EP0568751B1

EP0568751B1 - Dispositif d'entraînement pour pièces d'horlogerie

Info

Publication number: EP0568751B1
Application number: EP92810324A
Authority: EP
Inventors: Mai Xuan Tu; Michel Schwab
Original assignee: Detra SA
Current assignee: Detra SA
Priority date: 1992-05-04
Filing date: 1992-05-04
Publication date: 1995-04-05
Anticipated expiration: 2012-05-04
Also published as: EP0568751A1; US5400303A; DE69201951D1; DE69201951T2

Description

La présente invention concerne un dispositif d'entraînement pour pièces d'horlogerie permettant de faire tourner les aiguilles d'affichage dans les deux directions.
L'utilisation d'un entraînement bidirectionnel est intéressante dans le cas d'une mise à l'heure électronique de la montre, car elle permet le choix du trajet de correction le plus court.
L'entraînement bidirectionnel des aiguilles d'une montre à l'aide d'un moteur pas à pas est connu. Le brevet USA N° 4 112 671 décrit un moteur pas à pas monophasé à deux sens de rotation. La commande de la rotation dans un sens ou dans l'autre se fait à l'aide d'un circuit électronique qui délivre des impulsions de formes différentes. L'inconvénient majeur de ce mode d'entraînement réside dans l'étroitesse de la plage de fonctionnement en tension du moteur. Lorsqu'on s'écarte de la tension nominale du moteur, les pas ne sont plus assurés, surtout pour le fonctionnement dans le sens opposé du sens de rotation normal de l'aiguille d'une montre.
La demande de brevet français N° 79 222 76 décrit un moteur pas à pas biphasé comportant un rotor bipolaire et deux bobines disposées obliquement par rapport à un axe de symétrie, afin de soumettre au rotor des champs magnétiques déphasés dans l'espace. Si ce moteur offre un fonctionnement sûr dans les deux sens de rotation, il possède par contre un rendement relativement faible. Le rendement d'un micromoteur de montre dépend, d'une part, de son volume de bobine, généralement faible à cause des impératifs de construction, et d'autre part, du flux créé par l'aimant et couplé avec la bobine. La disposition des pièces polaires dans ce moteur implique une surface de passage du flux de l'aimant limitée à l'épaisseur du stator et sur un secteur d'environ 120° (figure 1, pièces polaires 1a et 1b), ce qui présente une réduction d'environ 120°/180°, soit 2/3 par rapport au flux couplé dans un moteur monophasé de même dimension. De ce fait, ce moteur biphasé présente un rendement plus faible par rapport à un moteur monophasé de même dimension. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en fournissant un dispositif d'entraînement bidirectionnel possédant une large plage de fonctionnement en tension dans les deux directions et un rendement énergétique élevé.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, en se référant, à titre d'exemple, au dessin annexé dans lequel

la figure 1 représente schématiquement une première forme d'exécution du dispositif d'entraînement selon l'invention;
les figures 2 et 3 représentent les détails des moteurs pas à pas de la figure 1;
la figure 4 représente une deuxième forme d'exécution du dispositif selon l'invention;
la figure 5 représente les détails du rotor des moteurs des figures 2, 3 et 4;
la figure 6 représente les lois de couple statorique des moteurs utilisés dans le dispositif d'entraînement selon l'invention;
les figures 7 et 8 représentent les impulsions de tension d'alimentation.

La figure 1 représente schématiquement une première forme d'exécution du dispositif d'entraînement selon l'invention. Dans cette figure, les moteurs pas à pas 1 et 2 engrènent le mobile 3. Ces moteurs sont agencés de façon à ce qu'au repos, en l'absence des courants dans les bobines 10 et 20, aucun couple ne s'exerce sur les rotors 11 et 21. Pour ce faire, la denture des pignons 12 et 22 montés sur les rotors 11 et 21 est orientée d'un angle α par rapport à l'axe magnétique des aimants de rotor, comme l'illustre la figure 5. Cet angle d'orientation α dépend du nombre de dents des pignons et du mobile 3, ainsi que de la position relative des 2 rotors. Les positions angulaires des rotors au repos sont de ce fait déterminées uniquement par les encoches de positionnement 13a et 13b, respectivement 23a et 23b se trouvant sur le stator des moteurs 1 et 2, comme illustré par les figures 2 et 3. Les axes passant par les encoches de positionnement forment avec l'axe horizontal du flux mutuel entre l'aimant et la bobine les angles β₁ et β₂. Les positions asymétriques des aimants au repos donnent un sens de rotation préférentiel à chaque moteur. Dans l'exemple illustré par les figures 2 et 3, le sens de rotation préférentiel du moteur 1 est le sens horaire et celui du moteur 2 est antihoraire. Pour commander la rotation du mobile 3 dans un sens ou dans l'autre, il suffit d'alimenter soit un moteur, soit l'autre.
Il est possible d'augmenter le couple développé au niveau du mobile 3 en alimentant les 2 bobines avec des impulsions décalées dans le temps.
La figure 6 représente le lois de couple statorique des 2 moteurs en fonction de l'angle de rotation ϑ. Dans cette figure, la courbe 60 représente le couple de positionnnement de chaque moteur pris séparément, la courbe 61 représente le couple de positionnement résultant, la courbe 62 le couple mutuel développé par le moteur 1 et la courbe 63 le couple mutuel développé par le moteur 2. Pour passer du point d'équilibre stable S₁ au point S₂, on alimente la bobine 10 qui fournit le couple 62 pour faire avancer le rotor jusqu'au voisinage du point I. A partir de ce moment, on interrompt l'alimentation de la bobine 10 et on alimente la bobine 20, étant donné que le couple 63 est supérieur ou égal au couple 62 à partir de cette position.
La figure 7 représente les impulsions de tension au bornes des bobines 10 et 20 en fonction du temps.
Pour faire tourner les moteurs dans le sens opposé, il suffit d'inverser l'ordre d'alimentation des bobines 10 et 20 comme illustré par la figure 8.
La figure 4 représente une deuxième forme d'exécution du dispositif d'entraînement selon l'invention. Dans cette forme d'exécution, les moteurs 1 et 2 possèdent une branche commune 40 du circuit magnétique statorique, cette forme d'exécution permettant de réduire l'encombrement total des 2 moteurs. Les essais pratiques ont montré que l'utilisation de cette branche commune ne provoquait par d'interaction néfaste au niveau des flux magnétiques et ne créait pratiquement pas de saturation au niveau du circuit magnétique.

Claims

Dispositif d'entraînement pour pièces d'horlogerie comportant deux moteurs pas à pas monophasés (1, 2) engrenant un même mobile (3), chaque moteur pas à pas étant constitué d'un circuit magnétique statorique, d'une bobine (10, 20) et d'un rotor (11, 21) en aimant permanent, caractérisé par le fait que chacun des moteurs pas à pas est arrangé pour fournir un sens de rotation préférentiel et que les sens de rotation préférentiels des moteurs sont opposés
Dispositif d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moteurs pas à pas possèdent en commun une des branches du circuit magnétique statorique (40).
Moteur pas à pas utilisé dans le dispositif d'entraînement selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la denture du pignon (12, 22) de rotor est orientée par rapport à l'axe magnétique de l'aimant du rotor.