valeur maximale lorsque le rotor tourne avec une vitesse angulaire nominale. On réduit ainsi les pertes par dissipation d'énergie électrique. On notera que, pour fournir suffisamment d'énergie au rotor, on peut ajuster la durée des impulsions motrices et/ou leur fréquence. On notera encore que la valeur de la tension d'alimentation VSuppeut être momentanément sélectionnée au-dessus de la plage de valeur susmentionnée quand on a besoin de puissance pour lutter contre des perturbations extérieures (par exemple dues à un champ magnétique ou des contraintes mécaniques). Finalement, dans une variante particulière, le dispositif de commande est agencé de manière à permettre d'agencer momentanément les deux bobines B1 et B2 en parallèle pour pouvoir fournir, notamment lors de perturbations extérieures, plus de courant au cours d'impulsions motrices et ainsi appliquer un plus grand moment de force au rotor. In an advantageous variant, the supply voltage VSup, which is applied during the application of the driving pulses through the two coils arranged in series, is provided greater than the maximum value of the total induced voltage UTotet less than one hundred and fifty percent (150%) of this maximum value when the rotor rotates with a nominal angular speed. This reduces losses by dissipation of electrical energy. It will be noted that, in order to supply sufficient energy to the rotor, the duration of the driving pulses and / or their frequency can be adjusted. It will also be noted that the value of the supply voltage VS can be momentarily selected above the above-mentioned value range when power is required to combat external disturbances (for example due to a magnetic field or mechanical stresses) . Finally, in a particular variant, the control device is arranged so as to allow the two coils B1 and B2 to be temporarily arranged in parallel in order to be able to supply, in particular during external disturbances, more current during driving pulses and thus apply greater force to the rotor.

Claims

1. Electric motor with continuous rotation (1; 4) comprising a rotor (3; 8) provided with permanent magnets (3b; 22,23) and a stator formed by coils (B1, B2) magnetically coupled to the permanent magnets; characterized in that the permanent magnets and the coils are arranged in such a way that the coils define, relatively to the induced voltage generated in each of them when the rotor is rotated, essentially a first phase and a second phase, so that two induced voltage signals generated respectively in any two coils among said coils are either in phase or have substantially an electrical phase shift ϕ which corresponds to the electrical phase shift between the first phase and the second phase, this electrical phase shift having a value between five and ninety degrees included (5 ° ≤ ϕ ≤ 90 °); in that the electric motor comprises a control device (52) comprising a detection circuit (C1) of crossing instants (TC) to which a first induced voltage signal (UB1), generated by the rotor rotating in a coil or coils belonging to the first phase, has a value substantially equal to that of a second induced voltage signal (UB2) generated by the rotor rotating in a coil or coils belonging to the second phase, the first and second voltage signals induced thus presenting between them said electrical phase shift; and in that the control device (52) is arranged so as to be able to generate electric driving pulses (58a, 58b), for driving the rotor in rotation, which are respectively triggered at triggering instants determined by crossing instants respective, the control device being arranged so that said electric driving pulses can be applied to a set of coils formed by at least one coil of the first phase and at least one coil of the second phase which are arranged in series at least during of the application of electric motor impulses.

2. Electric motor according to claim 1, characterized in that the electric phase shift ϕ has a value between ten and ninety degrees inclusive (10 ° ≤ ϕ ≤ 90 °).

3. Electric motor according to claim 1, characterized in that the electric phase shift ϕ has a value between thirty and sixty-five degrees (30 ° <ϕ <65 °).

4. Electric motor according to any one of the preceding claims, characterized in that the control device (52) comprises at least one switch (S6) momentarily making it possible to electrically isolate the coil or the coils generating said first voltage signal induced from the coil or coils generating said second induced voltage signal to allow detection of said crossing instants by the detection circuit; in that the detection circuit comprises a comparator (C1), the two inputs of which are respectively connected to a first terminal of the coil (s) generating said first induced voltage signal (UB1) and to a first terminal of the or coils generating said second induced voltage signal (UB2); and in that the control device is arranged so that, during detection phases of said crossing instants, the two corresponding second terminals are momentarily connected via two respective switches (S7, S8) to a reference voltage (VRef).

5. Electric motor according to any one of the preceding claims, characterized in that the control device (52) is arranged so that said instants of triggering of said electrical driving pulses (58a, 58b) occur directly after detection of crossing instants corresponding (TC), no delay means being provided to generate these electric driving pulses following the detections of the corresponding crossing instants.

6. Electric motor according to any one of the preceding claims, characterized in that the control circuit (52) further comprises a comparator (C2), the two inputs of which are connected to two terminals of a coil (B2) or of a set of coils belonging to one of the first and second phases, so as to allow the direction of rotation of the rotor to be detected in association with the crossing instants detection circuit.

7. Electric motor according to any one of the preceding claims, characterized in that the supply voltage (VSup) applied, during the application of said electric drive pulses (58a, 58b), through said at least one coil (B1 ) of the first phase and of said at least one coil (B2) of the second phase, which are then arranged in series, is provided greater than the maximum value of the sum of their induced voltages and less than one hundred and fifty percent (150% ) of this maximum value when the rotor turns with a nominal angular speed.

8. Electric motor according to any one of the preceding claims, characterized in that the control circuit (52) further comprises at least one switch (S5) arranged so as to allow to feed separately and selectively at least one coil (B1) of the first phase and at least one coil (B2) of the second phase, the control circuit being arranged to be able, during a phase of starting the electric motor, to supply firstly one of the first and second phases to position the rotor then the other of these first and second phases for rotating the rotor in the desired direction.

9. Electric motor according to any one of the preceding claims, characterized in that the stator is formed by only two flat coils (B1, B2) which respectively constitute the first and second phases, the permanent magnets of the rotor having alternating axial polarization.

10. Watch movement (2) comprising an electric motor (4) according to claim 9, characterized in that the two coils (B1, B2) are arranged in the same general plane, perpendicular to the axis of rotation (14) of the rotor, so as to occupy an angular sector, relative to the axis of rotation of the rotor, which is less than 230 °, to allow the arrangement in this general plane of a wheel (32) for transmitting the rotational movement rotor (8), the rotor comprising for this purpose a pinion (30) arranged at said general plane and the central axis of which coincides with the axis of rotation of the rotor.