EP2891930B1 - Device for regulating the angular speed of a mobile in a clock movement comprising a magnetic escapement - Google Patents

Device for regulating the angular speed of a mobile in a clock movement comprising a magnetic escapement Download PDF

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EP2891930B1
EP2891930B1 EP14199882.3A EP14199882A EP2891930B1 EP 2891930 B1 EP2891930 B1 EP 2891930B1 EP 14199882 A EP14199882 A EP 14199882A EP 2891930 B1 EP2891930 B1 EP 2891930B1
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EP
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magnetic
resonator
coupling element
annular
path
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EP2891930A3 (en
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Gianni Di Domenico
Pascal Winkler
Jérôme Favre
Jean-Luc Helfer
Baptiste Hinaux
Dominique Léchot
Patrick Ragot
Fanel Piccini
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Original Assignee
Swatch Group Research and Development SA
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Definitions

  • the present invention relates to the field of devices regulating the relative angular velocity between a magnetic structure and a resonator magnetically coupled so as to define an oscillator together.
  • the regulating device of the present invention paces the course of a mechanical clockwork movement. More particularly, the invention relates to magnetic escapements for mechanical watch movements in which there is provided a direct magnetic coupling between a resonator and a magnetic structure. In general, its function is to subject the mobile rotation frequencies of a counter wheel of such a watch movement to the resonance frequency of the resonator.
  • This regulator device thus comprises a resonator, an oscillating portion of which is provided with at least one magnetic coupling element, and a magnetic escapement arranged to control the relative angular velocity between a magnetic structure forming this magnetic escapement and this resonator. It replaces the sprung balance and the classic exhaust mechanism, including the exhaust with a Swiss-type anchor and a toothed escape wheel.
  • the resonator or the magnetic structure is integral in rotation with a mobile driven in rotation with a certain engine torque which maintains oscillation of the resonator.
  • the mobile is incorporated in a cog or more generally a kinematic chain of a mechanism. This oscillation makes it possible to adjust the relative angular velocity between the magnetic structure and the resonator by virtue of the magnetic coupling between them.
  • the devices for regulating the speed of a wheel, also called a rotor, by a magnetic coupling, also called a magnetic coupling, between a resonator and a magnetic wheel have been known for many years in the watchmaking field.
  • a magnetic coupling also called a magnetic coupling
  • Several patents relating to this field have been issued to Horstmann Clifford Magnetics for inventions by CF Clifford.
  • the control devices described in these documents have various disadvantages, in particular anisochronism problem (defined as a non-isochronism, that is to say an absence of isochronism), namely a significant variation of the pulsation ( angular velocity) of the rotor as a function of the engine torque applied to this rotor.
  • anisochronism problem defined as a non-isochronism, that is to say an absence of isochronism
  • the reasons for this anisochronism were included in the context of the
  • FIG. 1 A comparable device is also described in the application US 3,518,464 A .
  • FIG. 1 To the Figure 1 is schematically represented an oscillator forming a magnetic escapement 2 of the type described in the Japanese documents mentioned above, but already optimized by the fact that the magnetic teeth 14 and 16 of the wheel 4 define annular sectors which each extend over a half-period of oscillation and by selecting a coupling element with a round or square end for the resonator, to better allow comparison with an embodiment of the present invention shown in FIG. Figure 5 and objectively demonstrate the benefits of the present invention.
  • the wheel 4 comprises a first series of teeth 14 separated respectively by a first series of holes 15 which together define a first annular track.
  • This wheel further comprises a second series of teeth 16 separated respectively by a second series of holes 17 which together define a second annular track.
  • the teeth 14 and 16 are formed by a magnetic material with high magnetic permeability, in particular a ferromagnetic material.
  • the two sets of teeth are respectively connected by an outer ring 18 and an inner ring 19 formed of the same magnetic material.
  • the two annular tracks are adjacent and delimited by a circle 20 which corresponds to the rest position of the magnet 12, located at its center, of the resonator 6 for any angular position of the wheel 4. that is, at the position where the resonator has minimal elastic deformation energy.
  • the resonator is represented symbolically by a spring 8, corresponding to its elastic deformation capacity defined by an elastic constant, and by an inertia defined by its mass and its structure.
  • the resonator is able to oscillate with a natural frequency in at least one resonance mode where the magnet 12 has a radial oscillation.
  • this schematic representation of the resonator 6 means that, in the context of the present invention, it is not limited to a few particular variants. What is important is that the resonator comprises at least one magnetic coupling element 12 for magnetically coupling this resonator to the magnetic structure of the wheel 4 which is, in the example shown in FIG. Figure 1 , driven in rotation by a motor torque counterclockwise at the angular velocity ⁇ .
  • the magnet 12 is thus located above the wheel 4 and is capable of oscillating radially around a zero position located on the intermediate circle 20.
  • the magnetic teeth 14 and 16 form magnetic interaction zones located alternately on one side and the other of the intermediate circle 20, they define a sinuous magnetic path with a determined angular period P ⁇ , which corresponds to the angular period of each of the first and second annular tracks.
  • P ⁇ angular period
  • the angular velocity ⁇ of the wheel is defined substantially by the oscillation frequency of the resonator.
  • the magnetic potential energy (also called potential magnetic interaction energy) of the oscillator 2 which varies angularly and radially depending on the magnetic structure of the wheel.
  • the contour lines 22 correspond to different levels of energy magnetic potential. They define equipotential curves.
  • the magnetic potential energy of the oscillator at a given point corresponds to a state of the oscillator when the magnetic coupling element of the resonator is in a given position (its center being situated at this given point). It is set to a constant.
  • the magnetic potential energy is defined relative to a reference energy which corresponds to the minimum potential energy of the oscillator.
  • this potential energy corresponds to the work necessary to bring the magnet from a position of minimum potential energy to a given position.
  • this work is provided by the motor torque applied to the wheel 4.
  • the potential energy accumulated in the oscillator can be transferred to the resonator when the magnet returns to a position of less potential energy. , in particular of minimum potential energy, by a radial movement relative to the axis of rotation of the wheel (that is to say according to the degree of freedom of the useful resonance mode).
  • this potential energy is transformed into kinetic energy and elastic energy in the resonator by the work of the magnetic force between the coupling element of the resonator and the magnetic structure.
  • the engine torque supplied to the wheel serves to maintain the oscillation of the resonator which in turn brakes the wheel by adjusting its angular speed.
  • the outer annular track defines an alternation of areas of minimum potential energy 24 and areas of maximum potential energy 25 while the inner annular track defines, with a phase shift of one half-angular period P ⁇ / 2 relative to the first one. track (ie a phase shift of 180 °), an alternation of zones of minimum potential energy 28 and areas of maximum potential energy.
  • Figure 3 are represented two traces 32 and 34 giving the position of the center of the magnet 12 when the oscillator 2 is in operation and that the wheel 4 is thus rotated with a regulating its angular velocity. These plots are therefore a representation of the oscillation of the magnet with two different amplitudes in a reference linked to the wheel.
  • the oscillator accumulates magnetic potential energy at each alternation in zones of accumulation 26 and 30.
  • the force exerted on the magnet of the resonator is given by the gradient of the magnetic potential energy, this gradient being perpendicular to the level curves 22.
  • the angular component (degree of freedom of the wheel) works by reaction on the wheel while the radial component ( degree of freedom of the resonator) works on the coupling member of the resonator.
  • the angular force corresponds to a braking force of the wheel because the angular reaction force opposes the direction of rotation of this wheel.
  • the zones of pure accumulation substantially define annular zones Z1 ac * and Z2 ac *.
  • the accumulated energy is then transferred to the resonator in a central zone of pulses ZC imp *.
  • the gradient of the magnetic potential energy has a radial component which increases progressively with the rotation of the wheel while the component angular decreases to finally be zero. This gradient corresponds to a pushing force for the magnet and therefore to a pulse.
  • the thrust force is applied over the entire width of the central zone between the points PE 1 and PS 1 .
  • the passage through the central zone ZC imp * extends over an upper angular distance between the points PE 2 and PS 2 and, in the first half of the crossing of the central zone ( up to about the middle circle 20), the oscillation is substantially free, a pulse of less energy being given only in the second half of this crossing.
  • the term “accumulation zone” includes an area in which the magnetic potential energy in the oscillator increases for the various amplitudes of oscillation in the useful range of the driving torque; and an 'area of impulse' is understood to include an area in which this magnetic potential energy decreases for the various amplitudes of oscillation of the useful range of the driving torque and a magnetic thrust force is exerted on the coupling member of the resonator. according to its degree of freedom.
  • force of thrust it comprises a force in the direction of movement of the oscillating coupling member.
  • the averaging is obtained by an integration on the whole of the coupled magnetic field, which extends over a region of the magnetic structure all the greater as the magnet has a large end surface parallel to said general plane and the gap is big.
  • the vertical flank of a magnetic tooth adjacent to an opening in the magnetic structure in question gives, in the space of the magnetic potential energy, contour lines 22 which extend over an angular distance all the greater that the averaging effect is important.
  • this section and the airgap chosen already correspond to a more favorable arrangement than those of the prior art devices mentioned above for the operation of the oscillator, since sufficiently large braking zones 26 and 30 are provided while already limiting a little the radial distance from the central zone of pulses.
  • the range of values for the engine torque is relatively small and the regulating device presents an important anisochronism. This is shown on the graph of the Figure 4 where is represented the relative angular velocity or pulsation error ( ⁇ - ⁇ 0 ) / ⁇ 0 of the wheel 4 ( ⁇ 0 being the nominal angular velocity) relative to the relative torque M rot / M max applied to this wheel (for a resonator quality factor of about 200).
  • the various points 36 define a curve 38 corresponding to a strong anisochronism for a watch application. Indeed, a relative error of 5.10 -4 corresponds to a very important daily operation error, namely about forty seconds (40 s). Then, we observe an instability of the behavior of the oscillator when the relative torque approaches 80% (0.8), as evidenced by the point 40.
  • the relative torque remains in a narrow range between 0.6 (60%) and 0.8 (80%).
  • the watch movement must be designed so that the maximum acceptable torque corresponds to the maximum torque applied to the wheel 4 so that the torque will have to remain above 80% in this practical case.
  • the anisochronism increases rapidly to become enormous when we pass below this lower limit. We therefore understand an important reason for the failure of such magnetic escapements when they have been known for decades.
  • the present invention proposes a device for regulating the relative angular velocity between a magnetic structure. and a resonator, magnetically coupled so as to together define an oscillator forming said controller, as defined in claim 1 for a first main embodiment and claim 2 for a second main embodiment.
  • the magnetic structure comprises at least one annular magnetic strip centered on an axis of rotation of this magnetic structure or of the resonator, which are arranged to be rotated one by one. relative to the other about the axis of rotation when a driving torque is applied to the magnetic structure or the resonator.
  • the annular magnetic strip is formed at least partially of a first magnetic material of which at least a first physical parameter is correlated with the magnetic potential energy of the oscillator but different from it. This first magnetic material is arranged along the annular magnetic strip so that this magnetic potential energy varies angularly periodically along this annular magnetic strip and thus defines an angular period (P ⁇ ) of this annular magnetic strip. .
  • the resonator includes at least one magnetic coupling element (also called magnetic coupling member) to the magnetic structure.
  • This magnetic coupling element is formed of a second magnetic material, of which at least a second physical parameter is correlated to the magnetic potential energy of the oscillator, and is magnetically coupled to the annular magnetic track so that an oscillation according to a degree of freedom of a resonance mode of the resonator is maintained within a useful range of the motor torque applied to the magnetic structure or the resonator and a given integral number of periods, in particular and preferably a period, of this oscillation intervenes during said relative rotation in each angular period of the annular magnetic strip; the frequency of the oscillation thereby determining the relative angular velocity.
  • the annular track and the magnetic coupling element define in each angular period, as a function of their relative position defined by their relative angular position and the position of the coupling element according to its degree of freedom. , a potential magnetic energy storage zone in the oscillator. Then, the annular magnetic track and the magnetic coupling element are arranged so that the magnetic coupling element receives, during the aforementioned relative rotation between the resonator and the magnetic structure, pulses according to its degree of freedom around a rest position of this magnetic coupling element. These pulses define, as a function of the relative position of the magnetic coupling element and the annular magnetic track and for the useful range of the motor torque supplied to the regulating device, pulse zones which are substantially located in a central zone.
  • the ratio between the radial dimension of the pulse zones and the radial dimension of the magnetic potential energy accumulation zones is less than fifty percent. In a preferred variant, this ratio is less than or substantially equal to thirty percent.
  • the annular magnetic track and the magnetic coupling element are arranged so that the average angular gradient of the magnetic potential energy of the oscillator in the areas of magnetic potential energy accumulation is lower than the average gradient of this potential magnetic energy in the pulse zones according to the degree of freedom of the resonator and in the same unit.
  • the variation of the first physical parameter of the first magnetic material in the first main embodiment mentioned below, respectively of the second physical parameter of the second magnetic material, in the second main embodiment mentioned hereinafter, is stronger in the pulse zones according to the degree of freedom of the resonator, in particular radially, than angularly in the zones of accumulation of magnetic potential energy.
  • This variation of the physical parameter in the pulse zones can be abrupt, in particular be generated by a radial discontinuity of the first magnetic material along a circle of zero position defined by the coupling element at rest in projection in the general plane the magnetic structure, respectively the second magnetic material along a geometric circle defined by the middle of the annular magnetic strip projected in the general plane of the coupling element at rest.
  • the resonator is arranged relative to the magnetic structure so that an active end portion of the coupling element, located on the magnetic structure side, is at least substantially superimposed, in orthogonal projection to a general geometrical surface defined by the annular magnetic track, to this annular magnetic track during substantially a first alternation in each oscillation period of this coupling element and so that the path of the magnetic coupling element during of this first alternation is substantially parallel to said general geometric surface.
  • the annular magnetic track has a dimension according to the degree of freedom of the resonator coupling element which is greater than the dimension of the active end portion of the coupling element according to this degree of freedom.
  • the first magnetic material is arranged in each angular period so that, at least in a zone of this first magnetic material magnetically coupled at least partially to the active end portion of the magnetic coupling element for the relative positions of this element magnetic coupling with respect to the annular magnetic strip corresponding to at least a portion of the magnetic potential energy accumulation zone in this angular period, the first physical parameter increases gradually angularly or decreases gradually angularly. It will be noted that the selection between an increase or a decrease of the physical parameter is carried out so that the magnetic potential energy of the oscillator is angularly increasing during said relative rotation; this follows implicitly from the fact that it is question of areas of accumulation of potential magnetic energy.
  • the aforementioned angular variation of the first physical parameter is provided in an area of the first magnetic material corresponding at least to most of the magnetic potential energy storage area in each angular period.
  • the angular variation of the first physical parameter is provided in an area of the first magnetic material substantially corresponding to the totality of the magnetic potential energy accumulation zone in each angular period.
  • the first physical parameter angularly defines an increasing monotonic function, monotonically decreasing respectively.
  • the annular magnetic strip has a dimension according to the degree of freedom of the element of coupling of the resonator which is smaller than the dimension, according to this degree of freedom, of an active end portion of the magnetic coupling element located on the magnetic structure side.
  • they are measured in orthogonal projection to the general geometrical surface defined by the active end portion along an axis of the degree of freedom passing through the center of mass of the active end portion of the coupling element.
  • This axis can be rectilinear or curvilinear.
  • the general geometric surface comprises this axis of the degree of freedom, the active end portion extending in this general surface.
  • the resonator is arranged relative to the magnetic structure so that the active end portion is traversed, in projection orthogonal to a general geometric surface defined by this active end portion, by a geometric circle located in the middle of the track ring magnet during substantially a first half cycle in each oscillation period of the coupling element.
  • the second magnetic material of the coupling element is arranged such that, at least in a zone of this second magnetic material magnetically coupled at least partially to the annular magnetic track for the relative positions of this annular magnetic strip with respect to the coupling element corresponding to at least a portion of the magnetic potential energy accumulation zone in each angular period of the annular magnetic strip, the second physical parameter increases gradually angularly or decreases gradually angularly.
  • the selection between an increase or a decrease of the physical parameter is carried out so that the magnetic potential energy of the oscillator is angularly increasing in the areas of magnetic potential energy accumulation during said relative rotation; which follows from the term 'accumulation' used.
  • the above-mentioned angular variation of the second physical parameter is provided in an area of the second magnetic material magnetically coupled to the magnetic track for most of each potential magnetic energy storage area.
  • the angular variation of the second physical parameter is provided in an area of the second magnetic material magnetically coupled to the magnetic track for substantially all of each magnetic potential energy accumulation zone.
  • the second physical parameter angularly defines an increasing monotonous function, monotonically decreasing respectively.
  • magnetic material a material having a magnetic property generating an external magnetic field (magnet) or a good conductor of the magnetic flux which is attracted by a magnet (in particular a ferromagnetic material).
  • the magnetic potential energy in each accumulation zone has substantially no variation depending on the degree of freedom of the resonator useful resonance mode.
  • the variation of the physical parameter considered is only angular, that is to say that this physical parameter is substantially constant in a radial direction, in each zone of said first magnetic material corresponding to a potential energy accumulation zone. magnetic in the oscillator.
  • the progressive increase or decrease of the first physical parameter of the first magnetic material, respectively the second physical parameter of the second magnetic material extends over an angular distance greater than twenty percent (20%) of the angular period of the annular magnetic track.
  • the ratio between the angular distance of the variation of the first physical parameter, respectively second physical parameter and the angular period is greater than or substantially equal to forty percent (40%).
  • This regulator device advantageously defines an exhaust magnetic.
  • the magnetic structure comprises a first annular magnetic strip 52 and a second annular magnetic strip 53 centered on an axis of rotation 51 of this magnetic structure and formed of a magnetic material 45, at least one physical parameter of which is correlated with the magnetic potential energy. EP m of the oscillator 42, this physical parameter being other than this potential energy.
  • the axis of rotation 51 is perpendicular to the general plane of the magnetic structure.
  • the magnetic material is arranged along each annular magnetic strip so that this physical parameter angularly varies periodically and thus defines an angular period P ⁇ of this magnetic strip.
  • the second annular magnetic strip may have a periodic variation of another physical parameter of this magnetic material or, in a particular variant, of another magnetic material also correlated with the energy potential magnetic EP m oscillator.
  • the physical parameter in question is a parameter specific to the magnetic structure that exists independently of the relative angular position ⁇ between the magnetic structure and the coupling member of the resonator.
  • this physical parameter may be a geometrical parameter that is related to the spatial positioning of the coupling member.
  • this physical parameter is a distance between the surface of the magnetic material and a circle defined by the center of mass of the active end portion of this magnetic member. coupling in a corresponding position of its degree of freedom, in a reference frame associated with the magnetic structure, during a relative rotation between the latter and the coupling member.
  • the physical parameter is, in a frame of reference related to the magnetic structure, a distance between the annular magnetic track and a surface of revolution having the axis of rotation of the magnetic structure as an axis of revolution. and the degree of freedom of the coupling element as a generator of this surface of revolution. This distance corresponds substantially, to a constant, to an air gap between the magnetic coupling element and the annular magnetic strip considered.
  • the resonator comprises a member or magnetic coupling member to the magnetic structure 44.
  • This member or coupling member is formed here by a magnet 50 which is cylindrical or having a rectangular parallelepiped shape.
  • this resonator is represented symbolically by a spring 47, corresponding to its elastic deformation capacity defined by an elastic constant, and by an inertia 48 defined by its mass and its structure.
  • the magnet 50 is positioned relatively to the magnetic structure so that in its rest position, here corresponding to a minimum elastic deformation energy of the resonator, the center of mass of the active end portion of the coupling element
  • the magnetic structure is viewed substantially on a zero position circle for any angular position ⁇ of the magnetic structure relative to the magnet.
  • the zero position circle is centered on the axis of rotation 51 and has a radius substantially corresponding to the inner radius of the first annular track and the outer radius of the second annular track, these inner and outer radii being here combined.
  • the zero position circle 20 is situated substantially on the geometric circle defined by the interface between these two coaxial and contiguous magnetic tracks, that is to say that this circle geometric corresponds to a projection of the zero position circle on the general plane of the magnetic structure.
  • the two magnetic tracks are distant and separated by an intermediate zone entirely formed by the same medium.
  • the orthogonal projection of the zero position circle is located between these two magnetic tracks substantially in the middle of the intermediate zone.
  • Such an intermediate zone which will be kept small for various reasons, may be useful to ensure easy startup of the oscillator.
  • a first reason relates to the small dimension provided for the coupling element according to its degree of freedom and radially relative to the axis of rotation, since it is necessary to avoid that the oscillator rotates 'empty' with the coupling element remaining substantially on the zero position circle.
  • Another reason will appear later: It is to obtain localized pulses which are close and preferably centered on the zero position circle.
  • first and second coaxial annular magnetic tracks 52 and 53 have between them an angular offset equal to half the aforementioned angular period, ie a phase shift of ⁇ (180 °).
  • the physical parameter considered in the first place is in relation to an air gap between the magnet 50 and the magnetic material 45, formed of a material with high magnetic permeability and in particular a ferromagnetic material.
  • the magnetic material is a magnetic material arranged in attraction relative to the magnet 50.
  • the annular track 52 comprises alternately annular sectors 54 in which the material magnetic material has a maximum thickness and annular sectors 56 in which the thickness of the magnetic material gradually decreases in the opposite direction to the direction of rotation of the magnetic structure 44 relative to the magnet 50.
  • the angular distance of each sector 56 is substantially equal to the angular distance of each sector 54, which is substantially equal to an angular half-period P ⁇ / 2.
  • the magnets of the magnetic tracks and the magnet of the resonator forming said coupling element are arranged in repulsion. In this variant, to obtain an effect equivalent to that described above, the thickness of the magnetic material increases progressively in each sector 56 in the direction opposite to the direction of rotation of the magnetic structure relative to the magnet 50.
  • the thickness decreases from the maximum thickness to a thickness almost zero over a distance V P ; but other variants are possible as will be explained later.
  • the variation in thickness causes a variation of the average air gap for the magnetic field coupled between the magnet 50 and the magnetic material 45, formed of a material with high magnetic permeability or a magnetic material arranged in attraction relative to the 50.
  • This average air gap increases progressively, in the opposite direction to the direction of rotation of the magnetic structure 44 relative to the magnet 50, over a certain angular range substantially corresponding to the angular distance of each annular sector 56.
  • the annular track 53 comprises, in a manner similar to the annular track 52, alternating annular sectors 55 in which the magnetic material 45 has a maximum thickness and annular sectors 57 in which the thickness of the magnetic material gradually decreases.
  • This annular track 53 is substantially equivalent to the annular track 52, but they are offset by an angular half-period P ⁇ / 2 so as to define a sinuous magnetic path for the magnet 50, as has been explained above.
  • the physical parameter considered here is in relation to the gap between the magnet and each annular magnetic strip, that is to say with the distance between the upper surface of the magnetic material and the lower surface of the magnet 50 , this physical parameter corresponds to a parameter specific to the magnetic structure.
  • the physical parameter considered is a distance to a plane 59 which is parallel to the general plane of the magnetic structure. In addition, this general plane is also parallel to an oscillation path of the magnet.
  • the magnetic structure can be arranged to vary only one or other of the two physical parameters mentioned, namely the gap between the magnetic coupling element of the resonator and the magnetic structure or thickness of this magnetic structure.
  • the variation of the energy magnetic potential correlated only to the thickness finds a particular application with a magnetized material, because the intensity of the magnet flux can vary easily depending on the thickness of this magnetized material.
  • this thickness is defined as the thickness of the magnetic strip in question along an axis perpendicular to the general plane of this magnetic strip and passing through the center of mass of the active end portion of the coupling member.
  • the only variation of the thickness is more limited. Indeed, it is then necessary that the range of thicknesses considered corresponds to a situation where there is saturation for the magnet flux at least in a portion of the variable section of the magnetic material traversed by this magnet flux. In the opposite case, the thickness variation will not have a significant effect on the magnetic potential energy of the oscillator.
  • the magnet 50 is coupled to the first and second annular tracks so that an oscillation 71, respectively 72 ( Figure 8 ) according to a degree of freedom 58 of a resonant mode of the resonator 46 is maintained in a useful range of a motor torque applied to the magnetic structure.
  • the frequency of the oscillation determines the relative angular velocity w.
  • the oscillation 71, respectively 72 a in projection in a general plane of the magnetic structure (parallel to the plane of the Figures 5 , 7 and 8 ), first alternations 71a, respectively 72a, in a first zone superimposed on the first annular track 52 and second alternations 71b, respectively 72b in a second zone superimposed on the second annular track 53.
  • the degree of freedom of the coupling element of the resonator is selected so that the path of this magnetic coupling element during the first alternations, respectively second alternations of its oscillation during the magnetic coupling to the magnetic structure is substantially parallel to a general geometric surface of the first annular magnetic strip, respectively second annular magnetic strip.
  • the general geometrical surface defined by the annular magnetic track (s), or generally by the magnetic structure is a general plane perpendicular to the axis of rotation of the magnetic structure.
  • the degree of freedom of resonator is entirely in a plane parallel to this general plane.
  • the entire path taken by the magnetic coupling element during its oscillation is here parallel to the general plane of the magnetic structure.
  • the two annular magnetic tracks form the side wall of a disc and the general geometric surface they define is a cylindrical surface whose central axis is the axis of rotation of the magnetic structure.
  • the path of the oscillating element is substantially in a plane parallel to the general plane defined by the magnetic structure, this path being able to deviate somewhat from it notably at the end points of the oscillation and this all the more more than the amplitude is large.
  • Such a situation occurs for example when the coupling element of the resonator oscillates in a substantially circular path with an axis of rotation parallel to the general plane of the magnetic structure.
  • the direction defined by the degree of freedom of the coupling element in its rest position is substantially parallel to a plane tangential to said general geometric surface at a point corresponding to the orthogonal projection. the center of mass of the active end portion of the coupling element in its rest position.
  • FIG. 7 and 8 is schematically represented on a part of the magnetic structure 44 the magnetic potential energy EP m of the oscillator 42 which varies depending on the magnetic structure, namely the two annular tracks 52 and 53.
  • the force Magnetic is a force of attraction, in particular with a magnetic structure formed of a ferromagnetic material.
  • the contour lines 60 correspond to various levels of the magnetic potential energy, as explained in relation to the Figures 2 and 3 .
  • FIGS 9A and 9B represent the profiles of the magnetic potential energy respectively along the middle of each of the two annular magnetic tracks 52 and 53; while Figure 9C gives the radial profile of this magnetic potential energy along the X axis ( Figure 7 ) corresponding to the degree of freedom of the resonator 46.
  • Figures 7 , 8 and 9A-9C with magnetic tracks formed by magnets arranged in repulsion relative to the magnet forming the coupling element of the resonator.
  • the variation of the gap and / or the thickness of the magnetized material is reversed relative to the variants previously described, in particular that of Figures 6A and 6B .
  • the annular track alternately comprises annular sectors in which the magnetic material has a minimum thickness (zero included) and annular sectors in which the thickness of the magnetic material increases progressively in the opposite direction to the direction of rotation of the structure magnetic relative to the magnet 50, the latter annular sectors generating areas of magnetic potential energy accumulation in the oscillator.
  • each annular magnetic strip 52, 53 comprises, in each angular period P ⁇ , a useful potential magnetic energy storage area 63, respectively 65 in the oscillator.
  • These zones 63 and 65 are respectively located substantially in a first annular zone of energy accumulation Z1 ac and a second annular zone of energy accumulation Z2 ac .
  • useful area of accumulation there is generally understood a zone swept by the magnetic field of the magnet 50 which oscillates with various amplitudes in all the range of amplitudes provided (corresponding to the useful range of the engine torque) and in which the Oscillator essentially accumulates a potential magnetic energy EP m to be transmitted thereafter to the resonator.
  • the magnetic potential energy in each useful accumulation zone has substantially no variation depending on the degree of freedom of the resonator useful resonance mode.
  • the EP m gradient is essentially angular in the useful zones of accumulation, this angular gradient corresponding to a braking force acting on the magnetic structure and generally generating a braking torque.
  • the first and second annular zones Z1 ac and Z2 ac are here areas of pure accumulation of magnetic potential energy.
  • the magnetic potential energy in the figures is given punctually for a position of the coupling element located at the center of mass of the active end portion of this coupling element (other reference points may be provided making sure to keep the same reference point for the various parameters considered in relation to the coupling member).
  • the accumulation zones and also the pulse zones, described below, are defined and represented by taking the position of the center of mass of the active end portion of the coupling element.
  • the first and second annular zones Z1 ac and Z2 ac are separated by a central pulse zone ZC imp defined by pulse zones 68 and 69 in which energy transfers to the resonator are respectively effected as a function of the engine torque, as previously discussed in connection with the prior art.
  • Each pulse zone 68, 69 is defined by a region swept by the magnetic field of the magnet 50 for various amplitudes of oscillation between the aforementioned minimum amplitude and maximum amplitude.
  • the central pulse zone comprises the zero position circle located substantially in the middle of this central pulse zone.
  • the zero position circle is defined as the circle described by the reference point of the coupling member in its rest position (reference point used to establish the equipotential curves in the space of the magnetic potential energy according to the polar coordinates of the rotor / magnetic structure) by placing itself on the magnetic structure when the a relative rotation between the resonator and the magnetic structure.
  • the coupling member of the resonator is arranged radially relative to the axis of rotation so that this zero position circle passes substantially in the middle of all the pulse zones associated with this coupling element.
  • the circle Y defines the interface between the zone Z1 ac and the zone ZC imp . This circle Y is centered on the axis of rotation of the magnetic structure 44 and has a radius R Y.
  • curve 76 corresponds to a radial profile of EP m .
  • This curve 76 gives the width Z 0 of a pulse zone 69, this width corresponding substantially to the width of a pulse zone 68 and also to the width of the central pulse zone ZC imp .
  • the respective widths Z 1 and Z 2 of the useful zones of energy accumulation are also given. These widths Z 1 and Z 2 are defined by the maximum amplitude oscillation for the useful motor torque range supplied to the regulating device.
  • the curve 74 gives the angular profile of EP m approximately in the middle of the zone Z1 ac while the curve 75 gives the angular profile of EP m approximately in the middle of the zone Z2 ac.
  • the useful accumulation zones 63 and 65 are characterized by a rising monotonic magnetic potential energy ramp, here substantially linear, between zones or plateaux of lower potential energy 62, respectively 64 and higher potential energies defined here by vertices. It will be noted that the height of the vertices of the outer annular track 52 may be slightly greater than the height of the vertices of the inner annular track 53. Since the magnetic potential energy is correlated with the magnetic structure 44, the curves 74 and 75 are angularly shifted. an angular half-period P ⁇ / 2.
  • the energy transmitted to the resonator when passing through a pulse zone substantially corresponds to the potential energy difference ⁇ EP m between the EP IN 1 , EP IN 2 entry point of the oscillating magnetic coupling element in this pulse zone and the EP OUT 1 , EP OUT 2 output point of this oscillating member out of this pulse zone.
  • the ramp of increasing magnetic potential energy may not be linear, but for example quadratic or have several segments with different slopes.
  • the lower potential energy trays 62, respectively 64 may have other potential energy profiles.
  • an angular profile of the magnetic potential energy defining an alternation of rising ramps (braking ramps / potential energy accumulation zones) and descending ramps.
  • These descending ramps can extend over an angular half-period or less and then end with a small lower plate. They can be linear or have another profile.
  • the ramps can extend over an angular distance different from an angular half-period, in particular lower but also higher.
  • the magnetic material 45 of the magnetic structure 44 in each angular period, is thus arranged so that, at least in a zone of this magnetic material corresponding to the useful magnetic potential energy accumulation zone in this angular period, the considered physical parameter of this magnetic material angularly increases progressively or decreases angularly gradually so that the magnetic potential energy EP m of the oscillator, in each useful zone of accumulation, is angularly increasing during a rotation of the magnetic structure relative to the magnetic coupling element. Then, for the embodiment considered here and for any motor torque of the useful range of the driving torque, the magnetic coupling element passes, in each half-period of the oscillation of the resonator, a useful zone.
  • the magnetic structure is thus arranged so that the magnetic potential energy difference of the oscillator between the input of the coupling element in a pulse zone and the output of this coupling element of this pulse zone is positive for any motor torque in the useful range.
  • the average angular gradient in the zones of pure accumulation, defining a braking force for the magnetic structure is significantly smaller than the average radial gradient (more generally the average gradient according to the degree of freedom of the resonator useful resonance mode) in the pulse zones, this average radial gradient defining the thrust force on the magnet 50 and thus the energy transferred to the resonator in the form of localized pulses around the zero position of the magnetic coupling element (magnet 50) of the resonator.
  • the average angular gradient and the average radial gradient are calculated in the same unit, for example in Joules per meter (J / M).
  • the average radial gradient in the central zone of pulses is substantially equal to the average angular gradient in the accumulation zones.
  • the ratio of the average angular gradient in the energy accumulation zones and the average radial gradient in the pulse zones is less than 30% for zone Z1 ac and less than or substantially equal to 40% for zone Z2 ac .
  • the magnetic structure is arranged so that the average angular gradient of the magnetic potential energy of the oscillator in the areas of magnetic potential energy accumulation is lower than the average gradient of this magnetic potential energy in the zones. pulse according to the degree of freedom of the coupling element of the resonator and in the same unit.
  • the ratio of the average angular gradient and the average gradient depending on the degree of freedom is less than sixty percent (60%). In a preferred variant, the ratio of the average angular gradient and the average gradient according to the degree of freedom is less than or substantially equal to forty percent (40%).
  • the minimum energy zones 62 and 64 extend over a relatively large angular distance and the transition from maximum energy to a minimum energy zone is performed over a short angular distance much smaller than the angular distance of the energy accumulation zone that precedes it.
  • the strong gradient in the pulse zones and therefore in the transition zones between a maximum potential energy and a minimum potential energy is obtained thanks to reduced dimensions of the coupling element, projected in the general plane of the coupling element.
  • the width of the pure accumulation zones in the prior art is approximately equal to the width of the central zone of pulses, or even lower. This results in a small useful range for the engine torque and the large width of the central pulse zone generates a relatively large perturbation for the resonator because the energy transfer is performed over a large part of each oscillation.
  • the aforementioned averaging is not only not necessary but is even undesirable depending on the degree of useful freedom of the resonator and thus avoided as far as possible. In an optimal theoretical case, we even get rid of averaging; which results in a width of the pulse zone that is almost zero and therefore very localized. In practice, the reduction of the averaging according to the degree of freedom of the resonator is limited by the technology and the fact that the magnetic field of a magnet occupies a certain volume.
  • the pulses supplied to the resonator may be located near the zero position of the magnetic coupling element, while the useful zones accumulation can be more extensive thanks to a smaller angular gradient of potential energy and therefore a softer slope in the increase of potential energy as a function of the angle ⁇ .
  • the localized pulses around the zero position of the resonator greatly improve the isochronism, while a relatively wide angular range ⁇ ZU for the energy accumulation zone provided by the motor torque makes it possible to have a useful range of larger engine torque and therefore a larger operating range. It will be noted that the location of the pulses is all the better that the radial dimension of the coupling member is small.
  • the ratio between the radial dimension (width Z 0 ) of the pulse zones and the radial dimension (Z 1 , respectively Z 2 ) of the useful accumulation zones is less than or substantially equal to fifty percent ( 50%).
  • the above report may also be defined by other parameters of the regulator device, for example by Z 0 / 2A 2A max where max is equal to the distance R max- R min (peak-to-peak distance over a period) defined by the maximum amplitude oscillation in projection in the general plane of the annular magnetic structure (see Figure 8 ).
  • the ratio Z 0 / (R max -R min ) is therefore less than or substantially equal to 20%.
  • the abovementioned ratio Z 0 / Z 1 is less than or substantially equal to thirty percent (30%).
  • the progressive increase or decrease of the physical parameter of the magnetic material in each useful zone of accumulation of the magnetic potential energy extends over an angular distance (considered here as an angle in radian) greater at twenty percent (20%) of the angular period (P ⁇ in radians) of an annular track of the magnetic structure.
  • the ratio of the angular distance of the variation of the physical parameter and the angular period is greater than or substantially equal to forty percent (40%).
  • the magnetic structure 86 of the oscillator 84 comprises a single magnetic coupling element (a magnet) and a single annular track 88, a physical parameter of which magnetic material 45 which shape varies periodically.
  • a magnet a magnetic coupling element
  • annular track 88 a physical parameter of which magnetic material 45 which shape varies periodically.
  • the magnetic structure 86 further comprises a second annular track 90 formed continuously of the magnetic material 45.
  • This second track defines an annular zone of minimum magnetic potential energy whose value is substantially equal to that of the zones of lower magnetic potential energy defined by the annular sectors 52 of the annular track 88.
  • the annular track 90 can be replaced by a single plate of magnetic material adjacent to the annular track 88, placed under the oscillating magnet 50 and fixed relative to the resonator 46.
  • the orthogonal projection of the Zero position circle 20 of the resonator 46 is located substantially at the interface Y 0 of the two annular tracks.
  • the circle Y corresponds substantially to the interface between the EP m accumulation areas defined by the annular sectors 56 and the pulse zones between these useful accumulation zones and the annular zone of minimum magnetic potential energy mentioned above.
  • the curve 94 has a practical significance only for all the oscillations of the resonance mode considered that can be maintained in the oscillator 84.
  • This set of oscillations is essentially located in a range R Y of the axis circular Y which is determined by a useful range R U of ⁇ EP m , the latter range R U corresponding to the range of useful motor torque supplied to the magnetic structure 86.
  • each annular magnetic strip and therefore the dimension according to the degree of freedom of the resonator, is extended. while the dimension of each coupling member of the resonator is reduced radially relative to the axis of rotation of the magnetic structure.
  • the radial dimension of the magnetic annular sectors of the magnetic structure is greater than that of each coupling element of the resonator.
  • the radial dimension of the annular magnetic sectors is chosen so that the coupling member is entirely superimposed on the magnetic track considered for a maximum amplitude in the alternation where this coupling member is coupled to this magnetic track.
  • the coupling member remains in an area where the potential gradient is perpendicular to the degree of freedom of the resonator throughout the useful torque range, that is to say for all oscillation amplitudes that the coupling member can present up to its maximum amplitude.
  • the annular track 98 comprises an alternation of annular sectors 54A, where the thickness of the material with high magnetic permeability 100 is constant, and annular sectors 56A where the thickness of this material 100 gradually decreases incrementally over an angular distance V P.
  • Each annular sector 56A forms a staircase with several steps. This staircase has a distance between the upper surface of its steps and a plane 59, parallel to the general plane of the annular track 98, which varies gradually in stages. This staircase defines a rising monotonic EP m potential energy ramp that forms the useful areas of potential energy accumulation, as previously discussed.
  • the physical parameter considered of the material 100 is a distance to a geometric plane 59, which corresponds to an air gap between the magnet 50 and this material.
  • the magnetic material is formed of a magnetized material.
  • the annular track 102 of the variant of the Figure 14 has a constant thickness of the ferromagnetic material 100, but periodically exhibits a plurality of holes 104.
  • the annular sectors 54B without holes define the areas of minimum magnetic potential energy.
  • the annular sectors 56B each have a plurality of holes whose density varies and / or whose area of the sections varies over an angular distance V P.
  • the hole density having the same relatively small diameter, increases gradually, continuously or, alternatively, stepwise.
  • the physical parameter of the ferromagnetic material is here the average magnetic permeability of this magnetic material.
  • the annular track 106 of the Figure 15 is formed by a magnetic material 108 whose thickness is constant.
  • the intensity of the magnetic field 110 produced by the magnetized material is substantially constant.
  • the intensity of the magnetic field 110 decreases progressively over an angular distance V P in an attraction arrangement (variant shown) while it is expected that it increases gradually in a repulsion arrangement.
  • the physical parameter considered is the intensity of the flux of the magnetic field generated by the magnetic material between the annular magnetic strip and a surface of revolution having the axis of rotation of the magnetic structure as the axis of revolution and the degree of rotation. freedom of the magnet 50 as a generator of this surface of revolution.
  • the oscillator 112 comprises a resonator 116 formed by an arm or lever 120 connected to a fixed point by a linear spring 118.
  • the arm or lever 120 rotates at a first end about an axis 124, parallel to the axis of rotation 51 of the magnetic structure 114, and it carries at its second end a magnetic coupling structure 122 coupled to the magnetic structure 114.
  • the structure 122 comprises a member 125 made of ferromagnetic material, coated U-shape or C, both of which branches respectively extend above and below the magnetic structure 114.
  • the respective free ends of the two branches are arranged respectively two magnets 126 and 127, which are oriented so that their two magnetic fields propagating in the air gap between them are mainly oriented parallel to the axis of rotation 51 and in the same direction.
  • These two coaxial magnets together define the magnetic coupling element of the oscillator 112.
  • the degree of freedom of the resonator is on a circle 123 of radius R and centered on the axis of rotation 124 of the arm or lever 120, R being the distance between this axis of rotation and a geometric axis passing through the middle of the two magnets 126 and 127.
  • a gradient of the magnetic potential energy EP m substantially zero depending on the degree of freedom 123 of the resonator 116 in the useful zones of accumulation it is provided in this third mode.
  • the physical parameter of the magnetic material 45 correlated with EP m is substantially constant along arcs of a circle corresponding to the In other words, for any angular position ⁇ of the magnetic structure 114, the physical parameter considered is invariant on the path made by the center of mass of the end portions of the magnets 126 and 127 projected in the plane. general of the magnetic structure. This is in particular provided in sectors 56D and 57D where the physical parameter varies angularly to define the useful zones of potential energy accumulation.
  • annular sectors 54D and 56D, respectively 55D and 57D forming the two annular tracks of the magnetic structure have a slightly arcuate shape.
  • the various variants mentioned for the first embodiment also apply to this third embodiment.
  • the variant shown here is that of a staircase of several steps in sectors 56D and 57D.
  • the oscillator of the Figure 18 is formed by a wheel 128 comprising at its periphery an annular magnetic structure 98A, similar to the magnetic structure 98 ( Figure 13 ) in a plan view from above, but doubled relative to this latter magnetic structure by a planar symmetry at the circular axis ⁇ of the Figure 13 .
  • each annular sector 56A includes a first staircase and below it another staircase, mirror of the first staircase.
  • the wheel 128 comprises a central core of non-magnetic material.
  • the resonator 117 comprises a C-shaped magnetic coupling structure 122A, similar to the structure 122 described above. However, here, the structure 122A comprises a large magnet connected to two branches of ferromagnetic material whose two respective free ends together define the magnetic coupling element of the resonator to the magnetic structure 98A.
  • the oscillator comprises a wheel 129 formed of a central core of non-magnetic material and an annular magnetic structure 106A.
  • This structure 106A is functionally similar to the magnetic structure 106 of the Figure 15 but here the magnetization of the material is homogeneous over the whole of the magnetic structure 106A, the variation of intensity of the magnetic field generated by the magnet and thus of the coupled magnetic flux being obtained by a variation of the thickness of the the magnetic ring.
  • the resonator 119 is particular in that it does not include a magnet, its magnetic coupling structure 122B being formed by an open loop of high magnetic permeability material, the magnetized structure 106A passing through the opening of this loop.
  • the loop 122B simply defines a path of low magnetic reluctance for the magnetic field of the magnetized structure.
  • the oscillator is distinguished by a rotor 130 formed of two trays 132 and 134 of ferromagnetic material.
  • the lower plate 132 has at its periphery a magnetic structure with two annular tracks 52 and 53 as already described and formed by the ferromagnetic material.
  • the upper plate 134 is similar to the lower plate but is reversed, that is to say that it is the image of the lower plate by a planar symmetry by the middle plane between the two plates.
  • This upper plate thus comprises two annular tracks 52A and 53A similar to annular tracks 52 and 53 and facing them. These two plates meet in the central region to form a magnetic path of low reluctance for the magnetic field of the magnet 50 of the resonator 46.
  • FIGS. Figures 18 and 20 have the advantage of preventing a force is applied axially on the coupling element of the resonator.
  • FIG. 21 another embodiment of a regulating device 136 according to the invention is shown.
  • This device is remarkable in that it comprises two magnetic structures 106A and 106B which are coaxial and mechanically independent (not integral in rotation by mechanical means).
  • the lower magnetic structure 106A is carried by a wheel 129 similar to that described in FIG. Figure 19 , this wheel being secured to a shaft 140 aligned on the axis of rotation 51.
  • the upper wheel 142 is formed of a central core 143 of non-magnetic material connected to a barrel 144 mounted freely around the shaft 140, and a magnetic structure 106B similar to the structure 106A, but image thereof by a planar symmetry relative to the midplane between the two wheels.
  • the resonator 148 is schematized by a spring 151 and a magnetic coupling element 149 of ferromagnetic material arranged at the end of an arm 150 of non-magnetic material.
  • the magnetization in the two structures 106A and 106B is provided in the same direction.
  • the two wheels 129 and 142 are respectively driven by the same source of mechanical energy, in particular a mainspring.
  • these two wheels are respectively driven by two different mechanical energy sources, in particular two barrels arranged in a watch movement.
  • the magnetic coupling element may also be a magnet.
  • a fourth embodiment of a regulator device 152 is distinguished in particular by the fact that the magnetic structure 154 comprises a single annular track 156 formed by an alternation of annular sectors 54 and 56 as described above.
  • the non-hatched sectors correspond to zones of lower or lower magnetic potential energy
  • the sectors hatched correspond to zones in which the magnetic potential energy increases angularly according to the invention.
  • the magnetic material used has at least one physical parameter that is correlated to the magnetic potential energy of the oscillator when the magnetic coupling element of the resonator is magnetically coupled to the annular magnetic track.
  • each hatched sector is arranged in such a way that the physical parameter in question angularly increases in a progressive manner or decreases angularly in a progressive manner so that the magnetic potential energy of the oscillator is angularly increasing during the relative rotation provided between the resonator and the magnetic structure.
  • the magnetic material is arranged in the hatched areas so that the physical parameter in question is radially constant, but that it varies angularly in a progressive manner to ensure a magnetic potential energy accumulation that is progressive over a relatively large angular distance of braking and dependent on the amplitude of the oscillation of the resonator coupling element.
  • the resonator 158 is of the spring-balance type with a rigid rocker 160 associated with a spiral spring 162.
  • the balance can take various forms, including circular as in a classic clockwork movement.
  • the balance pivots around an axis 163 and comprises two magnetic coupling members 164 and 165 (magnets of square section) which are angularly offset relative to the axis of rotation 51 of the magnetic structure 154.
  • This angular displacement of the two magnets 164 and 165 and their positioning relative to the structure 154 are provided so that the zero position circle 20 of the two magnets of the resonator (situation where the latter is at rest and therefore not excited) is superimposed on the outer circle (variant shown) or on the inner circle of the annular track 156 and that they then have an angular offset ⁇ D equal to an integer number of angular period P ⁇ increased by half a period.
  • these two magnets have a phase shift of ⁇ .
  • the axis of rotation 163 of the balance is positioned at the intersection of the two tangents at the zero position circle 20 respectively at the two points defined by the two coupling members 164 and 165 on the zero position circle.
  • the balance is balanced, more precisely that its center of mass is on the axis of the balance.
  • the skilled person will easily configure pendulums of various shapes with this important feature. It will therefore be understood that the various variants shown in the figures are diagrammatic and the problematic related to the inertia of the resonator is not treated concretely in these figures, which show the various characteristics of the invention. In addition, arrangements ensuring a zero resultant magnetic forces acting radially and axially on the axis of the balance are preferred. It will be noted that, in one variant, a flexible-leaf balance defining a fictitious axis of rotation, that is to say without pivoting, is provided instead of the balance-spring.
  • the resonator 158 is continuously magnetically coupled to the annular track 156 by one or other of these two members. In each period of oscillation of the balance, the latter receives two pulses.
  • the physical phenomenon generating these pulses is the same as that described previously taking into consideration the two magnets and the annular track. Indeed, when a magnet climbs a ramp of potential energy in an annular sector 56 and returns in the direction of the circle 20, the other magnet arrives above an annular sector 54 whose potential energy is minimal. It is therefore the combined effect of the two interactions that occurs in this embodiment.
  • a simple ring of high magnetic permeability material similarly to the second embodiment, is provided outside the annular track 156, adjacent to the latter.
  • This simple ring therefore defines the same lower potential energy over its entire surface for the oscillator.
  • this ring may be integral with the magnetic structure 154 or arranged fixed relative to the resonator 158. In the latter case, two ferromagnetic plates respectively arranged in the two radial directions of the two magnets of the resonator relative to the axis 51 are sufficient for the function.
  • the regulator device formed by the oscillator 168, comprises a magnetic structure 44 already described above and a resonator 158 described above.
  • This variant is different from that of the Figure 22 by the arrangement of a second annular track 52 in addition to the annular track 53 corresponding to the annular track 156. Thanks to this arrangement, during the passage in the central zone of pulses, each of the magnets 164 and 165 receives a pulse . So here we have a double impulse while the variant of the Figure 22 receives globally only one.
  • the variant of the Figure 23 is particularly effective and has a relatively wide operating range. In fact, this embodiment corresponds to a doubling of the magnetic coupling between the resonator and the magnetic structure relative to the variant of the Figure 22 and in the first embodiment; as is also the case in the two embodiments described below.
  • the Figure 24 shows a fifth embodiment of the invention.
  • the oscillator 172 comprises a magnetic structure 44A similar to the structure 44 already described and comprising an even number of angular periods P ⁇ .
  • the resonator 174 is formed by a tuning fork 176 with two vibrating branches. The two respective free ends of the two branches bear respectively two cylindrical magnets 177 and 178 diametrically opposite relative to the axis of rotation 51.
  • the reason for choosing an even number of angular periods P ⁇ is related to the fact that, in the of fundamental resonance of the tuning fork, the two branches oscillate in opposition of phase, that is to say, against-direction.
  • Each magnet of the resonator experiences an interaction with the magnetic structure 44A which is similar to that described in connection with the first mode of production. Thus each magnet contributes to the maintenance of its oscillation and thus to the maintenance of the vibration of the tuning fork 176.
  • the Figure 25 shows a sixth embodiment of the invention.
  • the oscillator 180 differs essentially from the previous one in that the two magnets 177 and 178 of the resonator 182 are rigidly connected by a bar 185, and in that the magnetic structure 44B comprises an odd number of angular periods P ⁇ .
  • Each magnet is arranged at the end of an elastic rod 183, respectively 184 anchored in a base 186.
  • a tuning fork can be used as in FIG. Figure 24 with the two magnets rigidly connected.
  • the useful resonance mode of the resonator 182 defines a phase oscillation of the two magnets because of the rigid link between them. This is the reason why the magnetic structure 44B here comprises an odd number of angular periods P ⁇ .
  • Each magnet of the resonator experiences interaction with the magnetic structure 44B which is similar to that described in connection with the first embodiment.
  • each magnet contributes to the maintenance of the oscillation of the corresponding elastic rod, and thus to the maintenance of the vibration of the resonator 182.
  • the Figure 26 shows a seventh embodiment of a regulator device 190 according to the invention.
  • This embodiment is particular and interesting in that it comprises a magnetic structure 44B magnetically coupled to two resonators 191 and 192 independent of each other except by the magnetic coupling via the magnetic structure.
  • Each resonator is shown schematically by an elastic rod 183, respectively 184 anchored at a first end and carrying a magnet 177, respectively 178.
  • Each resonator therefore has its own natural frequency. There is thus a kind of averaging of the two eigenfrequencies for the angular velocity w of the integral wheel of the magnetic structure 44B, the latter having an additional differential function. Obviously, the two natural frequencies selected must be close, see substantially equal.
  • the two oscillators react differently to the surrounding conditions, preferably so that one compensates for the drift of the other when these surrounding conditions vary.
  • the two oscillators are oriented in opposite directions, so as to compensate for the effect of gravitation in their direction.
  • the regulator device 196 differs essentially from the previous embodiments by two particular characteristics.
  • the magnetic structure 198 is provided fixed on a support or a plate 200, while the two resonators 191A and 192A are rotated at the angular velocity ⁇ by a motor torque supplied to a rotor 202 which comprises two rigid arms 205 and 206 at respective free ends of which are arranged respectively the two resonators.
  • this inversion at the device to which the motor torque is applied does not change the magnetic interaction between the resonator (s) and the magnetic structure (s) which has been previously explained, so that this inversion can be implemented as a variant in the other embodiments.
  • a single resonator is provided.
  • the second particular aspect of this embodiment arises from the fact that the oscillation is not radial, relative to the axis of rotation 51A of the rotor 202, when the magnet 177, respectively 178 intercepts the zero position circle 20.
  • the degree of freedom of the coupling element of each resonator is substantially on a circle whose radius is here substantially equal to the length L of the resilient rod of this resonator and centered at the anchoring point of this rod on the resonator arm.
  • a gradient of the magnetic potential energy EP m substantially zero according to the degree of freedom of each resonator (the two resonators having an axial symmetry with a geometric axis 51A) in the Useful areas of EP m accumulation it is provided in this embodiment that the physical parameter of the magnetic material of the magnetic structure 198 is substantially constant along arcs corresponding to the geometric circle defined by the coupling elements. In other words, for any angular position of the rotor 202, the physical parameter considered is invariant on the path made by the magnets 177 and 178 in projection in the general plane of the fixed magnetic structure.
  • annular sectors 54E and 56E, respectively 55E and 57E forming the two annular tracks of the magnetic structure have an arcuate shape, the alternation of the sectors of the inner annular track being slightly angularly offset with respect to the sectors of the annular track exterior.
  • the oscillator 210 comprises a wheel 212 whose at least the peripheral annular portion is formed of a material with high magnetic permeability.
  • the lateral surface of this wheel is configured to form a cylindrical magnetic structure 214.
  • This magnetic structure remains annular, but it no longer extends in the general plane of the wheel, but axially.
  • the magnetic coupling between the resonator and the magnetic structure is of axial direction (the main component is parallel to the axis of rotation), whereas here this coupling magnetic is radial.
  • Structure 214 defines two cylindrical tracks 218 and 219, equivalent to the annular tracks described above.
  • each track is formed by a succession of asymmetric teeth which define the angular period P ⁇ of the magnetic structure.
  • Each tooth has a flat or a small cylindrical section 215 followed by a recess forming a ramp / inclined plane 216.
  • the teeth of the lower track 219 are angularly offset by half a period P ⁇ / 2 relative to the teeth of the tooth. upper track 218.
  • This magnetic structure acts in a manner similar to that described in the other embodiments for the resonator 220.
  • This resonator comprises a light structure 221 preferably made of ferromagnetic material.
  • This structure 221 comprises two elastic arms 222 and 223 diametrically arranged relative to a shaft 224 centered on the axis of rotation 51 of the wheel 212.
  • the resonator is fixedly mounted on the shaft, the structure 221 being fixed to a disc 225 integral of this tree.
  • the two resilient arms are respectively extended at their free ends by two axial branches 226 and 227 which carry respectively at their lower ends the magnets 230 and 231. These two magnets are arranged so that the magnetic field generated by each of them is mainly radial. It is intended to use a resonance in which the two elastic arms 222 and 223 vibrate axially, which causes axial oscillation of the magnets 230 and 231.
  • a central hole is provided in the wheel 212 in which this tree freely passes.
  • the wheel is secured to a pinion 228 serving to drive the wheel by a driving torque coming for example from a watch cylinder.
  • Other resonators may be provided by those skilled in the art with the wheel 212, including a type of resonator operating in torsion.
  • the regulator device 236 comprises a resonator 238 shown schematically by a blade or elastic rod attached to a first end and carrying at its free end a magnet.
  • the magnetic structure is particular in that it is formed by two annular magnetic tracks 241 and 243 according to the invention which are respectively carried by two mobiles 240 and 242 arranged next to each other.
  • Each annular magnetic strip is arranged in the peripheral zone of a plate of the respective mobile.
  • the two tracks are located here in the same geometrical plane and comprise an alternation of annular sectors 245 and 246 respectively similar to the annular sectors 54 and 56 of the first embodiment.
  • the two mobiles When the two plates have the same diameter, the two mobiles are positioned so that the rest position (zero position) of the magnet of the resonator is located in the middle of a straight line orthogonal to their respective axes of rotation and intercepting these two. axes of rotation. More generally, the coupling element in its rest position is located on a straight line connecting the two respective axes of rotation of the two mobiles and at the interface of the two tracks or in the middle of them in projection in said geometrical plane, these two tracks having an offset of half an angular period on said line.
  • the two mobiles 240 and 242 are coupled in rotation by a drive wheel 252 integral with a pinion 254 receiving the engine torque.
  • the wheel 252 meshes with a wheel 248 of the first mobile 240 located under its plate and thus directly rotates the first mobile in a determined direction of rotation.
  • the wheel 252 also transmits the engine torque to the second mobile 242 via an intermediate wheel 256 which meshes with a wheel 250 of the second mobile situated under its plate.
  • the second mobile rotates in a direction opposite to the first mobile.
  • the two annular tracks have the same outer diameter and the gear ratios are provided so that the angular velocity of the two mobiles be identical.
  • the two mobiles can be coupled directly to one another by a gear, at least one of the two mobiles receiving a force torque in operation.
  • care is taken to position these two annular tracks so that at the zero point position of the magnet they have a phase shift of ⁇ (half-period offset as shown in FIG. Figure 30 ).
  • this tenth embodiment has the advantage that the two magnetic tracks have identical dimensions while being arranged in the same geometrical plane. This results in a perfect symmetry of magnetic interaction between the resonator and the magnetic structure in the two alternations of the oscillation of this resonator.
  • the two mobiles are driven by two motor couples from two barrels incorporated in the same watch movement.
  • the resonator could carry at least two coupling elements respectively coupled with the first track and the second track and placed elsewhere than on the aforementioned line connecting the two axes of rotation. It will then be ensured that the second coupling element interacts with the second magnetic strip when the first coupling element leaves the first magnetic strip and vice versa.
  • This last variant opens several degrees of additional freedom in the arrangement of the oscillator and in particular the two mobiles. For example, it is possible for the two magnetic tracks to be respectively arranged on two parallel plates but at different levels.
  • an oscillator 260 which is a first variant of the Figure 22 .
  • This variant is different from this Figure 22 in that the resonator 158A comprises a rigid rocker 160A which carries on each of its two arms two magnets 164 and 264, respectively 165 and 265.
  • the two magnets of each arm simultaneously undergo a magnetic interaction with the track Annular magnet 156. They are out of phase with an angular period P ⁇ .
  • the number of coupling elements can be increased by providing an angular offset equal to N ⁇ P ⁇ , where N is a number a positive integer, (corresponding to a phase shift of N ⁇ 360 °) between the coupling elements which undergo the same movement (that is to say the same degree of freedom and the same direction of movement) relative to a corresponding magnetic track.
  • an oscillator 270 which is a second variant of the Figure 22 .
  • This second variant differs from the first variant in that the two coupling elements, associated with the same arm of the balance 160B of the resonator 158B, are respectively positioned on the two zero position circles 20 and 20A defined by the annular magnetic strip. 156, namely by the outer and inner circles delimiting this track, for the resonator considered in its rest position.
  • the two coupling elements 164 and 266, respectively 165 and 267 have between them an angular phase shift of P ⁇ / 2 (ie 180 °).
  • oscillator 280 shown in FIG. Figure 33 .
  • This oscillator comprises a resonator 158C formed by a rocker 160C which comprises two arms 282 and 284 each carrying four coupling elements distributed over a period of angular of the magnetic structure 44 (period of each of the two magnetic tracks 52 and 53).
  • a coupling element having an interaction with the magnetic structure in each half-period of three successive half-periods of this magnetic structure above which the four coupling elements associated with the same arm of the pendulum simultaneously extend.
  • the annular magnetic tracks are extended to cover at least the expected maximum amplitude of oscillation (on an alternation) while the coupling members of the resonators have a relatively small dimension in the radial direction of magnetic tracks. rings associated with these resonators.
  • the regulating device 300 comprises a magnetic structure 304 forming a wheel and comprising an annular magnetic track 306 formed by magnets 308 having a reduced radial dimension and arranged periodically along a circle 312.
  • this circle passes substantially through the middle of the magnets or by the centers of mass of the magnets.
  • the annular magnetic strip defines, in axial projection in its general plane, a geometric circle located radially in the middle of this track or passing substantially through the centers of mass of a plurality of magnetic elements forming this magnetic track. This circle is also called zero position circle by analogy with the previous embodiments.
  • the resonator 302 is arranged to undergo radial oscillation.
  • Its element or coupling member 310 is formed by a magnetic material and its active end portion, defining a magnetic range in front of the magnetic structure, extends in axial projection in a plane parallel to the general plane of the magnetic strip in a substantially rectangular zone with its inner angular edge, that is to say in the angular direction of the wheel, substantially in axial projection the zero position circle when the resonator is in a rest position (potential energy of the minimum resonator ).
  • This substantially rectangular zone has an angular distance at the circle 312 substantially equal to a half-period (P ⁇ / 2) of the magnetic track 306 and a radial distance at least equal to the maximum amplitude of oscillation of the element coupling means on the alternation where it is coupled to this magnetic track 306.
  • the resonator is arranged relative to the magnetic structure so that the circle 312 passes axially through the active end portion of the coupling element 310 during substantially a first alternation of each oscillation period of this coupling element when a motor torque in a useful torque range is provided to the oscillator (formed by the resonator and the magnetic structure).
  • the magnetized material of the coupling element forms a magnet oriented axially along the geometric axis 51 just like the magnets 308, the latter here having an inversion of the magnetic poles so that they are arranged in repulsion with the magnet of the magnet. coupling element.
  • the magnetized material of the coupling element has at least one physical parameter which is correlated with the magnetic potential energy of the oscillator when this magnetic coupling element is magnetically coupled to the annular magnetic track 306.
  • the device regulator according to this eleventh embodiment is characterized in that, in the effective range of the driving torque, the annular magnetic track and the magnetic coupling element define in each angular period, as a function of their relative angular position ⁇ and the position coupling element according to its degree of freedom, a magnetic potential energy storage zone in the oscillator; and in that the magnetic material of the coupling element is arranged such that, at least in an area of this magnetic material coupled to the magnetic track for at least a portion of the potential magnetic energy storage area of each angular period, the physical parameter correlated with the magnetic potential energy of the oscillator angularly increases in a progressive manner or decreases angularly in a progressive manner.
  • the positive or negative variation of the physical parameter is chosen so that the magnetic potential energy of the oscillator is angularly increasing during a relative rotation between the resonator and the magnetic structure under the action of a motor torque.
  • the physical parameter in question is in particular an air gap or the flux of the magnetic field generated by the magnet of the coupling element, as previously described.
  • a twelfth embodiment is shown diagrammatically to Figures 35 and 36 .
  • the regulator device 320 corresponds to a technical reversal of the regulator device of the Figure 5 .
  • the magnetic structure 304 is identical to that of the Figure 34 .
  • the resonator 322 comprises a wafer 324 oscillating radially relatively to the center of the annular magnetic track 306 and supporting two coupling elements 326 and 328 rigidly fixed to this wafer. These two coupling elements are formed by two magnetized pads 326 and 328, each of which extends over an angular distance at the circle 312 substantially equal to a half-period P ⁇ / 2 of the magnetic strip 306 and are angularly offset from each other. half a period (phase shift of 180 °).
  • the magnetic material forming the two coupling elements has a physical parameter correlated with the magnetic potential energy of the oscillator. Over at least a certain angular distance of each coupling element, this physical parameter angularly increases progressively or decreases angularly in a progressive manner so that the magnetic potential energy of the oscillator is angularly increasing during a relative rotation.
  • the physical parameter is a distance between the lower surface of the wafer 324 and a general geometrical plane 325 of this wafer.
  • This general geometric plane is parallel to the upper surface of the magnetic structure 304 and therefore to the general plane of the latter.
  • the path of this wafer when it oscillates is also parallel to this plane 325.
  • this potential energy must increase in the direction of the relative rotation of the magnetic structure 304, as depicted in the cup of the Figure 36 where the coupled magnets are arranged in repulsion.
  • the magnetic zones of a variant of the regulating device of the Figure 35 can be obtained by axial symmetry along a radial axis located in the middle of an angular period and in the middle of the annular track and the coupling member, an angular period of the two magnetic tracks 52 and 53 and the coupling member 50 of the Figure 5 . Then, this magnetic member thus transferred is reproduced at each period of the magnetic track.
  • the result is not optimal with respect to the variation of the physical parameter considered of the magnetized material in the areas of potential energy accumulation.
  • magnetic zones 326 and 328 have been modified by axial symmetry so that the magnetic potential energy in each accumulation zone has substantially no variation depending on the degree of useful freedom of the resonator.
  • any embodiment described above, with at least one radially extended magnetic track and a resonator comprising a radial low-dimensional coupling element, or several such coupling elements shifted by an integer number of angular periods, can lead to an inverse realization.
  • An advantage of the regulator device according to the twelfth embodiment relative to the first embodiment arises from the fact that the extended magnetic zones 326 and 328 are on the resonator and can thus have the same dimensions, an identical linear variation of the physical parameter considered to generate magnetic potential energy accumulation ramps, and side edges with a curve exactly according to the degree of freedom of the coupling member. Another advantage is the greater simplicity of manufacturing the oscillator.
  • the regulating device 330 is distinguished by the fact that the two coupling elements 326A and 328A arranged on the wafer 324A of the resonator 322A have at their end facing the magnetic structure a zone having a square or rectangular shape in axial projection in a plane parallel to the magnetic track.
  • the inner angular edge of the annular zone 328A and the outer angular edge of the annular zone 326A are rectilinear. Since the angular period remains relatively small, in particular less than 45 °, this variant is functionally very close to that of the Figure 35 by optimally adjusting the rest position of the resonator relative to the annular magnetic track. It is thus also possible to obtain a good isochronism and a correct operating range which is relatively wide.
  • the Figures 38 and 38A relate to a thirteenth embodiment of the invention in which there is provided a magnetic interaction in attraction.
  • a magnetic material in the zones located radially in front of the energy accumulation zones, on the other side of the zero position circle, so that these zones have a lower magnetic potential energy. or minimal.
  • the regulator device 332 comprises an annular magnetic strip 306 described above and a resonator 334 represented schematically, the latter comprising a plate 336 of ferromagnetic material which oscillates at the expected resonant frequency.
  • the wafer 336 extends in a general plane 325 and comprises two zones 326B and 328B whose distance to this general plane, respectively the air gap with the magnetic track, increases in the direction of rotation of this magnetic track to each generate a zone d accumulation of potential energy over a relatively large angular distance.
  • this plate comprises two complementary zones 337 and 338 also formed by the ferromagnetic material and having a minimum air gap with the magnetic strip.
  • the angular dimension of the wafer is preferably provided equal to the linear distance between the centers of two successive magnets 308. This solves a problem that apart from the superposition area with the wafer, the magnets have high potential energy.
  • FIG 39 is schematically represented a fourteenth embodiment by applying the technique reversal technique explained above to the regulating device of the Figure 24 .
  • a regulator device 340 is thus obtained with a resonator 174A formed by a tuning fork 176A having at its two free ends two magnetic plates 344 and 345 similar to the wafer 324A of the Figure 37 or at plate 336 of the Figure 38 .
  • the two wafers 344 and 345 oscillate in opposite directions and each comprise two coupling elements similar to the magnetic zones 326A and 328A, respectively 326B and 328B.
  • Figures 37 and 38 The magnetic structure 304 corresponds to that described previously.
  • the tuning fork is perfectly symmetrical (by axially symmetrying one of the two plates along an axis of symmetry substantially tangent to the zero position circle), an odd number of coupling elements must be provided. 308 on the wheel 304.
  • the Figure 40 represents a fifteenth embodiment of the type described from the Figure 34 .
  • This embodiment relates to a case with two concentric magnetic tracks of small radial dimension on the structure.
  • the regulator device 350 is functionally similar to the embodiment of the Figure 32 .
  • This regulator device 350 is formed by an oscillator comprising a resonator 352 of the sprung-balance type and a magnetic structure 358 forming a wheel driven in rotation about the geometric axis 51 by a motor torque supplied by the watch movement in which this regulating device is incorporated.
  • the resonator therefore has a hairspring 162 or other suitable elastic element and a balance 160D having two arms whose two respective free ends respectively bear two coupling elements 354 and 356.
  • Each coupling element is formed by a magnetized zone similar to the element 310 of the Figure 34 .
  • the magnetic structure 358 comprises a first magnetic track 306 already described and a second magnetic track 360 concentric with the first magnetic track and formed by a plurality of magnets 362 regularly distributed with an angular period identical to that of the first magnetic track but with an angular offset of half a period; these two tracks thus having a phase shift of 180 °.
  • the magnets 308 and 362 are arranged in repulsion relative to the two magnetic zones 354 and 356.
  • the oscillator 350 can also be obtained from the oscillator of the Figure 23 using a second method of inverting the magnetic zone dimensions of the magnetic structure and the resonator.
  • Each hatched area of the magnetic tracks is replaced by a magnet of small radial width at the center of the hatched area and the two magnets of the resonator are replaced by two magnetized zones having substantially the dimensions of a hatched sector of a track of the oscillator of the Figure 23 .

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Description

Domaine techniqueTechnical area

La présente invention concerne le domaine des dispositifs régulateur de la vitesse angulaire relative entre une structure magnétique et un résonateur couplés magnétiquement de manière à définir ensemble un oscillateur. Le dispositif régulateur de la présente invention rythme la marche d'un mouvement horloger mécanique. Plus particulièrement, l'invention concerne les échappements magnétiques pour mouvements horlogers mécaniques dans lesquels il est prévu un couplage magnétique direct entre un résonateur et une structure magnétique. En général, sa fonction est d'assujettir les fréquences de rotation des mobiles d'un rouage compteur d'un tel mouvement horloger à la fréquence de résonance du résonateur. Ce dispositif régulateur comprend donc un résonateur, dont une partie oscillante est munie d'au moins un élément de couplage magnétique, et un échappement magnétique agencés de manière à commander la vitesse angulaire relative entre une structure magnétique formant cet échappement magnétique et ce résonateur. Il remplace le balancier-spiral et le mécanisme d'échappement classique, notamment l'échappement avec une ancre de type suisse et une roue d'échappement dentée.The present invention relates to the field of devices regulating the relative angular velocity between a magnetic structure and a resonator magnetically coupled so as to define an oscillator together. The regulating device of the present invention paces the course of a mechanical clockwork movement. More particularly, the invention relates to magnetic escapements for mechanical watch movements in which there is provided a direct magnetic coupling between a resonator and a magnetic structure. In general, its function is to subject the mobile rotation frequencies of a counter wheel of such a watch movement to the resonance frequency of the resonator. This regulator device thus comprises a resonator, an oscillating portion of which is provided with at least one magnetic coupling element, and a magnetic escapement arranged to control the relative angular velocity between a magnetic structure forming this magnetic escapement and this resonator. It replaces the sprung balance and the classic exhaust mechanism, including the exhaust with a Swiss-type anchor and a toothed escape wheel.

Le résonateur ou la structure magnétique est solidaire en rotation d'un mobile entraîné en rotation avec un certain couple moteur qui entretient une oscillation du résonateur. En général le mobile est incorporé dans un rouage ou plus généralement une chaîne cinématique d'un mécanisme. Cette oscillation permet de régler la vitesse angulaire relative entre la structure magnétique et le résonateur grâce au couplage magnétique entre eux.The resonator or the magnetic structure is integral in rotation with a mobile driven in rotation with a certain engine torque which maintains oscillation of the resonator. In general the mobile is incorporated in a cog or more generally a kinematic chain of a mechanism. This oscillation makes it possible to adjust the relative angular velocity between the magnetic structure and the resonator by virtue of the magnetic coupling between them.

Arrière-plan technologiqueTechnological background

Les dispositifs de régulation de la vitesse d'une roue, nommé aussi rotor, par un couplage magnétique, nommé aussi accouplement magnétique, entre un résonateur et une roue magnétique sont connus depuis de nombreuses années dans le domaine horloger. Plusieurs brevets relatifs à ce domaine ont été délivrés à la société Horstmann Clifford Magnetics pour des inventions de C. F. Clifford. En particulier, on citera le brevet US 2,946,183 . Les dispositifs de régulation décrits dans ces documents présentent divers inconvénients, en particulier un problème d'anisochronisme (défini comme un non-isochronisme, c'est-à-dire une absence d'isochronisme), à savoir une variation significative de la pulsation (vitesse angulaire) du rotor en fonction du couple moteur appliqué à ce rotor. Les raisons de cet anisochronisme ont été comprises dans le cadre des développements ayant conduit à la présente invention. Ces raisons ressortiront ultérieurement à la lecture de la description de l'invention.The devices for regulating the speed of a wheel, also called a rotor, by a magnetic coupling, also called a magnetic coupling, between a resonator and a magnetic wheel have been known for many years in the watchmaking field. Several patents relating to this field have been issued to Horstmann Clifford Magnetics for inventions by CF Clifford. In particular, mention will be made of the patent US 2,946,183 . The control devices described in these documents have various disadvantages, in particular anisochronism problem (defined as a non-isochronism, that is to say an absence of isochronism), namely a significant variation of the pulsation ( angular velocity) of the rotor as a function of the engine torque applied to this rotor. The reasons for this anisochronism were included in the context of the developments that led to the present invention. These reasons will emerge later on reading the description of the invention.

Il est aussi connu de la demande de brevet japonaise JPS 5240366 (demande No JP19750116941 ) et des modèles d'utilité japonais JPS 5245468U (demande No JP19750132614U ) et JPS 5263453U (demande No JP19750149018U ) des échappements magnétiques à couplage magnétique direct entre un résonateur et une roue formée par un disque. Dans les deux premiers documents, il est prévu de remplir des ouvertures rectangulaires d'un disque non magnétique avec une poudre à haute perméabilité magnétique ou un matériau aimanté. On obtient ainsi deux pistes annulaires coaxiales et adjacentes qui comprennent chacune des zones magnétiques rectangulaires agencées régulièrement avec une période angulaire donnée, les zones de la première piste étant décalées ou déphasées d'une demi-période relativement aux zones de la seconde piste. On a donc des zones magnétiques distribuées alternativement d'un côté et de l'autre d'un cercle correspondant à la position de repos (position zéro) de l'élément ou organe de couplage magnétique du résonateur. Cet élément ou organe de couplage est réalisé par une boucle ouverte, selon le cas en matériau aimanté ou à haute perméabilité magnétique, entre les extrémités de laquelle passe le disque entraîné en rotation. Le troisième document décrit une alternative dans laquelle les zones magnétiques du disque sont formées par des plaquettes individuelles en matériau à haute perméabilité magnétique, l'élément de couplage magnétique du résonateur étant alors aimanté. Les échappements magnétiques décrits dans ces documents japonais ne permettent pas d'améliorer l'isochronisme de manière importante, notamment pour des raisons qui sont exposées ci-après à l'aide des Figures 1 à 4.It is also known from the Japanese patent application JPS 5240366 (request No JP19750116941 ) and Japanese utility models JPS 5245468U (request No JP19750132614U ) and JPS 5263453U (request No JP19750149018U ) Magnetic exhausts with direct magnetic coupling between a resonator and a wheel formed by a disc. In the first two documents, it is intended to fill rectangular openings of a non-magnetic disk with a high magnetic permeability powder or magnetic material. Two coaxial and adjacent annular tracks are thus obtained, each comprising rectangular magnetic zones arranged regularly with a given angular period, the zones of the first track being offset or out of phase by half a period relative to the zones of the second track. We therefore have magnetic zones alternately distributed on one side and the other of a circle corresponding to the rest position (zero position) of the element or magnetic coupling member of the resonator. This element or coupling member is formed by an open loop, as the case magnetic material or high magnetic permeability, between the ends of which passes the disk rotated. The third document describes an alternative in which the magnetic zones of the disk are formed by individual plates of high magnetic permeability material, the magnetic coupling element of the resonator then being magnetized. The magnetic exhausts described in these Japanese documents do not make it possible to improve the isochronism in an important way, in particular for reasons which are explained below with the help of the Figures 1 to 4 .

Un dispositif comparable est aussi décrit dans la demande US 3 518 464 A . A la Figure 1 est représenté schématiquement un oscillateur formant un échappement magnétique 2 du type décrit dans les documents japonais susmentionnés, mais déjà optimisé par le fait que les dents magnétiques 14 et 16 de la roue 4 définissent des secteurs annulaires qui s'étendent chacun sur une demi-période d'oscillation et par la sélection d'un élément de couplage avec une extrémité ronde ou carrée pour le résonateur, afin de mieux permettre une comparaison avec un mode de réalisation de la présente invention représenté à la Figure 5 et démontrer objectivement les bénéfices de la présente invention. La roue 4 comprend une première série de dents 14 séparées respectivement par une première série de trous 15 qui définissent ensemble une première piste annulaire. Cette roue comprend encore une deuxième série de dents 16 séparées respectivement par une deuxième série de trous 17 qui définissent ensemble une deuxième piste annulaire. Les dents 14 et 16 sont formées par un matériau magnétique à haute perméabilité magnétique, en particulier un matériau ferromagnétique. Les deux séries de dents sont respectivement reliées par un anneau externe 18 et un anneau interne 19 formés du même matériau magnétique. Les deux pistes annulaires sont adjacentes et délimitées par un cercle 20 qui correspond à la position de repos de l'aimant 12, repéré en son centre, du résonateur 6 pour toute position angulaire de la roue 4, c'est-à-dire à la position dans laquelle le résonateur a une énergie de déformation élastique minimale.A comparable device is also described in the application US 3,518,464 A . To the Figure 1 is schematically represented an oscillator forming a magnetic escapement 2 of the type described in the Japanese documents mentioned above, but already optimized by the fact that the magnetic teeth 14 and 16 of the wheel 4 define annular sectors which each extend over a half-period of oscillation and by selecting a coupling element with a round or square end for the resonator, to better allow comparison with an embodiment of the present invention shown in FIG. Figure 5 and objectively demonstrate the benefits of the present invention. The wheel 4 comprises a first series of teeth 14 separated respectively by a first series of holes 15 which together define a first annular track. This wheel further comprises a second series of teeth 16 separated respectively by a second series of holes 17 which together define a second annular track. The teeth 14 and 16 are formed by a magnetic material with high magnetic permeability, in particular a ferromagnetic material. The two sets of teeth are respectively connected by an outer ring 18 and an inner ring 19 formed of the same magnetic material. The two annular tracks are adjacent and delimited by a circle 20 which corresponds to the rest position of the magnet 12, located at its center, of the resonator 6 for any angular position of the wheel 4. that is, at the position where the resonator has minimal elastic deformation energy.

Le résonateur est représenté symboliquement par un ressort 8, correspondant à sa capacité de déformation élastique définie par une constante élastique, et par une inertie 10 définie par sa masse et sa structure. Le résonateur est capable d'osciller avec une fréquence propre dans au moins un mode de résonance où l'aimant 12 présente une oscillation radiale. On comprendra que cette représentation schématique du résonateur 6 signifie que, dans le cadre de la présente invention, il n'est pas limité à quelques variantes particulières. Ce qui importe, c'est que le résonateur comprend au moins un élément de couplage magnétique 12 permettant de coupler magnétiquement ce résonateur à la structure magnétique de la roue 4 qui est, dans l'exemple représenté à la Figure 1, entraînée en rotation par un couple moteur dans le sens antihoraire à la vitesse angulaire ω. L'aimant 12 est donc situé au-dessus de la roue 4 et il est capable d'osciller radialement autour d'une position zéro située sur le cercle intermédiaire 20. Comme les dents magnétiques 14 et 16 forment des zones d'interaction magnétique situées alternativement d'un côté et de l'autre du cercle intermédiaire 20, elles définissent un chemin magnétique sinueux avec une période angulaire Pθ déterminée, laquelle correspond à la période angulaire de chacune des première et deuxième pistes annulaires. Lorsque le résonateur est couplé magnétiquement à la roue de sorte que l'aimant 12 oscille en suivant le chemin magnétique sinueux défini par cette roue, la vitesse angulaire ω de la roue est définie sensiblement par la fréquence d'oscillation du résonateur.The resonator is represented symbolically by a spring 8, corresponding to its elastic deformation capacity defined by an elastic constant, and by an inertia defined by its mass and its structure. The resonator is able to oscillate with a natural frequency in at least one resonance mode where the magnet 12 has a radial oscillation. It will be understood that this schematic representation of the resonator 6 means that, in the context of the present invention, it is not limited to a few particular variants. What is important is that the resonator comprises at least one magnetic coupling element 12 for magnetically coupling this resonator to the magnetic structure of the wheel 4 which is, in the example shown in FIG. Figure 1 , driven in rotation by a motor torque counterclockwise at the angular velocity ω. The magnet 12 is thus located above the wheel 4 and is capable of oscillating radially around a zero position located on the intermediate circle 20. As the magnetic teeth 14 and 16 form magnetic interaction zones located alternately on one side and the other of the intermediate circle 20, they define a sinuous magnetic path with a determined angular period P θ , which corresponds to the angular period of each of the first and second annular tracks. When the resonator is magnetically coupled to the wheel so that the magnet 12 oscillates along the sinuous magnetic path defined by this wheel, the angular velocity ω of the wheel is defined substantially by the oscillation frequency of the resonator.

A la Figure 2 est représentée schématiquement pour une partie de la roue 4 l'énergie potentielle magnétique (aussi nommée énergie potentielle d'interaction magnétique) de l'oscillateur 2 qui varie angulairement et radialement en fonction de la structure magnétique de cette roue. Les courbes de niveaux 22 correspondent à différents niveaux de l'énergie potentielle magnétique. Elles définissent des courbes équipotentielles. L'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur en un point donné correspond à un état de l'oscillateur lorsque l'élément de couplage magnétique du résonateur se trouve dans une position donnée (son centre étant situé à ce point donné). Elle est définie à une constante près. En général, l'énergie potentielle magnétique est définie relativement à une énergie de référence qui correspond à l'énergie potentielle minimale de l'oscillateur. En l'absence de force dissipative, cette énergie potentielle correspond au travail nécessaire pour amener l'aimant d'une position d'énergie potentielle minimale à une position donnée. Dans le cas de l'oscillateur considéré, ce travail est fourni par le couple moteur appliqué à la roue 4. L'énergie potentielle accumulée dans l'oscillateur peut être transférée au résonateur lorsque l'aimant retourne vers une position d'énergie potentielle moindre, en particulier d'énergie potentielle minimale, par un mouvement radial relativement à l'axe de rotation de la roue (c'est-à-dire selon le degré de liberté du mode de résonance utile). En l'absence de force dissipative, cette énergie potentielle est transformée en énergie cinétique et énergie élastique dans le résonateur par le travail de la force magnétique entre l'élément de couplage du résonateur et la structure magnétique. C'est ainsi que le couple moteur fourni à la roue sert à entretenir l'oscillation du résonateur qui en retour freine la roue en réglant sa vitesse angulaire.To the Figure 2 is schematically represented for a portion of the wheel 4 the magnetic potential energy (also called potential magnetic interaction energy) of the oscillator 2 which varies angularly and radially depending on the magnetic structure of the wheel. The contour lines 22 correspond to different levels of energy magnetic potential. They define equipotential curves. The magnetic potential energy of the oscillator at a given point corresponds to a state of the oscillator when the magnetic coupling element of the resonator is in a given position (its center being situated at this given point). It is set to a constant. In general, the magnetic potential energy is defined relative to a reference energy which corresponds to the minimum potential energy of the oscillator. In the absence of dissipative force, this potential energy corresponds to the work necessary to bring the magnet from a position of minimum potential energy to a given position. In the case of the oscillator considered, this work is provided by the motor torque applied to the wheel 4. The potential energy accumulated in the oscillator can be transferred to the resonator when the magnet returns to a position of less potential energy. , in particular of minimum potential energy, by a radial movement relative to the axis of rotation of the wheel (that is to say according to the degree of freedom of the useful resonance mode). In the absence of dissipative force, this potential energy is transformed into kinetic energy and elastic energy in the resonator by the work of the magnetic force between the coupling element of the resonator and the magnetic structure. Thus the engine torque supplied to the wheel serves to maintain the oscillation of the resonator which in turn brakes the wheel by adjusting its angular speed.

La piste annulaire extérieure définit une alternance de zones d'énergie potentielle minimale 24 et de zones d'énergie potentielle maximale 25 alors que la piste annulaire intérieure définit, avec un déphasage d'une demi-période angulaire Pθ/2 relativement à la première piste (c'est-à-dire un déphasage de 180°), une alternance de zones d'énergie potentielle minimale 28 et de zones d'énergie potentielle maximale 29. A la Figure 3 sont représentés deux tracés 32 et 34 donnant la position du centre de l'aimant 12 lorsque l'oscillateur 2 est en fonctionnement et que la roue 4 est donc entraînée en rotation avec une régulation de sa vitesse angulaire. Ces tracés sont donc une représentation de l'oscillation de l'aimant avec deux amplitudes différentes dans un référentiel lié à la roue. En observant les courbes de niveau 22 de l'énergie potentielle magnétique et les oscillations 32 et 34, on remarque que l'oscillateur accumule de l'énergie potentielle magnétique à chaque alternance dans des zones d'accumulation 26 et 30. La force exercée sur l'aimant du résonateur est donnée par le gradient de l'énergie potentielle magnétique, ce gradient étant perpendiculaire aux courbes de niveaux 22. La composante angulaire (degré de liberté de la roue) travaille par réaction sur la roue alors que la composante radiale (degré de liberté du résonateur) travaille sur l'organe de couplage du résonateur. Dans les zones d'accumulation, la force angulaire correspond à une force de freinage de la roue car la force de réaction angulaire s'oppose au sens de rotation de cette roue. Lorsque la force magnétique est essentiellement angulaire dans les zones d'accumulation, on peut parler de pure accumulation d'énergie potentielle magnétique dans l'oscillateur.The outer annular track defines an alternation of areas of minimum potential energy 24 and areas of maximum potential energy 25 while the inner annular track defines, with a phase shift of one half-angular period P θ / 2 relative to the first one. track (ie a phase shift of 180 °), an alternation of zones of minimum potential energy 28 and areas of maximum potential energy. Figure 3 are represented two traces 32 and 34 giving the position of the center of the magnet 12 when the oscillator 2 is in operation and that the wheel 4 is thus rotated with a regulating its angular velocity. These plots are therefore a representation of the oscillation of the magnet with two different amplitudes in a reference linked to the wheel. By observing the contour lines 22 of the magnetic potential energy and the oscillations 32 and 34, it is noted that the oscillator accumulates magnetic potential energy at each alternation in zones of accumulation 26 and 30. The force exerted on the magnet of the resonator is given by the gradient of the magnetic potential energy, this gradient being perpendicular to the level curves 22. The angular component (degree of freedom of the wheel) works by reaction on the wheel while the radial component ( degree of freedom of the resonator) works on the coupling member of the resonator. In the accumulation zones, the angular force corresponds to a braking force of the wheel because the angular reaction force opposes the direction of rotation of this wheel. When the magnetic force is essentially angular in the accumulation zones, one can speak of pure accumulation of magnetic potential energy in the oscillator.

Aux Figures 2 et 3, les zones de pure accumulation définissent sensiblement des zones annulaires Z1ac* et Z2ac*. L'énergie accumulée est ensuite transférée au résonateur dans une zone centrale d'impulsions ZCimp*. Dans la zone centrale ZCimp* et plus précisément dans les zones d'impulsion où passent les oscillations de l'aimant, le gradient de l'énergie potentielle magnétique présente une composante radiale qui augmente progressivement avec la rotation de la roue alors que la composante angulaire diminue pour finalement être nulle. Ce gradient correspond à une force de poussée pour l'aimant et donc à une impulsion. Lorsque l'amplitude est relativement importante (oscillation 32), on remarque que la force de poussée est appliquée sur toute la largeur de la zone centrale entre les points PE1 et PS1. Pour une amplitude moindre (oscillation 34), le passage au travers de la zone centrale ZCimp* s'étend sur une distance angulaire supérieure entre les points PE2 et PS2 et, dans la première moitié de la traversée de la zone centrale (jusqu'environ au cercle intermédiaire 20), l'oscillation est sensiblement libre, une impulsion de moindre énergie étant donnée seulement dans la seconde moitié de cette traversée.To the Figures 2 and 3 the zones of pure accumulation substantially define annular zones Z1 ac * and Z2 ac *. The accumulated energy is then transferred to the resonator in a central zone of pulses ZC imp *. In the central zone ZC imp * and more precisely in the pulse zones where the oscillations of the magnet pass, the gradient of the magnetic potential energy has a radial component which increases progressively with the rotation of the wheel while the component angular decreases to finally be zero. This gradient corresponds to a pushing force for the magnet and therefore to a pulse. When the amplitude is relatively large (oscillation 32), it is noted that the thrust force is applied over the entire width of the central zone between the points PE 1 and PS 1 . For a smaller amplitude (oscillation 34), the passage through the central zone ZC imp * extends over an upper angular distance between the points PE 2 and PS 2 and, in the first half of the crossing of the central zone ( up to about the middle circle 20), the oscillation is substantially free, a pulse of less energy being given only in the second half of this crossing.

De manière générale, on comprend par 'zone d'accumulation' une zone dans laquelle l'énergie potentielle magnétique dans l'oscillateur augmente pour les diverses amplitudes d'oscillation dans la plage utile du couple moteur ; et on comprend par 'zone d'impulsion' une zone dans laquelle cette énergie potentielle magnétique diminue pour les diverses amplitudes d'oscillation de la plage utile du couple moteur et où une force magnétique de poussée est exercée sur l'organe de couplage du résonateur selon son degré de liberté. Par force de poussée, on comprend une force dans le sens du mouvement de l'organe de couplage oscillant. Ainsi, bien qu'une telle force de poussée puisse déjà exister dans une zone d'accumulation, on parlera dans la présente description de zones d'impulsion en dehors des zones d'accumulation.Generally speaking, the term "accumulation zone" includes an area in which the magnetic potential energy in the oscillator increases for the various amplitudes of oscillation in the useful range of the driving torque; and an 'area of impulse' is understood to include an area in which this magnetic potential energy decreases for the various amplitudes of oscillation of the useful range of the driving torque and a magnetic thrust force is exerted on the coupling member of the resonator. according to its degree of freedom. By force of thrust, it comprises a force in the direction of movement of the oscillating coupling member. Thus, although such a pushing force may already exist in an accumulation zone, in the present description we will speak of pulse zones outside the accumulation zones.

Pour comprendre les courbes de niveaux 22 représentées aux Figures 2 et 3, il faut considérer un aspect important de la réalisation de l'oscillateur 2 pour qu'il soit fonctionnel. En particulier dans le domaine horloger, le couple moteur fourni par un barillet varie de manière importante en fonction du niveau de tension du ressort de barillet. Pour assurer une marche du mouvement horloger sur une période suffisamment grande, on a en général besoin que ce mouvement puisse être entraîné par un couple variant entre un couple maximal et environ la moitié de ce couple maximal. De plus, il faut évidemment assurer un bon fonctionnement au couple maximal. En pratique, pour assurer un tel fonctionnement et empêcher notamment que l'oscillateur décroche à relativement grande amplitude d'oscillation, il est nécessaire que les zones de freinage 26 et 30 s'étendent sur une certaine distance angulaire et que le freinage soit ainsi progressif. Une telle situation est obtenue en partie et de manière non optimale avec des oscillateurs de l'art antérieur par un effet de moyennage dû essentiellement à l'étendue angulaire de l'organe ou élément de couplage magnétique du résonateur en projection dans le plan général de la roue et à un entrefer assez grand entre cet organe et la structure magnétique des pistes annulaires de la roue (plus généralement du rotor ou mobile rotatif).To understand the contour lines 22 represented in Figures 2 and 3 , we must consider an important aspect of the realization of oscillator 2 so that it is functional. In particular in the horological field, the engine torque provided by a cylinder varies significantly depending on the tension level of the mainspring. To ensure a movement of the watch movement over a sufficiently large period, it is generally necessary that this movement can be driven by a torque varying between a maximum torque and about half of this maximum torque. In addition, it is obviously necessary to ensure proper operation at maximum torque. In practice, in order to ensure such an operation and in particular to prevent the oscillator from stalling at a relatively large amplitude of oscillation, it is necessary for the braking zones 26 and 30 to extend over a certain angular distance and for the braking to be thus progressive. . Such a situation is obtained partly and non-optimally with oscillators of the prior art by an averaging effect due essentially to the angular extent of the coupling element or element. magnetic resonator projection in the general plane of the wheel and a fairly large air gap between this member and the magnetic structure of the annular tracks of the wheel (more generally rotor or mobile rotating).

Le moyennage est obtenu par une intégration sur la totalité du champ magnétique couplé, lequel s'étend sur une région de la structure magnétique d'autant plus grande que l'aimant présente une grande surface d'extrémité parallèle audit plan général et que l'entrefer est grand. Ainsi, le flanc vertical d'une dent magnétique adjacente à une ouverture dans la structure magnétique considérée donne, dans l'espace de l'énergie potentielle magnétique, des courbes de niveaux 22 qui s'étendent sur une distance angulaire d'autant plus grande que l'effet de moyennage est important. Dans le cas analysé ici, on a pris un aimant présentant une section circulaire ou carrée parallèlement au plan général de la roue. La dimension de cette section et l'entrefer choisis correspondent déjà à un agencement plus favorable que ceux des dispositifs de l'art antérieur cités précédemment pour le fonctionnement de l'oscillateur, car on assure des plages de freinage 26 et 30 suffisamment étendues tout en limitant déjà un peu la distance radiale de la zone centrale d'impulsions.The averaging is obtained by an integration on the whole of the coupled magnetic field, which extends over a region of the magnetic structure all the greater as the magnet has a large end surface parallel to said general plane and the gap is big. Thus, the vertical flank of a magnetic tooth adjacent to an opening in the magnetic structure in question gives, in the space of the magnetic potential energy, contour lines 22 which extend over an angular distance all the greater that the averaging effect is important. In the case analyzed here, we took a magnet having a circular or square section parallel to the general plane of the wheel. The size of this section and the airgap chosen already correspond to a more favorable arrangement than those of the prior art devices mentioned above for the operation of the oscillator, since sufficiently large braking zones 26 and 30 are provided while already limiting a little the radial distance from the central zone of pulses.

Lorsqu'on analyse le comportement de l'oscillateur considéré précédemment en fonction du couple moteur appliqué à la roue, on observe au moins deux inconvénients d'un tel dispositif régulateur : La plage de valeurs pour le couple moteur est relativement réduite et le dispositif régulateur présente un anisochronisme important. Ceci est montré sur le graphe de la Figure 4 où est représentée l'erreur relative de vitesse angulaire ou de pulsation (ω-ω0)/ω0 de la roue 4 (ω0 étant la vitesse angulaire nominale) relativement au couple relatif Mrot/Mmax appliqué à cette roue (pour un facteur de qualité du résonateur d'environ 200). La pulsation ω0 est relié mathématiquement à la fréquence naturelle Fres de l'oscillation utile du résonateur par la formule ω0 = 2πFres/NP, NP étant le nombre de périodes angulaires des première et deuxième pistes annulaires. Les divers points 36 définissent une courbe 38 correspondant à un fort anisochronisme pour une application horlogère. En effet, une erreur relative de 5.10-4 correspond à une erreur de marche journalière très importante, à savoir d'environ quarante secondes (40 s). Ensuite, on observe une instabilité du comportement de l'oscillateur lorsque le couple relatif approche les 80% (0.8), comme en témoigne le point 40. Ainsi, pour avoir une précision du mouvement horloger inférieure à dix secondes par jour, il faudrait que le couple relatif demeure dans une plage étroite comprise entre 0.6 (60%) et 0.8 (80%). Pratiquement, le mouvement horloger doit être conçu pour que le maximum de couple acceptable corresponde au couple maximum appliqué à la roue 4 de sorte que le couple devra rester finalement au-dessus de 80% dans ce cas pratique. Et dès qu'on s'approche de cette limite inférieure l'anisochronisme augmente rapidement pour devenir énorme lorsqu'on passe en-dessous de cette limite inférieure. On comprend donc une raison importante du non succès de tels échappements magnétiques alors qu'ils sont connus depuis des dizaines d'années.When analyzing the behavior of the oscillator considered above as a function of the engine torque applied to the wheel, at least two disadvantages of such a regulating device are observed: the range of values for the engine torque is relatively small and the regulating device presents an important anisochronism. This is shown on the graph of the Figure 4 where is represented the relative angular velocity or pulsation error (ω-ω 0 ) / ω 0 of the wheel 4 (ω 0 being the nominal angular velocity) relative to the relative torque M rot / M max applied to this wheel (for a resonator quality factor of about 200). Pulsation ω 0 is mathematically related to the natural frequency F res useful oscillation of the resonator by the formula ω 0 = 2.pi.f res / N P, N P is the number of the angular periods of the first and second annular tracks. The various points 36 define a curve 38 corresponding to a strong anisochronism for a watch application. Indeed, a relative error of 5.10 -4 corresponds to a very important daily operation error, namely about forty seconds (40 s). Then, we observe an instability of the behavior of the oscillator when the relative torque approaches 80% (0.8), as evidenced by the point 40. Thus, to have a precision of the watch movement less than ten seconds per day, it would be necessary that the relative torque remains in a narrow range between 0.6 (60%) and 0.8 (80%). In practice, the watch movement must be designed so that the maximum acceptable torque corresponds to the maximum torque applied to the wheel 4 so that the torque will have to remain above 80% in this practical case. And as soon as we approach this lower limit the anisochronism increases rapidly to become enormous when we pass below this lower limit. We therefore understand an important reason for the failure of such magnetic escapements when they have been known for decades.

Résumé de l'inventionSummary of the invention

Dans le cadre de la présente invention, les inventeurs, après avoir constaté les problèmes d'anisochronisme et de plage de fonctionnement limitée dans les dispositifs régulateur connus mentionnés précédemment, se sont donnés pour objectif d'en comprendre les raisons et d'apporter une solution à ces problèmes.In the context of the present invention, the inventors, after having noted the problems of anisochronism and limited operating range in the aforementioned known regulating devices, have set themselves the objective of understanding the reasons and providing a solution. to these problems.

Les réflexions quant aux problèmes de l'art antérieur et diverses recherches effectuées ont permis de cerner des causes à ces problèmes. Le problème d'anisochronisme et également celui de la plage utile du couple moteur limitée sont dus en particulier au fait que les impulsions données à l'aimant du résonateur s'étendent sur une distance radiale relativement importante hors d'une zone localisée autour du cercle de position zéro. Ceci réduit les zones annulaires de pure accumulation et de plus perturbe la marche de l'oscillateur. En effet, seules des impulsions localisées à l'endroit de ce cercle de position zéro ne perturbent quasi pas l'oscillateur. Les inventeurs ont ainsi constaté qu'une force de poussée sur un chemin relativement étendu hors de ladite zone localisée perturbe le résonateur ; ce qui varie sa fréquence en fonction du couple fourni et est donc source d'anisochronisme.Reflections on the problems of the prior art and various research carried out have identified causes for these problems. The problem of anisochronism and also that of the useful range of the limited motor torque are due in particular to the fact that the pulses given to the magnet of the resonator extend over a relatively large radial distance out of a zone located around the circle. of zero position. This reduces the annular zones of pure accumulation and further disrupts the progress of the oscillator. Indeed, only localized pulses at the location of this zero position circle do not disturb the oscillator. The inventors have thus found that a thrust force on a relatively wide path out of said localized zone disturbs the resonator; This varies its frequency depending on the torque supplied and is therefore anisochronism source.

Pour résoudre le problème de la zone centrale d'impulsions de grande largeur tout en permettant un fonctionnement efficace et stable de l'oscillateur sur une plage de couple relativement importante, la présente invention propose un dispositif régulateur de la vitesse angulaire relative entre une structure magnétique et un résonateur, couplés magnétiquement de manière à définir ensemble un oscillateur formant ce dispositif régulateur, tel que défini à la revendication 1 pour un premier mode de réalisation principal et à la revendication 2 pour un second mode de réalisation principal.To solve the problem of the central zone of large pulses while allowing an efficient and stable operation of the oscillator over a relatively large torque range, the present invention proposes a device for regulating the relative angular velocity between a magnetic structure. and a resonator, magnetically coupled so as to together define an oscillator forming said controller, as defined in claim 1 for a first main embodiment and claim 2 for a second main embodiment.

De manière générale, le dispositif régulateur selon l'invention présente les caractéristiques suivantes : La structure magnétique comprend au moins une piste magnétique annulaire centrée sur un axe de rotation de cette structure magnétique ou du résonateur, lesquels sont agencés pour subir une rotation l'un relativement à l'autre autour de l'axe de rotation lorsqu'un couple moteur est appliqué à la structure magnétique ou au résonateur. La piste magnétique annulaire est formée au moins partiellement d'un premier matériau magnétique dont au moins un premier paramètre physique est corrélé à l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur mais différent de celle-ci. Ce premier matériau magnétique est agencé le long de la piste magnétique annulaire de sorte que cette énergie potentielle magnétique varie angulairement de manière périodique le long de cette piste magnétique annulaire et qu'il définisse ainsi une période angulaire (Pθ) de cette piste magnétique annulaire. Le résonateur comprend au moins un élément de couplage magnétique (aussi nommé organe de couplage magnétique) à la structure magnétique. Cet élément de couplage magnétique est formé d'un deuxième matériau magnétique, dont au moins un deuxième paramètre physique est corrélé à l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur, et est couplé magnétiquement à la piste magnétique annulaire de manière qu'une oscillation selon un degré de liberté d'un mode de résonnance du résonateur est entretenue dans une plage utile du couple moteur appliqué à la structure magnétique ou au résonateur et qu'un nombre entier déterminé de périodes, en particulier et de préférence une période, de cette oscillation intervienne lors de ladite rotation relative dans chaque période angulaire de la piste magnétique annulaire ; la fréquence de l'oscillation déterminant ainsi la vitesse angulaire relative. Dans la plage utile du couple moteur, la piste annulaire et l'élément de couplage magnétique définissent dans chaque période angulaire, en fonction de leur position relative définie par leur position angulaire relative et la position de l'élément de couplage selon son degré de liberté, une zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique dans l'oscillateur. Ensuite, la piste magnétique annulaire et l'élément de couplage magnétique sont agencés de manière que l'élément de couplage magnétique reçoit, lors de la rotation relative susmentionnée entre le résonateur et la structure magnétique, des impulsions selon son degré de liberté autour d'une position de repos de cet élément de couplage magnétique. Ces impulsions définissent, en fonction de la position relative de l'élément de couplage magnétique et de la piste magnétique annulaire et pour la plage utile du couple moteur fourni au dispositif régulateur, des zones d'impulsion qui sont sensiblement localisées dans une zone centrale d'impulsions adjacente aux zones d'accumulation d'énergie potentielle magnétique. Dans une variante particulière, le rapport entre la dimension radiale des zones d'impulsion et la dimension radiale des zones d'accumulation d'énergie potentielle magnétique est inférieur à cinquante pourcents. Dans une variante préférée, ce rapport est inférieur ou sensiblement égal à trente pourcents.
De plus, la piste magnétique annulaire et l'élément de couplage magnétique sont agencés de manière que le gradient angulaire moyen de l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur dans les zones d'accumulation d'énergie potentielle magnétique est inférieur au gradient moyen de cette énergie potentielle magnétique dans les zones d'impulsion selon le degré de liberté du résonateur et dans une même unité. Ainsi, la variation du premier paramètre physique du premier matériau magnétique dans le premier mode de réalisation principal mentionné ci-après, respectivement du deuxième paramètre physique du deuxième matériau magnétique, dans le deuxième mode de réalisation principal mentionné ci-après, est plus forte dans les zones d'impulsion selon le degré de liberté du résonateur, notamment radialement, que angulairement dans les zones d'accumulation d'énergie potentielle magnétique. Cette variation du paramètre physique dans les zones d'impulsion peut être abrupte, notamment être engendrée par une discontinuité radiale du premier matériau magnétique le long d'un cercle de position zéro défini par l'élément de couplage au repos en projection dans le plan général de la structure magnétique, respectivement du deuxième matériau magnétique le long d'un cercle géométrique défini par le milieu de la piste magnétique annulaire en projection dans le plan général de l'élément de couplage au repos.In general, the regulating device according to the invention has the following characteristics: The magnetic structure comprises at least one annular magnetic strip centered on an axis of rotation of this magnetic structure or of the resonator, which are arranged to be rotated one by one. relative to the other about the axis of rotation when a driving torque is applied to the magnetic structure or the resonator. The annular magnetic strip is formed at least partially of a first magnetic material of which at least a first physical parameter is correlated with the magnetic potential energy of the oscillator but different from it. This first magnetic material is arranged along the annular magnetic strip so that this magnetic potential energy varies angularly periodically along this annular magnetic strip and thus defines an angular period (P θ ) of this annular magnetic strip. . The resonator includes at least one magnetic coupling element (also called magnetic coupling member) to the magnetic structure. This magnetic coupling element is formed of a second magnetic material, of which at least a second physical parameter is correlated to the magnetic potential energy of the oscillator, and is magnetically coupled to the annular magnetic track so that an oscillation according to a degree of freedom of a resonance mode of the resonator is maintained within a useful range of the motor torque applied to the magnetic structure or the resonator and a given integral number of periods, in particular and preferably a period, of this oscillation intervenes during said relative rotation in each angular period of the annular magnetic strip; the frequency of the oscillation thereby determining the relative angular velocity. In the useful range of the motor torque, the annular track and the magnetic coupling element define in each angular period, as a function of their relative position defined by their relative angular position and the position of the coupling element according to its degree of freedom. , a potential magnetic energy storage zone in the oscillator. Then, the annular magnetic track and the magnetic coupling element are arranged so that the magnetic coupling element receives, during the aforementioned relative rotation between the resonator and the magnetic structure, pulses according to its degree of freedom around a rest position of this magnetic coupling element. These pulses define, as a function of the relative position of the magnetic coupling element and the annular magnetic track and for the useful range of the motor torque supplied to the regulating device, pulse zones which are substantially located in a central zone. impulses adjacent to magnetic potential energy accumulation zones. In a particular variant, the ratio between the radial dimension of the pulse zones and the radial dimension of the magnetic potential energy accumulation zones is less than fifty percent. In a preferred variant, this ratio is less than or substantially equal to thirty percent.
In addition, the annular magnetic track and the magnetic coupling element are arranged so that the average angular gradient of the magnetic potential energy of the oscillator in the areas of magnetic potential energy accumulation is lower than the average gradient of this potential magnetic energy in the pulse zones according to the degree of freedom of the resonator and in the same unit. Thus, the variation of the first physical parameter of the first magnetic material in the first main embodiment mentioned below, respectively of the second physical parameter of the second magnetic material, in the second main embodiment mentioned hereinafter, is stronger in the pulse zones according to the degree of freedom of the resonator, in particular radially, than angularly in the zones of accumulation of magnetic potential energy. This variation of the physical parameter in the pulse zones can be abrupt, in particular be generated by a radial discontinuity of the first magnetic material along a circle of zero position defined by the coupling element at rest in projection in the general plane the magnetic structure, respectively the second magnetic material along a geometric circle defined by the middle of the annular magnetic strip projected in the general plane of the coupling element at rest.

Dans le premier mode de réalisation principal, le résonateur est agencé relativement à la structure magnétique de manière qu'une partie d'extrémité active de l'élément de couplage, située du côté de la structure magnétique, est au moins en majeure partie superposée, en projection orthogonale à une surface géométrique générale définie par la piste magnétique annulaire, à cette piste magnétique annulaire durant sensiblement une première alternance dans chaque période d'oscillation de cet élément de couplage et de manière que le trajet de l'élément de couplage magnétique lors de cette première alternance est sensiblement parallèle à ladite surface géométrique générale. Ensuite, la piste magnétique annulaire présente une dimension selon le degré de liberté de l'élément de couplage du résonateur qui est supérieure à la dimension de la partie d'extrémité active de l'élément de couplage selon ce degré de liberté. Pour la comparaison des deux dimensions, on les mesure en projection orthogonale à la surface géométrique générale définie par la piste magnétique annulaire le long d'un axe du degré de liberté passant par le centre de masse de la partie d'extrémité active de l'élément de couplage. Cet axe peut être rectiligne ou curviligne. Le premier matériau magnétique est agencé dans chaque période angulaire de manière que, au moins dans une zone de ce premier matériau magnétique couplée magnétiquement au moins partiellement à la partie d'extrémité active de l'élément de couplage magnétique pour les positions relatives de cet élément de couplage magnétique par rapport à la piste magnétique annulaire correspondant à au moins une partie de la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique dans cette période angulaire, le premier paramètre physique augmente angulairement de manière progressive ou diminue angulairement de manière progressive. On notera que la sélection entre une augmentation ou une diminution du paramètre physique est effectuée pour que l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur soit angulairement croissante lors de ladite rotation relative; ce qui découle implicitement du fait qu'il est question de zones d'accumulation d'énergie potentielle magnétique.In the first main embodiment, the resonator is arranged relative to the magnetic structure so that an active end portion of the coupling element, located on the magnetic structure side, is at least substantially superimposed, in orthogonal projection to a general geometrical surface defined by the annular magnetic track, to this annular magnetic track during substantially a first alternation in each oscillation period of this coupling element and so that the path of the magnetic coupling element during of this first alternation is substantially parallel to said general geometric surface. Then the annular magnetic track has a dimension according to the degree of freedom of the resonator coupling element which is greater than the dimension of the active end portion of the coupling element according to this degree of freedom. For the comparison of the two dimensions, they are measured in projection orthogonal to the general geometrical surface defined by the annular magnetic track along an axis of the degree of freedom passing through the center of mass of the active end portion of the coupling element. This axis can be rectilinear or curvilinear. The first magnetic material is arranged in each angular period so that, at least in a zone of this first magnetic material magnetically coupled at least partially to the active end portion of the magnetic coupling element for the relative positions of this element magnetic coupling with respect to the annular magnetic strip corresponding to at least a portion of the magnetic potential energy accumulation zone in this angular period, the first physical parameter increases gradually angularly or decreases gradually angularly. It will be noted that the selection between an increase or a decrease of the physical parameter is carried out so that the magnetic potential energy of the oscillator is angularly increasing during said relative rotation; this follows implicitly from the fact that it is question of areas of accumulation of potential magnetic energy.

Selon une variante, la variation angulaire susmentionnée du premier paramètre physique est prévue dans une zone du premier matériau magnétique correspondant au moins à la majeure partie de la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique dans chaque période angulaire. Selon une variante préférée, la variation angulaire du premier paramètre physique est prévue dans une zone du premier matériau magnétique correspondant substantiellement à la totalité de la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique dans chaque période angulaire. Dans une variante particulière, le premier paramètre physique définit angulairement une fonction monotone croissante, respectivement monotone décroissante.Alternatively, the aforementioned angular variation of the first physical parameter is provided in an area of the first magnetic material corresponding at least to most of the magnetic potential energy storage area in each angular period. According to a preferred variant, the angular variation of the first physical parameter is provided in an area of the first magnetic material substantially corresponding to the totality of the magnetic potential energy accumulation zone in each angular period. In a particular variant, the first physical parameter angularly defines an increasing monotonic function, monotonically decreasing respectively.

Dans le deuxième mode de réalisation principal, la piste magnétique annulaire présente une dimension selon le degré de liberté de l'élément de couplage du résonateur qui est inférieure à la dimension, selon ce degré de liberté, d'une partie d'extrémité active de l'élément de couplage magnétique située du côté de la structure magnétique. Pour la comparaison des deux dimensions, on les mesure en projection orthogonale à la surface géométrique générale définie par la partie d'extrémité active le long d'un axe du degré de liberté passant par le centre de masse de la partie d'extrémité active de l'élément de couplage. Cet axe peut être rectiligne ou curviligne. La surface géométrique générale comprend cet axe du degré de liberté, la partie d'extrémité active s'étendant dans cette surface générale. Ensuite, le résonateur est agencé relativement à la structure magnétique de manière que la partie d'extrémité active est traversée, en projection orthogonale à une surface géométrique générale définie par cette partie d'extrémité active, par un cercle géométrique situé au milieu de la piste magnétique annulaire durant sensiblement une première alternance dans chaque période d'oscillation de l'élément de couplage. Le deuxième matériau magnétique de l'élément de couplage est agencé de manière que, au moins dans une zone de ce deuxième matériau magnétique couplée magnétiquement au moins partiellement à la piste magnétique annulaire pour les positions relatives de cette piste magnétique annulaire par rapport à l'élément de couplage correspondant à au moins une partie de la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique dans chaque période angulaire de la piste magnétique annulaire , le deuxième paramètre physique augmente angulairement de manière progressive ou diminue angulairement de manière progressive. La sélection entre une augmentation ou une diminution du paramètre physique est effectuée pour que l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur soit angulairement croissante dans les zones d'accumulation d'énergie potentielle magnétique lors de ladite rotation relative; ce qui découle du terme 'accumulation' utilisé.In the second main embodiment, the annular magnetic strip has a dimension according to the degree of freedom of the element of coupling of the resonator which is smaller than the dimension, according to this degree of freedom, of an active end portion of the magnetic coupling element located on the magnetic structure side. For the comparison of the two dimensions, they are measured in orthogonal projection to the general geometrical surface defined by the active end portion along an axis of the degree of freedom passing through the center of mass of the active end portion of the coupling element. This axis can be rectilinear or curvilinear. The general geometric surface comprises this axis of the degree of freedom, the active end portion extending in this general surface. Then, the resonator is arranged relative to the magnetic structure so that the active end portion is traversed, in projection orthogonal to a general geometric surface defined by this active end portion, by a geometric circle located in the middle of the track ring magnet during substantially a first half cycle in each oscillation period of the coupling element. The second magnetic material of the coupling element is arranged such that, at least in a zone of this second magnetic material magnetically coupled at least partially to the annular magnetic track for the relative positions of this annular magnetic strip with respect to the coupling element corresponding to at least a portion of the magnetic potential energy accumulation zone in each angular period of the annular magnetic strip, the second physical parameter increases gradually angularly or decreases gradually angularly. The selection between an increase or a decrease of the physical parameter is carried out so that the magnetic potential energy of the oscillator is angularly increasing in the areas of magnetic potential energy accumulation during said relative rotation; which follows from the term 'accumulation' used.

Selon une variante, la variation angulaire susmentionnée du deuxième paramètre physique est prévue dans une zone du deuxième matériau magnétique couplée magnétiquement à la piste magnétique pour la majeure partie de chaque zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique. Selon une variante préférée, la variation angulaire du deuxième paramètre physique est prévue dans une zone du deuxième matériau magnétique couplée magnétiquement à la piste magnétique pour substantiellement la totalité de chaque zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique. En particulier, le deuxième paramètre physique définit angulairement une fonction monotone croissante, respectivement monotone décroissante.According to one variant, the above-mentioned angular variation of the second physical parameter is provided in an area of the second magnetic material magnetically coupled to the magnetic track for most of each potential magnetic energy storage area. According to a preferred variant, the angular variation of the second physical parameter is provided in an area of the second magnetic material magnetically coupled to the magnetic track for substantially all of each magnetic potential energy accumulation zone. In particular, the second physical parameter angularly defines an increasing monotonous function, monotonically decreasing respectively.

On comprend par matériau magnétique' un matériau ayant une propriété magnétique générant un champ magnétique externe (aimant) ou un bon conducteur du flux magnétique qui est attiré par un aimant (en particulier un matériau ferromagnétique).By magnetic material is meant a material having a magnetic property generating an external magnetic field (magnet) or a good conductor of the magnetic flux which is attracted by a magnet (in particular a ferromagnetic material).

Selon une variante de réalisation préférée des deux modes de réalisation principaux, l'énergie potentielle magnétique dans chaque zone d'accumulation ne présente sensiblement aucune variation selon le degré de liberté du mode de résonnance utile du résonateur. En particulier, la variation du paramètre physique considéré est seulement angulaire, c'est-à-dire que ce paramètre physique est sensiblement constant selon une direction radiale, dans chaque zone dudit premier matériau magnétique correspondant à une zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique dans l'oscillateur. On a ainsi sensiblement une pure accumulation d'énergie potentielle magnétique dans ces zones utiles d'accumulation.According to a preferred embodiment of the two main embodiments, the magnetic potential energy in each accumulation zone has substantially no variation depending on the degree of freedom of the resonator useful resonance mode. In particular, the variation of the physical parameter considered is only angular, that is to say that this physical parameter is substantially constant in a radial direction, in each zone of said first magnetic material corresponding to a potential energy accumulation zone. magnetic in the oscillator. Thus, there is substantially a pure accumulation of magnetic potential energy in these useful areas of accumulation.

Selon une variante particulière de l'invention, l'augmentation ou la diminution progressive du premier paramètre physique du premier matériau magnétique, respectivement deuxième paramètre physique du deuxième matériau magnétique s'étend sur une distance angulaire supérieure à vingt pourcents (20%) de la période angulaire de la piste magnétique annulaire. Selon une autre variante particulière, le rapport entre la distance angulaire de la variation du premier paramètre physique, respectivement deuxième paramètre physique et la période angulaire est supérieur ou sensiblement égal à quarante pourcents (40%).According to a particular variant of the invention, the progressive increase or decrease of the first physical parameter of the first magnetic material, respectively the second physical parameter of the second magnetic material, extends over an angular distance greater than twenty percent (20%) of the angular period of the annular magnetic track. According to another particular variant, the ratio between the angular distance of the variation of the first physical parameter, respectively second physical parameter and the angular period is greater than or substantially equal to forty percent (40%).

D'autres caractéristiques particulières de l'invention font l'objet de revendications dépendantes et seront exposées ci-après dans la description détaillée de l'invention.Other particular features of the invention are the subject of dependent claims and will be described below in the detailed description of the invention.

Brève description des dessinsBrief description of the drawings

L'invention sera décrite ci-après à l'aide de dessins annexés, donnés à titre d'exemples nullement limitatifs, dans lesquels :

  • La Figure 1, déjà décrite, est une vue schématique de dessus d'un dispositif régulateur correspondant à l'art antérieur;
  • Les Figures 2 et 3, déjà décrites, représentent l'énergie potentielle magnétique du dispositif régulateur de la Figure 1 et les tracés correspondant à deux oscillations du résonateur;
  • La Figure 4, déjà décrite, montre l'erreur relative de pulsation en fonction du couple relatif appliqué à l'oscillateur de la Figure 1;
  • La Figure 5 est une vue schématique de dessus d'un premier mode de réalisation du dispositif régulateur selon l'invention;
  • Les Figures 6A et 6B sont des coupes angulaires respectivement le long des deux pistes annulaires définies par la structure magnétique;
  • Les Figures 7 et 8 représentent l'énergie potentielle magnétique du dispositif régulateur de la Figure 5 et les tracés correspondant à deux oscillations du résonateur;
  • Les Figures 9A et 9B montrent les profils de l'énergie potentielle magnétique respectivement le long du milieu des deux pistes annulaires définies par la structure magnétique, et la Figure 9C donne le profil transversal de cette énergie potentielle magnétique;
  • La Figure 10 montre l'erreur relative de pulsation en fonction du couple relatif appliqué à l'oscillateur de la Figure 5;
  • La Figure 11 est une vue partielle de dessus et schématique d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif régulateur selon l'invention;
  • La Figure 12 donne la différence d'énergie potentielle magnétique pour l'ensemble des oscillations lors du passage de l'élément de couplage magnétique au travers d'une zone d'impulsion définie par la structure magnétique du dispositif régulateur de la Figure 11;
  • Les Figures 13, 14 et 15 représentent schématiquement trois variantes de profil du matériau magnétique le long d'une piste annulaire de la structure magnétique d'un dispositif régulateur selon l'invention;
  • Les Figures 16 et 17 sont respectivement une vue schématique de dessus et une coupe transversale partielle d'un troisième mode de réalisation de l'invention;
  • Les Figures 18 et 19 montrent en coupe deux variantes de réalisation du dispositif régulateur selon l'invention;
  • Les Figures 20 et 21 montrent en coupe deux autres variantes de réalisation du dispositif régulateur selon l'invention dans lesquelles la structure magnétique présente deux plateaux superposés entre lesquels passe l'élément de couplage magnétique du résonateur;
  • La Figure 22 est une vue schématique de dessus d'un quatrième mode de réalisation d'un dispositif régulateur selon l'invention;
  • La Figure 23 est une vue schématique de dessus d'une variante du quatrième mode de réalisation d'un dispositif régulateur selon l'invention;
  • Les Figures 24 et 25 montrent schématiquement des cinquième et sixième modes de réalisation de l'invention;
  • La Figure 26 est une vue schématique de dessus d'un septième mode de réalisation comprenant deux résonateurs indépendants;
  • La Figure 27 est une vue schématique de dessus d'un huitième mode de réalisation où le résonateur est entraîné en rotation;
  • Les Figures 28 et 29 sont respectivement une vue schématique de dessus et une coupe transversale d'un neuvième mode de réalisation de l'invention; et
  • La Figure 30 est une vue schématique de dessus d'un dixième mode de réalisation d'un dispositif régulateur selon l'invention incorporé dans un mouvement horloger.
  • La Figure 31 est une première variante du dispositif régulateur de la Figure 22;
  • La Figure 32 est une deuxième variante du dispositif régulateur de la Figure 22;
  • La Figure 33 est une variante du dispositif régulateur de la Figure 23;
  • La Figure 34 est une vue schématique d'un onzième mode de réalisation dans lequel l'élément de couplage du résonateur est étendu radialement alors que la piste magnétique annulaire présente une faible largeur;
  • La Figure 35 est une vue schématique d'un douzième mode de réalisation de l'invention;
  • La Figure 36 est une coupe schématique de la Figure 35 selon la ligne définie par le cercle 312;
  • La Figure 37 est une variante de réalisation de la Figure 36;
  • La Figure 38 est une vue schématique d'un treizième mode de réalisation de l'invention, la Figure 38A étant une coupe transversale selon la ligne X-X;
  • La Figure 39 est une vue schématique d'un quatorzième mode de réalisation de l'invention; et
  • La Figure 40 est une vue schématique d'un quinzième mode de réalisation de l'invention.
The invention will be described hereinafter with the aid of annexed drawings, given by way of non-limiting examples, in which:
  • The Figure 1 , already described, is a schematic view from above of a regulating device corresponding to the prior art;
  • The Figures 2 and 3 , already described, represent the magnetic potential energy of the regulating device of the Figure 1 and the plots corresponding to two oscillations of the resonator;
  • The Figure 4 , already described, shows the relative pulse error as a function of the relative torque applied to the oscillator of the Figure 1 ;
  • The Figure 5 is a diagrammatic view from above of a first embodiment of the regulating device according to the invention;
  • The Figures 6A and 6B are angular sections respectively along the two annular tracks defined by the magnetic structure;
  • The Figures 7 and 8 represent the magnetic potential energy of the regulating device of the Figure 5 and the plots corresponding to two oscillations of the resonator;
  • The Figures 9A and 9B show the profiles of the magnetic potential energy respectively along the middle of the two annular tracks defined by the magnetic structure, and the Figure 9C gives the transversal profile of this potential magnetic energy;
  • The Figure 10 shows the relative pulse error as a function of the relative torque applied to the oscillator of the Figure 5 ;
  • The Figure 11 is a partial top view and schematic of a second embodiment of a regulating device according to the invention;
  • The Figure 12 gives the difference of magnetic potential energy for all the oscillations during the passage of the magnetic coupling element through a pulse zone defined by the magnetic structure of the regulating device of the Figure 11 ;
  • The Figures 13, 14 and 15 schematically represent three profile variants of the magnetic material along an annular track of the magnetic structure of a regulating device according to the invention;
  • The Figures 16 and 17 are respectively a schematic top view and a partial cross section of a third embodiment of the invention;
  • The Figures 18 and 19 show in section two embodiments of the regulator device according to the invention;
  • The Figures 20 and 21 show in section two other embodiments of the regulator device according to the invention in which the magnetic structure has two superimposed trays between which passes the magnetic coupling element of the resonator;
  • The Figure 22 is a schematic view from above of a fourth embodiment of a regulating device according to the invention;
  • The Figure 23 is a schematic top view of a variant of the fourth embodiment of a regulating device according to the invention;
  • The Figures 24 and 25 schematically show fifth and sixth embodiments of the invention;
  • The Figure 26 is a schematic top view of a seventh embodiment comprising two independent resonators;
  • The Figure 27 is a diagrammatic view from above of an eighth embodiment in which the resonator is rotated;
  • The Figures 28 and 29 are respectively a schematic view from above and a cross section of a ninth embodiment of the invention; and
  • The Figure 30 is a schematic view from above of a tenth embodiment of a regulating device according to the invention incorporated in a watch movement.
  • The Figure 31 is a first variant of the regulating device of the Figure 22 ;
  • The Figure 32 is a second variant of the regulating device of the Figure 22 ;
  • The Figure 33 is a variant of the regulating device of the Figure 23 ;
  • The Figure 34 is a schematic view of an eleventh embodiment in which the resonator coupling element is radially extended while the annular magnetic strip has a small width;
  • The Figure 35 is a schematic view of a twelfth embodiment of the invention;
  • The Figure 36 is a schematic section of the Figure 35 along the line defined by circle 312;
  • The Figure 37 is an alternative embodiment of the Figure 36 ;
  • The Figure 38 is a schematic view of a thirteenth embodiment of the invention, the Figure 38A being a cross section along the line XX;
  • The Figure 39 is a schematic view of a fourteenth embodiment of the invention; and
  • The Figure 40 is a schematic view of a fifteenth embodiment of the invention.

Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention

A l'aide des Figures 5 à 10, on décrira ci-après un premier mode de réalisation d'un dispositif régulateur de la vitesse angulaire relative ω entre une structure magnétique 44 et un résonateur 46, couplés magnétiquement de manière à définir ensemble un oscillateur 42. Ce dispositif régulateur définit avantageusement un échappement magnétique. La structure magnétique comprend une première piste magnétique annulaire 52 et une deuxième piste magnétique annulaire 53 centrées sur un axe de rotation 51 de cette structure magnétique et formées d'un matériau magnétique 45 dont au moins un paramètre physique est corrélé à l'énergie potentielle magnétique EPm de l'oscillateur 42, ce paramètre physique étant autre que cette énergie potentielle. L'axe de rotation 51 est perpendiculaire au plan général de la structure magnétique. Le matériau magnétique est agencé le long de chaque piste magnétique annulaire de sorte que ce paramètre physique varie angulairement de manière périodique et définisse ainsi une période angulaire Pθ de cette piste magnétique. On notera que, dans un autre mode de réalisation, la deuxième piste magnétique annulaire peut présenter une variation périodique d'un autre paramètre physique de ce matériau magnétique ou, dans une variante particulière, d'un autre matériau magnétique également corrélé à l'énergie potentielle magnétique EPm de l'oscillateur. On notera que le paramètre physique en question est un paramètre propre à la structure magnétique qui existe indépendamment de la position angulaire relative θ entre la structure magnétique et l'organe de couplage du résonateur. Cependant, ce paramètre physique peut être un paramètre géométrique qui est en relation avec le positionnement spatial de l'organe de couplage. En particulier, pour un rayon donné à l'intérieur d'une piste magnétique annulaire, ce paramètre physique est une distance entre la surface du matériau magnétique et un cercle défini par le centre de masse de la partie d'extrémité active de cet organe de couplage dans une position correspondante de son degré de liberté, dans un référentiel associé à la structure magnétique, lors d'une rotation relative entre cette dernière et l'organe de couplage. De manière générale, dans le cas considéré ici, le paramètre physique est, dans un référentiel lié à la structure magnétique, une distance entre la piste magnétique annulaire et une surface de révolution ayant l'axe de rotation de la structure magnétique comme axe de révolution et le degré de liberté de l'élément de couplage comme génératrice de cette surface de révolution. Cette distance correspond sensiblement, à une constante près, à un entrefer entre l'élément de couplage magnétique et la piste magnétique annulaire considérée.With the help of Figures 5 to 10 , hereinafter will be described a first embodiment of a device regulating the relative angular velocity ω between a magnetic structure 44 and a resonator 46, magnetically coupled so as to define together an oscillator 42. This regulator device advantageously defines an exhaust magnetic. The magnetic structure comprises a first annular magnetic strip 52 and a second annular magnetic strip 53 centered on an axis of rotation 51 of this magnetic structure and formed of a magnetic material 45, at least one physical parameter of which is correlated with the magnetic potential energy. EP m of the oscillator 42, this physical parameter being other than this potential energy. The axis of rotation 51 is perpendicular to the general plane of the magnetic structure. The magnetic material is arranged along each annular magnetic strip so that this physical parameter angularly varies periodically and thus defines an angular period P θ of this magnetic strip. It will be noted that, in another embodiment, the second annular magnetic strip may have a periodic variation of another physical parameter of this magnetic material or, in a particular variant, of another magnetic material also correlated with the energy potential magnetic EP m oscillator. It will be noted that the physical parameter in question is a parameter specific to the magnetic structure that exists independently of the relative angular position θ between the magnetic structure and the coupling member of the resonator. However, this physical parameter may be a geometrical parameter that is related to the spatial positioning of the coupling member. In particular, for a given radius inside an annular magnetic strip, this physical parameter is a distance between the surface of the magnetic material and a circle defined by the center of mass of the active end portion of this magnetic member. coupling in a corresponding position of its degree of freedom, in a reference frame associated with the magnetic structure, during a relative rotation between the latter and the coupling member. In general, in the case considered here, the physical parameter is, in a frame of reference related to the magnetic structure, a distance between the annular magnetic track and a surface of revolution having the axis of rotation of the magnetic structure as an axis of revolution. and the degree of freedom of the coupling element as a generator of this surface of revolution. This distance corresponds substantially, to a constant, to an air gap between the magnetic coupling element and the annular magnetic strip considered.

Le résonateur comprend un organe ou élément de couplage magnétique à la structure magnétique 44. Cet organe ou élément de couplage est formé ici par un aimant 50 qui est cylindrique ou ayant une forme de parallélépipède rectangle. En outre, ce résonateur est représenté symboliquement par un ressort 47, correspondant à sa capacité de déformation élastique définie par une constante élastique, et par une inertie 48 définie par sa masse et sa structure. L'aimant 50 est positionné relativement à la structure magnétique de manière que dans sa position de repos, correspondant ici à une énergie de déformation élastique minimale du résonateur, le centre de masse de la partie d'extrémité active de l'élément de couplage en regard de la structure magnétique est sensiblement situé sur un cercle de position zéro 20 pour toute position angulaire θ de la structure magnétique relativement à l'aimant. Par partie d'extrémité active, on comprend la partie d'extrémité de l'élément de couplage, située du côté de la structure magnétique considérée, au travers de laquelle passe l'essentiel du flux magnétique de couplage entre cet élément de couplage et la structure magnétique. Le cercle de position zéro est centré sur l'axe de rotation 51 et a un rayon correspondant sensiblement au rayon intérieur de la première piste annulaire et au rayon extérieur de la deuxième piste annulaire, ces rayons intérieur et extérieur étant ici confondus. En d'autres termes, le cercle de position zéro 20 est situé sensiblement sur le cercle géométrique défini par l'interface entre ces deux pistes magnétiques coaxiales et contiguës, c'est-à-dire que ce cercle géométrique correspond à une projection du cercle de position zéro sur le plan général de la structure magnétique. Dans une variante, les deux pistes magnétiques sont distantes et séparées par une zone intermédiaire formée entièrement par un même milieu. Dans ce dernier cas, la projection orthogonale du cercle de position zéro est située entre ces deux pistes magnétiques sensiblement au milieu de la zone intermédiaire. Une telle zone intermédiaire, que l'on conservera de petite largeur pour diverses raisons, peut être utile pour assurer un démarrage aisé de l'oscillateur. Une première raison est relative à la faible dimension prévue pour l'élément de couplage selon son degré de liberté et radialement relativement à l'axe de rotation, étant donné qu'il faut éviter que l'oscillateur tourne 'à vide' avec l'élément de couplage restant sensiblement sur le cercle de position zéro. Une autre raison apparaîtra par la suite : Il s'agit d'obtenir des impulsions localisées qui sont proches et de préférence centrées sur le cercle de position zéro.The resonator comprises a member or magnetic coupling member to the magnetic structure 44. This member or coupling member is formed here by a magnet 50 which is cylindrical or having a rectangular parallelepiped shape. In addition, this resonator is represented symbolically by a spring 47, corresponding to its elastic deformation capacity defined by an elastic constant, and by an inertia 48 defined by its mass and its structure. The magnet 50 is positioned relatively to the magnetic structure so that in its rest position, here corresponding to a minimum elastic deformation energy of the resonator, the center of mass of the active end portion of the coupling element The magnetic structure is viewed substantially on a zero position circle for any angular position θ of the magnetic structure relative to the magnet. By active end portion, it is understood the end portion of the coupling element, located on the side of the magnetic structure in question, through which passes the bulk of the coupling magnetic flux between this coupling element and the magnetic structure. The zero position circle is centered on the axis of rotation 51 and has a radius substantially corresponding to the inner radius of the first annular track and the outer radius of the second annular track, these inner and outer radii being here combined. In other words, the zero position circle 20 is situated substantially on the geometric circle defined by the interface between these two coaxial and contiguous magnetic tracks, that is to say that this circle geometric corresponds to a projection of the zero position circle on the general plane of the magnetic structure. In a variant, the two magnetic tracks are distant and separated by an intermediate zone entirely formed by the same medium. In the latter case, the orthogonal projection of the zero position circle is located between these two magnetic tracks substantially in the middle of the intermediate zone. Such an intermediate zone, which will be kept small for various reasons, may be useful to ensure easy startup of the oscillator. A first reason relates to the small dimension provided for the coupling element according to its degree of freedom and radially relative to the axis of rotation, since it is necessary to avoid that the oscillator rotates 'empty' with the coupling element remaining substantially on the zero position circle. Another reason will appear later: It is to obtain localized pulses which are close and preferably centered on the zero position circle.

Aux Figures 6A et 6B sont représentées deux coupes selon deux cercles passant respectivement par le milieu de la première piste magnétique annulaire et le milieu de la deuxième piste magnétique annulaire. Ces première et deuxième pistes magnétiques annulaires 52 et 53 coaxiales présentent entre elles un décalage angulaire égal à la moitié de la période angulaire susmentionnée, soit un déphasage de π (180°). Dans la variante représentée, le paramètre physique considéré en premier lieu est en relation avec un entrefer entre l'aimant 50 et le matériau magnétique 45, formé d'un matériau à haute perméabilité magnétique et en particulier d'un matériau ferromagnétique. On notera que dans une autre variante, le matériau magnétique est un matériau aimanté agencé en attraction relativement à l'aimant 50. Un autre paramètre physique varie également de manière concomitante, à savoir l'épaisseur du matériau à haute perméabilité magnétique ou, dans l'autre variante mentionnée, du matériau aimanté. Plus particulièrement, la piste annulaire 52 comprend en alternance des secteurs annulaires 54 dans lesquels le matériau magnétique a une épaisseur maximale et des secteurs annulaires 56 dans lesquels l'épaisseur du matériau magnétique diminue progressivement dans le sens contraire au sens de rotation de la structure magnétique 44 relativement à l'aimant 50. Dans la variante représentée ici, la distance angulaire de chaque secteur 56 est sensiblement égale à la distance angulaire de chaque secteur 54, laquelle vaut sensiblement une demi-période angulaire Pθ/2. Dans une autre variante, les aimants des pistes magnétiques et l'aimant du résonateur formant ledit élément de couplage sont agencés en répulsion. Dans cette variante, pour obtenir un effet équivalent à celui décrit ci-avant, l'épaisseur du matériau magnétique augmente progressivement dans chaque secteur 56 dans le sens contraire au sens de rotation de la structure magnétique relativement à l'aimant 50.To the Figures 6A and 6B are represented two sections in two circles respectively passing through the middle of the first annular magnetic strip and the middle of the second annular magnetic strip. These first and second coaxial annular magnetic tracks 52 and 53 have between them an angular offset equal to half the aforementioned angular period, ie a phase shift of π (180 °). In the variant shown, the physical parameter considered in the first place is in relation to an air gap between the magnet 50 and the magnetic material 45, formed of a material with high magnetic permeability and in particular a ferromagnetic material. It will be noted that in another variant, the magnetic material is a magnetic material arranged in attraction relative to the magnet 50. Another physical parameter also varies concomitantly, namely the thickness of the material with high magnetic permeability or, in the other variant mentioned, magnetic material. More particularly, the annular track 52 comprises alternately annular sectors 54 in which the material magnetic material has a maximum thickness and annular sectors 56 in which the thickness of the magnetic material gradually decreases in the opposite direction to the direction of rotation of the magnetic structure 44 relative to the magnet 50. In the variant shown here, the angular distance of each sector 56 is substantially equal to the angular distance of each sector 54, which is substantially equal to an angular half-period P θ / 2. In another variant, the magnets of the magnetic tracks and the magnet of the resonator forming said coupling element are arranged in repulsion. In this variant, to obtain an effect equivalent to that described above, the thickness of the magnetic material increases progressively in each sector 56 in the direction opposite to the direction of rotation of the magnetic structure relative to the magnet 50.

Dans les secteurs annulaires 56, l'épaisseur diminue environ de l'épaisseur maximale à une épaisseur quasi nulle sur une distance VP; mais d'autres variantes sont possibles comme ceci sera exposé par la suite. La variation d'épaisseur engendre une variation de l'entrefer moyen pour le champ magnétique couplé entre l'aimant 50 et le matériau magnétique 45, formé d'un matériau à haute perméabilité magnétique ou d'un matériau aimanté agencé en attraction relativement à l'aimant 50. Cet entrefer moyen augmente progressivement, dans le sens contraire au sens de rotation de la structure magnétique 44 relativement à l'aimant 50, sur une certaine plage angulaire correspondant sensiblement à la distance angulaire de chaque secteur annulaire 56. Pour éviter un problème de clarté lié au moyennage provenant de l'étendue non nulle de l'élément de couplage 50 et de l'entrefer, ce moyennage engendrant aussi une variation de l'entrefer moyen, on parlera dans le cadre de la présente invention d'une variation de l'entrefer, le long d'un axe perpendiculaire au plan général de la piste magnétique en question, entre le centre de masse de la partie d'extrémité active de l'organe de couplage et la piste magnétique. Sur les Figures 6A et 6B, on peut considérer la surface inférieure de l'aimant 50 en regard des pistes magnétiques comme étant la partie d'extrémité active et le centre géométrique de cette surface inférieure comme étant le centre de masse, car ce dernier et le centre de masse sont ici axialement alignés. La piste annulaire 53 comprend, de manière semblable à la piste annulaire 52, en alternance des secteurs annulaires 55 dans lesquels le matériau magnétique 45 a une épaisseur maximale et des secteurs annulaires 57 dans lesquels l'épaisseur du matériau magnétique diminue progressivement. Cette piste annulaire 53 est sensiblement équivalente à la piste annulaire 52, mais elles sont décalées d'une demi-période angulaire Pθ/2 de manière à définir un chemin magnétique sinueux pour l'aimant 50, comme ceci a été exposé précédemment. Bien que le paramètre physique considéré ici soit en relation avec l'entrefer entre l'aimant et chaque piste magnétique annulaire, c'est-à-dire avec la distance entre la surface supérieure du matériau magnétique et la surface inférieure de l'aimant 50, ce paramètre physique correspond à un paramètre propre à la structure magnétique. En effet, le paramètre physique considéré est une distance à un plan 59 qui est parallèle au plan général de la structure magnétique. De plus, ce plan général est aussi parallèle à un trajet d'oscillation de l'aimant.In the annular sectors 56, the thickness decreases from the maximum thickness to a thickness almost zero over a distance V P ; but other variants are possible as will be explained later. The variation in thickness causes a variation of the average air gap for the magnetic field coupled between the magnet 50 and the magnetic material 45, formed of a material with high magnetic permeability or a magnetic material arranged in attraction relative to the 50. This average air gap increases progressively, in the opposite direction to the direction of rotation of the magnetic structure 44 relative to the magnet 50, over a certain angular range substantially corresponding to the angular distance of each annular sector 56. problem of clarity related to the averaging from the non-zero extent of the coupling element 50 and the air gap, this averaging also generating a variation of the average air gap, we speak in the context of the present invention of a variation of the gap, along an axis perpendicular to the general plane of the magnetic strip in question, between the center of mass of the active end portion of the coupling and the magnetic stripe. On the Figures 6A and 6B , the lower surface of the magnet 50 facing the magnetic tracks can be considered as being the active end portion and the center geometric of this lower surface as being the center of mass, because the latter and the center of mass are here axially aligned. The annular track 53 comprises, in a manner similar to the annular track 52, alternating annular sectors 55 in which the magnetic material 45 has a maximum thickness and annular sectors 57 in which the thickness of the magnetic material gradually decreases. This annular track 53 is substantially equivalent to the annular track 52, but they are offset by an angular half-period P θ / 2 so as to define a sinuous magnetic path for the magnet 50, as has been explained above. Although the physical parameter considered here is in relation to the gap between the magnet and each annular magnetic strip, that is to say with the distance between the upper surface of the magnetic material and the lower surface of the magnet 50 , this physical parameter corresponds to a parameter specific to the magnetic structure. Indeed, the physical parameter considered is a distance to a plane 59 which is parallel to the general plane of the magnetic structure. In addition, this general plane is also parallel to an oscillation path of the magnet.

On remarquera que selon d'autres variantes non représentées, la structure magnétique peut être agencée de manière à ne varier que l'un ou l'autre des deux paramètres physiques mentionnés, à savoir l'entrefer entre l'élément de couplage magnétique du résonateur et la structure magnétique ou l'épaisseur de cette structure magnétique. On notera que dans le cas où seule l'épaisseur est variée, par exemple en effectuant une symétrie planaire de la structure magnétique 44 (ce qui correspond à la retourner sans varier la position de l'aimant 50), la variation de l'énergie potentielle magnétique corrélée seulement à l'épaisseur trouve une application particulière avec une matière aimantée, car l'intensité du flux d'aimant peut varier aisément en fonction de l'épaisseur de cette matière aimantée. Comme l'élément de couplage a une certaine étendue, on définit cette épaisseur comme l'épaisseur de la piste magnétique en question le long d'un axe perpendiculaire au plan général de cette piste magnétique et passant par le centre de masse de la partie d'extrémité active de l'organe de couplage. Dans le cas d'un matériau à haute perméabilité magnétique, la seule variation de l'épaisseur est plus limitée. En effet, il faut alors que la plage d'épaisseurs considérée corresponde à une situation où il y a saturation pour le flux d'aimant au moins dans une partie de la section variable du matériau magnétique traversé par ce flux d'aimant. Dans le cas contraire, la variation d'épaisseur n'aura pas d'effet significatif sur l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur.It will be noted that according to other variants not shown, the magnetic structure can be arranged to vary only one or other of the two physical parameters mentioned, namely the gap between the magnetic coupling element of the resonator and the magnetic structure or thickness of this magnetic structure. Note that in the case where only the thickness is varied, for example by performing a planar symmetry of the magnetic structure 44 (which corresponds to the return without varying the position of the magnet 50), the variation of the energy magnetic potential correlated only to the thickness finds a particular application with a magnetized material, because the intensity of the magnet flux can vary easily depending on the thickness of this magnetized material. Since the coupling element has a certain extent, this thickness is defined as the thickness of the magnetic strip in question along an axis perpendicular to the general plane of this magnetic strip and passing through the center of mass of the active end portion of the coupling member. In the case of a material with high magnetic permeability, the only variation of the thickness is more limited. Indeed, it is then necessary that the range of thicknesses considered corresponds to a situation where there is saturation for the magnet flux at least in a portion of the variable section of the magnetic material traversed by this magnet flux. In the opposite case, the thickness variation will not have a significant effect on the magnetic potential energy of the oscillator.

L'aimant 50 est couplé aux première et deuxième pistes annulaires de manière qu'une oscillation 71, respectivement 72 (Figure 8) selon un degré de liberté 58 d'un mode de résonnance du résonateur 46 est entretenue dans une plage utile d'un couple moteur appliqué à la structure magnétique. La fréquence de l'oscillation détermine la vitesse angulaire relative w. L'oscillation 71, respectivement 72 a, en projection dans un plan général de la structure magnétique (parallèle au plan des Figures 5, 7 et 8), des premières alternances 71a, respectivement 72a, dans une première zone superposée à la première piste annulaire 52 et des deuxièmes alternances 71b, respectivement 72b dans une deuxième zone superposée à la deuxième piste annulaire 53. De manière générale, le degré de liberté de l'élément de couplage du résonateur est sélectionné de manière que le trajet de cet élément de couplage magnétique lors des premières alternances, respectivement deuxièmes alternances de son oscillation lors du couplage magnétique à la structure magnétique est sensiblement parallèle à une surface géométrique générale de la première piste magnétique annulaire, respectivement deuxième piste magnétique annulaire. Dans un premier mode de réalisation principal, correspondant notamment à celui de la figure 5 et à celui de la figure 11 décrit par la suite, la surface géométrique générale définie par la ou les piste(s) magnétique(s) annulaire(s), ou généralement par la structure magnétique, est un plan général perpendiculaire à l'axe de rotation de la structure magnétique. Dans les modes de réalisation de ces figures 5 et 11, le degré de liberté du résonateur est entièrement dans un plan parallèle à ce plan général. Ainsi, l'entier du trajet effectué par l'élément de couplage magnétique lors de son oscillation est ici parallèle au plan général de la structure magnétique. Dans une variante d'un deuxième mode de réalisation principal, correspondant à celle des figures 28 et 29 décrit par la suite, les deux pistes magnétiques annulaires forment la paroi latérale d'un disque et la surface géométrique générale qu'elles définissent est une surface cylindrique dont l'axe central est l'axe de rotation de la structure magnétique. On notera que d'autres agencements sont envisageables, par exemple des pistes magnétiques dont la surface géométrique générale est conique. Dans des variantes, le trajet de l'élément oscillant est sensiblement dans un plan parallèle au plan général défini par la structure magnétique, ce trajet pouvant s'en écarter quelque peu notamment aux points d'extrémité de l'oscillation et ceci d'autant plus que l'amplitude est grande. Une telle situation a lieu par exemple lorsque l'élément de couplage du résonateur oscille selon un trajet sensiblement circulaire avec un axe de rotation parallèle au plan général de la structure magnétique. Dans un tel cas, il est prévu de préférence que la direction définie par le degré de liberté de l'élément de couplage dans sa position de repos est sensiblement parallèle à un plan tangent à ladite surface géométrique générale en un point correspondant à la projection orthogonale du centre de masse de la partie d'extrémité active de l'élément de couplage dans sa position de repos.The magnet 50 is coupled to the first and second annular tracks so that an oscillation 71, respectively 72 ( Figure 8 ) according to a degree of freedom 58 of a resonant mode of the resonator 46 is maintained in a useful range of a motor torque applied to the magnetic structure. The frequency of the oscillation determines the relative angular velocity w. The oscillation 71, respectively 72 a, in projection in a general plane of the magnetic structure (parallel to the plane of the Figures 5 , 7 and 8 ), first alternations 71a, respectively 72a, in a first zone superimposed on the first annular track 52 and second alternations 71b, respectively 72b in a second zone superimposed on the second annular track 53. In general, the degree of freedom of the coupling element of the resonator is selected so that the path of this magnetic coupling element during the first alternations, respectively second alternations of its oscillation during the magnetic coupling to the magnetic structure is substantially parallel to a general geometric surface of the first annular magnetic strip, respectively second annular magnetic strip. In a first main embodiment, corresponding in particular to that of the figure 5 and to that of the figure 11 described below, the general geometrical surface defined by the annular magnetic track (s), or generally by the magnetic structure, is a general plane perpendicular to the axis of rotation of the magnetic structure. In the embodiments of these figures 5 and 11 , the degree of freedom of resonator is entirely in a plane parallel to this general plane. Thus, the entire path taken by the magnetic coupling element during its oscillation is here parallel to the general plane of the magnetic structure. In a variant of a second main embodiment, corresponding to that of the Figures 28 and 29 described below, the two annular magnetic tracks form the side wall of a disc and the general geometric surface they define is a cylindrical surface whose central axis is the axis of rotation of the magnetic structure. Note that other arrangements are possible, for example magnetic tracks whose general geometric surface is tapered. In variants, the path of the oscillating element is substantially in a plane parallel to the general plane defined by the magnetic structure, this path being able to deviate somewhat from it notably at the end points of the oscillation and this all the more more than the amplitude is large. Such a situation occurs for example when the coupling element of the resonator oscillates in a substantially circular path with an axis of rotation parallel to the general plane of the magnetic structure. In such a case, it is preferably provided that the direction defined by the degree of freedom of the coupling element in its rest position is substantially parallel to a plane tangential to said general geometric surface at a point corresponding to the orthogonal projection. the center of mass of the active end portion of the coupling element in its rest position.

Aux Figures 7 et 8 est représentée schématiquement sur une partie de la structure magnétique 44 l'énergie potentielle magnétique EPm de l'oscillateur 42 qui varie en fonction de la structure magnétique, à savoir des deux pistes annulaires 52 et 53. On décrit ici une variante où la force magnétique est une force d'attraction, en particulier avec une structure magnétique formée d'un matériau ferromagnétique. Les courbes de niveaux 60 correspondent à divers niveaux de l'énergie potentielle magnétique, comme expliqué en relation avec les Figures 2 et 3.To the Figures 7 and 8 is schematically represented on a part of the magnetic structure 44 the magnetic potential energy EP m of the oscillator 42 which varies depending on the magnetic structure, namely the two annular tracks 52 and 53. Here is described a variant where the force Magnetic is a force of attraction, in particular with a magnetic structure formed of a ferromagnetic material. The contour lines 60 correspond to various levels of the magnetic potential energy, as explained in relation to the Figures 2 and 3 .

Les Figures 9A et 9B représentent les profils de l'énergie potentielle magnétique respectivement le long du milieu de chacune des deux pistes magnétiques annulaires 52 et 53; alors que la Figure 9C donne le profil radial de cette énergie potentielle magnétique selon l'axe X (Figure 7) correspondant au degré de liberté du résonateur 46. On notera que l'on obtient une situation semblable à celle décrite aux Figures 7, 8 et 9A-9C avec des pistes magnétiques formées par des aimants agencés en répulsion relativement à l'aimant formant l'élément de couplage du résonateur. Dans une telle variante, la variation de l'entrefer et/ou de l'épaisseur du matériau aimanté est inversée relativement aux variantes décrites précédemment, notamment celle des Figures 6A et 6B. Ainsi, la piste annulaire comprend en alternance des secteurs annulaires dans lesquels le matériau aimanté a une épaisseur minimale (nulle y comprise) et des secteurs annulaires dans lesquels l'épaisseur du matériau aimanté augmente progressivement dans le sens contraire au sens de rotation de la structure magnétique relativement à l'aimant 50, ces derniers secteurs annulaires engendrant les zones d'accumulation d'énergie potentielle magnétique dans l'oscillateur.The Figures 9A and 9B represent the profiles of the magnetic potential energy respectively along the middle of each of the two annular magnetic tracks 52 and 53; while Figure 9C gives the radial profile of this magnetic potential energy along the X axis ( Figure 7 ) corresponding to the degree of freedom of the resonator 46. It will be noted that a situation similar to that described in Figures 7 , 8 and 9A-9C with magnetic tracks formed by magnets arranged in repulsion relative to the magnet forming the coupling element of the resonator. In such a variant, the variation of the gap and / or the thickness of the magnetized material is reversed relative to the variants previously described, in particular that of Figures 6A and 6B . Thus, the annular track alternately comprises annular sectors in which the magnetic material has a minimum thickness (zero included) and annular sectors in which the thickness of the magnetic material increases progressively in the opposite direction to the direction of rotation of the structure magnetic relative to the magnet 50, the latter annular sectors generating areas of magnetic potential energy accumulation in the oscillator.

Dans la plage utile du couple moteur appliqué au rotor supportant la structure magnétique 44, chaque piste magnétique annulaire 52, 53 comprend, dans chaque période angulaire Pθ, une zone utile d'accumulation d'énergie potentielle magnétique 63, respectivement 65 dans l'oscillateur. Ces zones 63 et 65 sont respectivement situées sensiblement dans une première zone annulaire d'accumulation d'énergie Z1ac et une deuxième zone annulaire d'accumulation d'énergie Z2ac. Par zone utile d'accumulation, on comprend généralement une zone balayée par le champ magnétique de l'aimant 50 qui oscille avec diverses amplitudes dans toute la plage d'amplitudes prévue (correspondant à la plage utile du couple moteur) et dans laquelle l'oscillateur essentiellement accumule une énergie potentielle magnétique EPm à transmettre ensuite au résonateur. Cette zone est ainsi délimitée par l'amplitude minimale d'oscillation de l'élément de couplage du résonateur, correspondant au couple utile minimum, et l'amplitude maximale d'oscillation de celui-ci correspondant au couple utile maximum. Selon une variante de réalisation préférée, montrée à la Figure 7, l'énergie potentielle magnétique dans chaque zone utile d'accumulation ne présente sensiblement aucune variation selon le degré de liberté du mode de résonnance utile du résonateur. Ainsi, le gradient de EPm est essentiellement angulaire dans les zones utiles d'accumulation, ce gradient angulaire correspondant à une force de freinage agissant sur la structure magnétique et engendrant globalement un couple de freinage. Les première et deuxième zones annulaires Z1ac et Z2ac sont donc ici des zones de pure accumulation d'énergie potentielle magnétique. On remarquera que l'énergie potentielle magnétique sur les figures est donnée ponctuellement pour une position de l'élément de couplage repéré au centre de masse de la partie d'extrémité active de cet élément de couplage (d'autres points de repère peuvent être prévus en veillant à conserver le même point de repère pour les divers paramètres considérés en relation avec l'organe de couplage). Ainsi, les zones d'accumulation et aussi les zones d'impulsion, décrites par la suite, sont définies et représentées en prenant la position du centre de masse de la partie d'extrémité active de l'élément de couplage.In the useful range of the motor torque applied to the rotor supporting the magnetic structure 44, each annular magnetic strip 52, 53 comprises, in each angular period P θ , a useful potential magnetic energy storage area 63, respectively 65 in the oscillator. These zones 63 and 65 are respectively located substantially in a first annular zone of energy accumulation Z1 ac and a second annular zone of energy accumulation Z2 ac . By useful area of accumulation, there is generally understood a zone swept by the magnetic field of the magnet 50 which oscillates with various amplitudes in all the range of amplitudes provided (corresponding to the useful range of the engine torque) and in which the Oscillator essentially accumulates a potential magnetic energy EP m to be transmitted thereafter to the resonator. This zone is thus delimited by the minimum amplitude oscillation of the resonator coupling element, corresponding to the minimum useful torque, and the maximum amplitude of oscillation thereof corresponding to the maximum useful torque. According to a preferred embodiment variant, shown in FIG. Figure 7 , the magnetic potential energy in each useful accumulation zone has substantially no variation depending on the degree of freedom of the resonator useful resonance mode. Thus, the EP m gradient is essentially angular in the useful zones of accumulation, this angular gradient corresponding to a braking force acting on the magnetic structure and generally generating a braking torque. The first and second annular zones Z1 ac and Z2 ac are here areas of pure accumulation of magnetic potential energy. It will be noted that the magnetic potential energy in the figures is given punctually for a position of the coupling element located at the center of mass of the active end portion of this coupling element (other reference points may be provided making sure to keep the same reference point for the various parameters considered in relation to the coupling member). Thus, the accumulation zones and also the pulse zones, described below, are defined and represented by taking the position of the center of mass of the active end portion of the coupling element.

Les première et deuxième zones annulaires Z1ac et Z2ac sont séparées par une zone centrale d'impulsions ZCimp définie par des zones d'impulsion 68 et 69 dans lesquelles sont respectivement effectués des transferts d'énergie au résonateur en fonction du couple moteur, comme exposé précédemment en relation avec l'art antérieur. Chaque zone d'impulsion 68, 69 est définie par une zone balayée par le champ magnétique de l'aimant 50 pour diverses amplitudes d'oscillation entre l'amplitude minimale et l'amplitude maximale susmentionnées. La zone centrale d'impulsions comprend le cercle de position zéro 20 situé sensiblement au milieu de cette zone centrale d'impulsions. Le cercle de position zéro est défini comme le cercle décrit par le point de repère de l'organe de couplage dans sa position de repos (point de repère utilisé pour établir les courbes équipotentielles dans l'espace de l'énergie potentielle magnétique en fonction des coordonnées polaires du rotor / structure magnétique) en se plaçant sur la structure magnétique lors d'une rotation relative entre le résonateur et la structure magnétique. De préférence, l'organe de couplage du résonateur est agencé radialement relativement à l'axe de rotation pour que ce cercle de position zéro passe sensiblement au milieu de toutes les zones d'impulsions associées à cet élément de couplage. Le cercle Y définit l'interface entre la zone Z1ac et la zone ZCimp. Ce cercle Y est centré sur l'axe de rotation de la structure magnétique 44 et il a un rayon RY.The first and second annular zones Z1 ac and Z2 ac are separated by a central pulse zone ZC imp defined by pulse zones 68 and 69 in which energy transfers to the resonator are respectively effected as a function of the engine torque, as previously discussed in connection with the prior art. Each pulse zone 68, 69 is defined by a region swept by the magnetic field of the magnet 50 for various amplitudes of oscillation between the aforementioned minimum amplitude and maximum amplitude. The central pulse zone comprises the zero position circle located substantially in the middle of this central pulse zone. The zero position circle is defined as the circle described by the reference point of the coupling member in its rest position (reference point used to establish the equipotential curves in the space of the magnetic potential energy according to the polar coordinates of the rotor / magnetic structure) by placing itself on the magnetic structure when the a relative rotation between the resonator and the magnetic structure. Preferably, the coupling member of the resonator is arranged radially relative to the axis of rotation so that this zero position circle passes substantially in the middle of all the pulse zones associated with this coupling element. The circle Y defines the interface between the zone Z1 ac and the zone ZC imp . This circle Y is centered on the axis of rotation of the magnetic structure 44 and has a radius R Y.

A la Figure 9C, la courbe 76 correspond à un profil radial de EPm. Cette courbe 76 donne la largeur Z0 d'une zone d'impulsion 69, cette largeur correspondant sensiblement à la largeur d'une zone d'impulsion 68 et également à la largeur de la zone centrale d'impulsions ZCimp. Sur cette Figure 9C sont aussi données les largeurs respectives Z1 et Z2 des zones utiles d'accumulation d'énergie. Ces largeurs Z1 et Z2 sont définies par l'oscillation d'amplitude maximale pour la plage de couple moteur utile fourni au dispositif régulateur. Aux Figures 9A et 9B, la courbe 74 donne le profil angulaire de EPm environ au milieu de la zone Z1ac alors que la courbe 75 donne le profil angulaire de EPm environ au milieu de la zone Z2ac Les zones utiles d'accumulation 63 et 65 sont caractérisées par une rampe d'énergie potentielle magnétique monotone croissante, ici sensiblement linéaire, entre des zones ou plateaux d'énergie potentielle inférieure 62, respectivement 64 et des énergies potentielles supérieures définies ici par des sommets. On notera que la hauteur des sommets de la piste annulaire extérieure 52 peut être légèrement supérieure à la hauteur des sommets de la piste annulaire intérieure 53. L'énergie potentielle magnétique étant corrélée à la structure magnétique 44, les courbes 74 et 75 sont décalées angulairement d'une demi-période angulaire Pθ/2.To the Figure 9C curve 76 corresponds to a radial profile of EP m . This curve 76 gives the width Z 0 of a pulse zone 69, this width corresponding substantially to the width of a pulse zone 68 and also to the width of the central pulse zone ZC imp . On this Figure 9C the respective widths Z 1 and Z 2 of the useful zones of energy accumulation are also given. These widths Z 1 and Z 2 are defined by the maximum amplitude oscillation for the useful motor torque range supplied to the regulating device. To the Figures 9A and 9B the curve 74 gives the angular profile of EP m approximately in the middle of the zone Z1 ac while the curve 75 gives the angular profile of EP m approximately in the middle of the zone Z2 ac. The useful accumulation zones 63 and 65 are characterized by a rising monotonic magnetic potential energy ramp, here substantially linear, between zones or plateaux of lower potential energy 62, respectively 64 and higher potential energies defined here by vertices. It will be noted that the height of the vertices of the outer annular track 52 may be slightly greater than the height of the vertices of the inner annular track 53. Since the magnetic potential energy is correlated with the magnetic structure 44, the curves 74 and 75 are angularly shifted. an angular half-period P θ / 2.

L'énergie transmise au résonateur lors du passage au travers d'une zone d'impulsion correspond sensiblement à la différence d'énergie potentielle ΔEPm entre le point d'entrée EPIN 1, EPIN 2 de l'élément de couplage magnétique oscillant dans cette zone d'impulsion et le point de sortie EPOUT 1, EPOUT 2 de cet organe oscillant hors de cette zone d'impulsion. Etant donné que toutes les zones d'énergie potentielle inférieure 62 et 64 ont ici sensiblement une même valeur constante et que toutes les oscillations dans la plage utile du couple moteur passent d'une zone utile d'accumulation 63 ou 65 à une zone d'énergie potentielle inférieure, l'énergie transmise au résonateur lors du passage au travers d'une zone d'impulsion correspond sensiblement à la différence d'énergie potentielle ΔEPm (Figure 9C) entre le point X1 et le point X2 pour une oscillation passant par le point X1 en projection dans le plan général de la structure magnétique.The energy transmitted to the resonator when passing through a pulse zone substantially corresponds to the potential energy difference ΔEP m between the EP IN 1 , EP IN 2 entry point of the oscillating magnetic coupling element in this pulse zone and the EP OUT 1 , EP OUT 2 output point of this oscillating member out of this pulse zone. Since all the lower potential energy zones 62 and 64 here have substantially the same constant value and all oscillations in the useful range of the motor torque pass from a useful accumulation zone 63 or 65 to a zone of lower potential energy, the energy transmitted to the resonator when passing through an impulse zone substantially corresponds to the potential energy difference ΔEP m ( Figure 9C ) between the point X 1 and the point X 2 for an oscillation passing through the point X 1 in projection in the general plane of the magnetic structure.

On notera premièrement que, dans des variantes envisageables, la rampe d'énergie potentielle magnétique croissante peut ne pas être linéaire, mais par exemple quadratique ou présenter plusieurs segments avec différentes pentes. Ensuite, les plateaux d'énergie potentielle inférieure 62, respectivement 64, peuvent présenter d'autres profils d'énergie potentielle. Ainsi, par exemple, il est prévu dans une variante particulière un profil angulaire de l'énergie potentielle magnétique définissant une alternance de rampes montantes (rampes de freinage / zones d'accumulation d'énergie potentielle) et de rampes descendantes. Ces rampes descendantes peuvent s'étendre sur une demi-période angulaire ou moins et finir alors par un petit plateau inférieure. Elles peuvent être linéaires ou présenter un autre profil. De même, il est clair que les rampes montantes peuvent s'étendre sur une distance angulaire différente d'une demi-période angulaire, notamment inférieure mais également supérieure. Il n'y a pas d'autres limitations à ce sujet dans le cadre de la présente invention que l'entretien d'un mode de résonance utile du résonateur, et donc de la présence pour ce mode de résonance de zones d'impulsion de longueur angulaire non nulle, c'est-à-dire de zones de passage pour l'organe de couplage oscillant, à proximité du cercle de position zéro, entre une zone utile d'accumulation d'un côté de ce cercle et une zone de réception de l'autre côté de ce cercle, ces deux zones étant configurées de manière que la différence d'énergie potentielle ΔEPm soit positive pour l'organe de couplage oscillant dans la plage de couple utile entre chaque zone utile d'accumulation et la zone de réception correspondante.It will first be noted that, in possible variants, the ramp of increasing magnetic potential energy may not be linear, but for example quadratic or have several segments with different slopes. Then, the lower potential energy trays 62, respectively 64, may have other potential energy profiles. Thus, for example, there is provided in a particular variant an angular profile of the magnetic potential energy defining an alternation of rising ramps (braking ramps / potential energy accumulation zones) and descending ramps. These descending ramps can extend over an angular half-period or less and then end with a small lower plate. They can be linear or have another profile. Similarly, it is clear that the ramps can extend over an angular distance different from an angular half-period, in particular lower but also higher. There are no other limitations on this subject in the context of the present invention that the maintenance of a resonator useful resonance mode, and therefore the presence for this mode of resonance of pulse zones of non-zero angular length, that is, passage zones for the oscillating coupling member, close to the zero position circle, between a useful accumulation zone on one side of this circle and a reception zone on the other. next to this circle, these two zones being configured so that the potential energy difference ΔEP m is positive for the oscillating coupling member in the range of useful torque between each accumulation useful zone and the corresponding reception zone.

Le matériau magnétique 45 de la structure magnétique 44, dans chaque période angulaire, est donc agencé de manière que, au moins dans une zone de ce matériau magnétique correspondant à la zone utile d'accumulation d'énergie potentielle magnétique dans cette période angulaire, le paramètre physique considéré de ce matériau magnétique augmente angulairement de manière progressive ou diminue angulairement de manière progressive de sorte que l'énergie potentielle magnétique EPm de l'oscillateur, dans chaque zone utile d'accumulation, soit angulairement croissante lors d'une rotation de la structure magnétique relativement à l'élément de couplage magnétique. Ensuite, pour le mode de réalisation considéré ici et pour n'importe quel couple moteur de la plage utile du couple moteur, l'élément de couplage magnétique passe, dans chaque demi-période de l'oscillation du résonateur, d'une zone utile d'accumulation de la première piste annulaire, respectivement de la deuxième piste annulaire à une zone d'énergie potentielle inférieure ou minimale en traversant une des zones d'impulsion. La structure magnétique est ainsi agencée de manière que la différence d'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur entre l'entrée de l'élément de couplage dans une zone d'impulsion et la sortie de cet élément de couplage de cette zone d'impulsion soit positive pour n'importe quel couple moteur de la plage utile.The magnetic material 45 of the magnetic structure 44, in each angular period, is thus arranged so that, at least in a zone of this magnetic material corresponding to the useful magnetic potential energy accumulation zone in this angular period, the considered physical parameter of this magnetic material angularly increases progressively or decreases angularly gradually so that the magnetic potential energy EP m of the oscillator, in each useful zone of accumulation, is angularly increasing during a rotation of the magnetic structure relative to the magnetic coupling element. Then, for the embodiment considered here and for any motor torque of the useful range of the driving torque, the magnetic coupling element passes, in each half-period of the oscillation of the resonator, a useful zone. accumulating the first annular track, respectively the second annular track to a lower or lower potential energy zone through one of the pulse zones. The magnetic structure is thus arranged so that the magnetic potential energy difference of the oscillator between the input of the coupling element in a pulse zone and the output of this coupling element of this pulse zone is positive for any motor torque in the useful range.

En observant les différences entre la Figure 8 et la Figure 3 (oscillateur correspondant à une réalisation de l'art antérieur optimisée avec un élément de couplage dont la partie d'extrémité est ronde ou carrée), on constate que, à la Figure 3, le gradient angulaire de l'énergie potentielle magnétique dans les zones d'accumulation d'énergie 26, 30 est approximativement semblable au gradient radial dans la zone centrale d'impulsions ZCimp*. Par contre, à la Figure 8, le gradient angulaire de l'énergie potentielle magnétique dans les zones d'accumulation d'énergie 63, 65 est bien plus petit que le gradient radial dans les zones d'impulsion 68, 69 ; et ceci également avec un élément de couplage dont la partie d'extrémité est ronde ou carrée. Dans le cadre de la présente invention, le gradient angulaire moyen dans les zones de pure accumulation, définissant une force de freinage pour la structure magnétique, est significativement plus petit que le gradient radial moyen (plus généralement le gradient moyen selon le degré de liberté du mode de résonance utile du résonateur) dans les zones d'impulsion, ce gradient radial moyen définissant la force de poussée sur l'aimant 50 et ainsi l'énergie transférée au résonateur sous forme d'impulsions localisées autour de la position zéro de l'élément de couplage magnétique (aimant 50) du résonateur. Pour cette comparaison, le gradient angulaire moyen et le gradient radial moyen sont calculés dans la même unité, par exemple en Joules par mètre (J/M). Au contraire, dans le cas de l'art antérieur considéré, le gradient radial moyen dans la zone centrale d'impulsions est sensiblement égal au gradient angulaire moyen dans les zones d'accumulation. Dans l'exemple décrit aux figures 5 à 9, le rapport du gradient angulaire moyen dans les zones d'accumulation d'énergie et du gradient radial moyen dans les zones d'impulsion est inférieur à 30% pour la zone Z1ac et inférieur ou sensiblement égale à 40% pour la zone Z2ac.By observing the differences between the Figure 8 and the Figure 3 (oscillator corresponding to an embodiment of the prior art optimized with a coupling element whose end portion is round or square), notes that, at Figure 3 the angular gradient of the magnetic potential energy in the energy accumulation zones 26, 30 is approximately similar to the radial gradient in the central area of impulses ZC imp *. On the other hand, Figure 8 the angular gradient of the magnetic potential energy in the energy accumulation zones 63, 65 is much smaller than the radial gradient in the pulse zones 68, 69; and this also with a coupling element whose end portion is round or square. In the context of the present invention, the average angular gradient in the zones of pure accumulation, defining a braking force for the magnetic structure, is significantly smaller than the average radial gradient (more generally the average gradient according to the degree of freedom of the resonator useful resonance mode) in the pulse zones, this average radial gradient defining the thrust force on the magnet 50 and thus the energy transferred to the resonator in the form of localized pulses around the zero position of the magnetic coupling element (magnet 50) of the resonator. For this comparison, the average angular gradient and the average radial gradient are calculated in the same unit, for example in Joules per meter (J / M). On the contrary, in the case of the prior art considered, the average radial gradient in the central zone of pulses is substantially equal to the average angular gradient in the accumulation zones. In the example described in Figures 5 to 9 the ratio of the average angular gradient in the energy accumulation zones and the average radial gradient in the pulse zones is less than 30% for zone Z1 ac and less than or substantially equal to 40% for zone Z2 ac .

De manière générale, la structure magnétique est agencée de manière que le gradient angulaire moyen de l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur dans les zones d'accumulation d'énergie potentielle magnétique est inférieur au gradient moyen de cette énergie potentielle magnétique dans les zones d'impulsion selon le degré de liberté de l'élément de couplage du résonateur et dans une même unité. Dans une variante particulière, le rapport du gradient angulaire moyen et du gradient moyen selon le degré de liberté est inférieur à soixante pourcent (60%). Dans une variante préférée, le rapport du gradient angulaire moyen et du gradient moyen selon le degré de liberté est inférieur ou sensiblement égal à quarante pourcent (40%).In general, the magnetic structure is arranged so that the average angular gradient of the magnetic potential energy of the oscillator in the areas of magnetic potential energy accumulation is lower than the average gradient of this magnetic potential energy in the zones. pulse according to the degree of freedom of the coupling element of the resonator and in the same unit. In particular variant, the ratio of the average angular gradient and the average gradient depending on the degree of freedom is less than sixty percent (60%). In a preferred variant, the ratio of the average angular gradient and the average gradient according to the degree of freedom is less than or substantially equal to forty percent (40%).

On remarquera ensuite qu'à la Figure 2 relative à l'art antérieur, la distance angulaire pour passer d'une zone d'énergie maximale à une zone d'énergie minimale est semblable à la distance angulaire pour passer, selon un sens donné, d'une zone d'énergie minimale à une zone d'énergie maximale. Ainsi, en particulier, les zones d'énergie minimale 28 dans la piste annulaire intérieure sont petites. Ceci n'est pas le cas dans les réalisations préférées de la présente invention.We will then notice that Figure 2 relative to the prior art, the angular distance to pass from a zone of maximum energy to a zone of minimum energy is similar to the angular distance to pass, in a given direction, from a minimum energy zone to a zone of maximum energy. Thus, in particular, the minimum energy zones 28 in the inner annular track are small. This is not the case in the preferred embodiments of the present invention.

Aux Figures 7 et 8, les zones d'énergie minimale 62 et 64 s'étendent sur une relativement grande distance angulaire et la transition d'une énergie maximale à une zone d'énergie minimale est effectuée sur une courte distance angulaire bien plus petite que la distance angulaire de la zone d'accumulation d'énergie qui la précède. On notera que le fort gradient dans les zones d'impulsions et donc dans les zones de transition entre une énergie potentielle maximale et une énergie potentielle minimale est obtenu grâce à des dimensions réduites de l'élément de couplage, en projection dans le plan général de la structure magnétique, selon la direction radiale des pistes magnétiques annulaires correspondant ici au degré de liberté utile du résonateur, relativement aux dimensions correspondantes dans l'art antérieur. On remarquera notamment que la largeur des zones de pure accumulation dans l'art antérieur est environ égale à la largeur de la zone centrale d'impulsions, voir même inférieure. Ceci a pour conséquence une petite plage utile pour le couple moteur et la grande largeur de la zone centrale d'impulsions engendre une perturbation relativement importante pour le résonateur car le transfert d'énergie est effectué sur une grande partie de chaque oscillation. Par contre, grâce aux caractéristiques de la présente invention, le moyennage susmentionné est non seulement pas nécessaire mais il est même non souhaité selon le degré de liberté utile du résonateur et donc évité dans la mesure du possible. Dans un cas théorique optimal, on s'affranchit même du moyennage; ce qui résulte en une largeur de la zone d'impulsion quasi nulle et donc très localisée. En pratique, la réduction du moyennage selon le degré de liberté utile du résonateur est limitée par la technologie et le fait que le champ magnétique d'un aimant occupe un certain volume.To the Figures 7 and 8 the minimum energy zones 62 and 64 extend over a relatively large angular distance and the transition from maximum energy to a minimum energy zone is performed over a short angular distance much smaller than the angular distance of the energy accumulation zone that precedes it. It will be noted that the strong gradient in the pulse zones and therefore in the transition zones between a maximum potential energy and a minimum potential energy is obtained thanks to reduced dimensions of the coupling element, projected in the general plane of the coupling element. the magnetic structure, in the radial direction of the annular magnetic tracks corresponding here to the degree of freedom of the resonator, relative to the corresponding dimensions in the prior art. It will be noted in particular that the width of the pure accumulation zones in the prior art is approximately equal to the width of the central zone of pulses, or even lower. This results in a small useful range for the engine torque and the large width of the central pulse zone generates a relatively large perturbation for the resonator because the energy transfer is performed over a large part of each oscillation. On the other hand, thanks to the characteristics of In the present invention, the aforementioned averaging is not only not necessary but is even undesirable depending on the degree of useful freedom of the resonator and thus avoided as far as possible. In an optimal theoretical case, we even get rid of averaging; which results in a width of the pulse zone that is almost zero and therefore very localized. In practice, the reduction of the averaging according to the degree of freedom of the resonator is limited by the technology and the fact that the magnetic field of a magnet occupies a certain volume.

Ce qui est remarquable dans la présente invention, c'est que l'absence de l'effet du moyennage n'a plus pour conséquence d'engendrer un oscillateur non fonctionnel, car la distance angulaire sur laquelle s'étend chaque plage d'accumulation d'énergie potentielle magnétique n'est plus déterminée par un moyennage, mais par le fait que le paramètre physique considéré du matériau magnétique 45, dans chaque zone de ce matériau magnétique correspondant à une zone utile d'accumulation de EPm, augmente angulairement de manière progressive ou diminue angulairement de manière progressive de sorte que l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur soit angulairement croissante dans le sens contraire au sens de rotation de la structure magnétique relativement à l'élément de couplage magnétique. On obtient ainsi une augmentation de EPm contrôlée et répartie sur une certaine distance dans les phases d'accumulation d'énergie potentielle magnétique; ce qui est important pour éviter que l'oscillateur décroche dès que le couple moteur est relativement élevé et pour avoir une plage de fonctionnement relativement grande sans dérive de la synchronisation.What is remarkable in the present invention is that the absence of the effect of averaging no longer has the consequence of generating a non-functional oscillator, since the angular distance over which each accumulation range extends of magnetic potential energy is no longer determined by averaging, but by the fact that the physical parameter considered of the magnetic material 45, in each zone of this magnetic material corresponding to a useful accumulation zone of EP m , increases angularly by progressive manner or angularly decreases progressively so that the magnetic potential energy of the oscillator is angularly increasing in the direction opposite to the direction of rotation of the magnetic structure relative to the magnetic coupling element. This gives an increase in EP m controlled and distributed over a certain distance in the phases of accumulation of magnetic potential energy; this is important to prevent the oscillator stalls as soon as the engine torque is relatively high and to have a relatively large operating range without drift of synchronization.

Grâce aux caractéristiques de l'invention, il y a essentiellement une indépendance entre la largeur d'une zone d'impulsion et la distance angulaire d'une zone utile d'accumulation de EPm. Ainsi, les impulsions fournies au résonateur peuvent être localisées proches de la position zéro de l'élément de couplage magnétique, alors que les zones utiles d'accumulation peuvent être plus étendues grâce à un gradient angulaire de l'énergie potentielle moins important et donc une pente plus douce dans l'augmentation de l'énergie potentielle en fonction de l'angle θ. Les impulsions localisées autour de la position zéro du résonateur améliorent fortement l'isochronisme, alors qu'une plage angulaire θZU relativement étendue pour la zone d'accumulation de l'énergie fournie par le couple moteur permet d'avoir une plage utile de ce couple moteur plus étendue et donc une plage de fonctionnement plus grande. On remarquera que la localisation des impulsions est d'autant meilleure que la dimension radiale de l'organe de couplage est petite.Thanks to the characteristics of the invention, there is essentially an independence between the width of a pulse zone and the angular distance of a useful EP m accumulation zone. Thus, the pulses supplied to the resonator may be located near the zero position of the magnetic coupling element, while the useful zones accumulation can be more extensive thanks to a smaller angular gradient of potential energy and therefore a softer slope in the increase of potential energy as a function of the angle θ. The localized pulses around the zero position of the resonator greatly improve the isochronism, while a relatively wide angular range θ ZU for the energy accumulation zone provided by the motor torque makes it possible to have a useful range of larger engine torque and therefore a larger operating range. It will be noted that the location of the pulses is all the better that the radial dimension of the coupling member is small.

Les bénéfices de l'invention apparaissent à la Figure 10 qui donne plusieurs points 80 de l'erreur relative de pulsation (vitesse angulaire) d'un rotor supportant la structure magnétique 44 en fonction du couple relatif Mrot/Mmax fourni à ce rotor (pour un facteur de qualité Q=200). On obtient une courbe de fonctionnement 82 qui est pratiquement verticale au-dessus d'un couple moteur relatif de 50%. Ainsi, l'oscillateur est fonctionnel sur la plage 50% à 100% avec très peu d'anisochronisme et, lorsque l'on descend à 40%, l'erreur journalière n'est que d'environ quatre secondes (4 s). Ces considérations éclairent ainsi d'une part les causes des problèmes de l'art antérieur et les avantages importants découlant de la présente invention.The benefits of the invention appear in the Figure 10 which gives several points 80 of the relative pulsation error (angular velocity) of a rotor supporting the magnetic structure 44 as a function of the relative torque M rot / M max supplied to this rotor (for a quality factor Q = 200). An operating curve 82 is obtained which is substantially vertical above a relative motor torque of 50%. Thus, the oscillator is functional in the range 50% to 100% with very little anisochronism and, when going down to 40%, the daily error is only about four seconds (4 s). These considerations thus shed light on the one hand the causes of the problems of the prior art and the important advantages arising from the present invention.

Selon une première variante de réalisation, le rapport entre la dimension radiale (largeur Z0) des zones d'impulsion et la dimension radiale (Z1, respectivement Z2) des zones utiles d'accumulation est inférieur ou sensiblement égal à cinquante pourcents (50%). Par dimension radiale d'une zone utile d'accumulation, on comprend l'amplitude maximale Amax de l'oscillation de l'élément de couplage magnétique, sur une alternance pour le couple moteur utile maximum, diminuée de la demi-largeur des zones d'impulsion, soit sensiblement Z2=Z1=(Amax-Z0/2). Le rapport ci-dessus peut également être défini par d'autres paramètres du dispositif régulateur, par exemple par Z0/2Amax où 2Amax est égal à la distance Rmax-Rmin (distance pic-pic sur une période) définie par l'oscillation d'amplitude maximale en projection dans le plan général de la structure magnétique annulaire (voir Figure 8). Pour cette première variante, le rapport Z0/(Rmax-Rmin) est donc inférieur ou sensiblement égale à 20%. Selon une deuxième variante préférée, le rapport susmentionné Z0/Z1 est inférieur ou sensiblement égal à trente pourcents (30%).According to a first variant embodiment, the ratio between the radial dimension (width Z 0 ) of the pulse zones and the radial dimension (Z 1 , respectively Z 2 ) of the useful accumulation zones is less than or substantially equal to fifty percent ( 50%). By radial dimension of a useful accumulation zone, the maximum amplitude A max of the oscillation of the magnetic coupling element is understood, on an alternation for the maximum useful driving torque, minus the half-width of the zones. pulse, is substantially Z 2 = Z 1 = (A 0 -Z max / 2). The above report may also be defined by other parameters of the regulator device, for example by Z 0 / 2A 2A max where max is equal to the distance R max- R min (peak-to-peak distance over a period) defined by the maximum amplitude oscillation in projection in the general plane of the annular magnetic structure (see Figure 8 ). For this first variant, the ratio Z 0 / (R max -R min ) is therefore less than or substantially equal to 20%. According to a second preferred variant, the abovementioned ratio Z 0 / Z 1 is less than or substantially equal to thirty percent (30%).

Selon une troisième variante de réalisation, l'augmentation ou la diminution progressive du paramètre physique du matériau magnétique dans chaque zone utile d'accumulation de l'énergie potentielle magnétique s'étend sur une distance angulaire (considérée ici comme un angle en radian) supérieure à vingt pourcents (20%) de la période angulaire (Pθ en radian) d'une piste annulaire de la structure magnétique. Selon une quatrième variante préférée, le rapport de la distance angulaire de la variation du paramètre physique et de la période angulaire est supérieur ou sensiblement égal à quarante pourcents (40%).According to a third variant embodiment, the progressive increase or decrease of the physical parameter of the magnetic material in each useful zone of accumulation of the magnetic potential energy extends over an angular distance (considered here as an angle in radian) greater at twenty percent (20%) of the angular period (P θ in radians) of an annular track of the magnetic structure. According to a fourth preferred variant, the ratio of the angular distance of the variation of the physical parameter and the angular period is greater than or substantially equal to forty percent (40%).

A l'aide des Figures 11 et 12, on décrira ci-après un deuxième mode de réalisation ayant un caractère général par le fait que la structure magnétique 86 de l'oscillateur 84 comprend un seul élément de couplage magnétique (un aimant) et une seule piste annulaire 88 dont un paramètre physique du matériau magnétique 45 qui la forme varie périodiquement. La majeure partie de ce qui a été exposé précédemment en relation avec la piste annulaire extérieure du premier mode de réalisation s'applique aussi pour la piste annulaire 88. Les caractéristiques de cette piste annulaire et de l'énergie potentielle magnétique qui lui est associée ne seront donc pas à nouveau décrites ici en détails. La structure magnétique 86 comprend en outre une deuxième piste annulaire 90 formée continûment du matériau magnétique 45. Cette deuxième piste définit une zone annulaire d'énergie potentielle magnétique minimale dont la valeur est sensiblement égale à celle des zones d'énergie potentielle magnétique inférieure définies par les secteurs annulaires 52 de la piste annulaire 88. On remarquera que, dans une variante, la piste annulaire 90 peut être remplacée par une simple plaquette en matériau magnétique adjacente à la piste annulaire 88, placée sous l'aimant oscillant 50 et fixe relativement au résonateur 46. Comme dans le premier mode de réalisation, la projection orthogonale du cercle de position zéro 20 du résonateur 46 est située sensiblement à l'interface Y0 des deux pistes annulaires. Le cercle Y correspond sensiblement à l'interface entre des zones utiles d'accumulation de EPm définies par les secteurs annulaires 56 et les zones d'impulsions entre ces zones utiles d'accumulation et la zone annulaire d'énergie potentielle magnétique minimale susmentionnée.With the help of Figures 11 and 12 a second embodiment having a general character will be described hereinafter by the fact that the magnetic structure 86 of the oscillator 84 comprises a single magnetic coupling element (a magnet) and a single annular track 88, a physical parameter of which magnetic material 45 which shape varies periodically. Most of what has been discussed above in relation to the outer annular track of the first embodiment also applies to the annular track 88. The characteristics of this annular track and the associated magnetic potential energy do not so will not be described again here in detail. The magnetic structure 86 further comprises a second annular track 90 formed continuously of the magnetic material 45. This second track defines an annular zone of minimum magnetic potential energy whose value is substantially equal to that of the zones of lower magnetic potential energy defined by the annular sectors 52 of the annular track 88. It will be noted that in a variant, the annular track 90 can be replaced by a single plate of magnetic material adjacent to the annular track 88, placed under the oscillating magnet 50 and fixed relative to the resonator 46. As in the first embodiment, the orthogonal projection of the Zero position circle 20 of the resonator 46 is located substantially at the interface Y 0 of the two annular tracks. The circle Y corresponds substantially to the interface between the EP m accumulation areas defined by the annular sectors 56 and the pulse zones between these useful accumulation zones and the annular zone of minimum magnetic potential energy mentioned above.

Dans le deuxième mode de réalisation, on a en principe les mêmes bénéfices de l'invention que ceux mentionnés précédemment en relation avec le premier mode de réalisation. Toutefois, une seule impulsion par période angulaire Pθ de la piste 88 est donnée au résonateur, et ceci toujours dans le même sens lorsque l'élément de couplage magnétique oscillant 50 passe de la piste annulaire 88 à la piste annulaire uniforme 90. L'alternance de l'oscillation au-dessus de la piste 90 est effectuée sans variation de l'interaction entre le résonateur et la structure magnétique, de sorte que cette alternance est libre. A la Figure 12 est donnée la différence de EPm (ΔEPm) en fonction de l'intersection de l'axe circulaire Y par l'élément de couplage magnétique oscillant. On remarquera que la courbe 94 n'a une signification pratique que pour l'ensemble des oscillations du mode de résonance considéré pouvant être entretenues dans l'oscillateur 84. Cet ensemble d'oscillations est essentiellement situé dans une plage RY de l'axe circulaire Y qui est déterminée par une plage utile RU de ΔEPm, cette dernière plage RU correspondant à la plage du couple moteur utile fourni à la structure magnétique 86.In the second embodiment, in principle the same benefits of the invention as those mentioned above in connection with the first embodiment. However, only one pulse per angular period P θ of the track 88 is given to the resonator, and this always in the same direction when the oscillating magnetic coupling element 50 passes from the annular track 88 to the uniform annular track 90. alternation of the oscillation above the track 90 is performed without variation of the interaction between the resonator and the magnetic structure, so that this alternation is free. To the Figure 12 is given the difference of EP m (ΔEP m ) as a function of the intersection of the circular axis Y by the oscillating magnetic coupling element. It will be noted that the curve 94 has a practical significance only for all the oscillations of the resonance mode considered that can be maintained in the oscillator 84. This set of oscillations is essentially located in a range R Y of the axis circular Y which is determined by a useful range R U of ΔEP m , the latter range R U corresponding to the range of useful motor torque supplied to the magnetic structure 86.

On remarquera que dans les deux modes de réalisation décrits précédemment, la dimension radiale de chaque piste magnétique annulaire, et donc la dimension selon le degré de liberté du résonateur, est étendue alors que la dimension de chaque organe de couplage du résonateur est réduite radialement relativement à l'axe de rotation de la structure magnétique. Dans ces deux modes de réalisation, la dimension radiale des secteurs annulaires magnétiques de la structure magnétique est supérieure à celle de chaque élément de couplage du résonateur. En particulier, la dimension radiale des secteurs annulaires magnétiques est choisie de manière que l'organe de couplage soit entièrement superposé à la piste magnétique considérée pour une amplitude maximale dans l'alternance où cet organe de couplage est couplé à cette piste magnétique. Dans une variante préférée avec des zones de pure accumulation d'énergie potentielle magnétique, il est prévu que l'organe de couplage reste dans une zone où le gradient de potentiel est perpendiculaire au degré de liberté du résonateur dans toute la plage de couple utile, c'est-à-dire pour toutes les amplitudes d'oscillation que l'organe de couplage peut présenter jusqu'à son amplitude maximale.It will be noted that in the two embodiments described above, the radial dimension of each annular magnetic strip, and therefore the dimension according to the degree of freedom of the resonator, is extended. while the dimension of each coupling member of the resonator is reduced radially relative to the axis of rotation of the magnetic structure. In these two embodiments, the radial dimension of the magnetic annular sectors of the magnetic structure is greater than that of each coupling element of the resonator. In particular, the radial dimension of the annular magnetic sectors is chosen so that the coupling member is entirely superimposed on the magnetic track considered for a maximum amplitude in the alternation where this coupling member is coupled to this magnetic track. In a preferred variant with areas of pure magnetic potential energy accumulation, it is expected that the coupling member remains in an area where the potential gradient is perpendicular to the degree of freedom of the resonator throughout the useful torque range, that is to say for all oscillation amplitudes that the coupling member can present up to its maximum amplitude.

Aux Figures 13 à 15 sont représentés schématiquement en coupe trois variantes de réalisation d'une piste annulaire de la structure magnétique selon l'invention. Ces variantes constituent des alternatives à la variante déjà décrite aux Figures 6A et 6B. La piste annulaire 98 comprend une alternance de secteurs annulaires 54A, où l'épaisseur du matériau à haute perméabilité magnétique 100 est constante, et de secteurs annulaires 56A où l'épaisseur de ce matériau 100 diminue progressivement par palier sur une distance angulaire VP. Chaque secteur annulaire 56A forme un escalier avec plusieurs marches. Cet escalier a une distance entre la surface supérieure de ses marches et un plan 59, parallèle au plan général de la piste annulaire 98, qui varie progressivement par palier. Cet escalier définit une rampe d'énergie potentielle EPm monotone croissante qui forme les zones utiles d'accumulation d'énergie potentielle, comme exposé précédemment. Le paramètre physique considéré du matériau 100 est une distance à un plan géométrique 59, laquelle correspond à un entrefer entre l'aimant 50 et ce matériau. Dans une variante, le matériau magnétique est formé d'une matière aimantée. Les remarques concernant la contribution de la variation d'épaisseur de la structure magnétique faîtes pour les profils des pistes 52 et 53 s'appliquent également pour cette dernière variante, de même pour les remarques liées à un agencement en attraction ou en répulsion dans les variantes où l'élément de couplage et les pistes magnétiques sont formées par un matériau aimanté.To the Figures 13 to 15 are schematically represented in section three embodiments of an annular track of the magnetic structure according to the invention. These variants constitute alternatives to the variant already described in Figures 6A and 6B . The annular track 98 comprises an alternation of annular sectors 54A, where the thickness of the material with high magnetic permeability 100 is constant, and annular sectors 56A where the thickness of this material 100 gradually decreases incrementally over an angular distance V P. Each annular sector 56A forms a staircase with several steps. This staircase has a distance between the upper surface of its steps and a plane 59, parallel to the general plane of the annular track 98, which varies gradually in stages. This staircase defines a rising monotonic EP m potential energy ramp that forms the useful areas of potential energy accumulation, as previously discussed. The physical parameter considered of the material 100 is a distance to a geometric plane 59, which corresponds to an air gap between the magnet 50 and this material. In a variant, the magnetic material is formed of a magnetized material. The remarks concerning the contribution of the thickness variation of the magnetic structure made for the profiles of the tracks 52 and 53 also apply for this last variant, likewise for the remarks related to an arrangement in attraction or repulsion in the variants wherein the coupling element and the magnetic tracks are formed by a magnetic material.

La piste annulaire 102 de la variante de la Figure 14 présente une épaisseur constante du matériau ferromagnétique 100, mais elle présente périodiquement une pluralité de trous 104. Les secteurs annulaires 54B sans trous définissent les zones d'énergie potentielle magnétique minimale. Les secteurs annulaires 56B présentent chacun une pluralité de trous dont la densité varie ou/et dont la surface des sections varie sur une distance angulaire VP. Dans l'exemple représenté, la densité de trous, ayant un même diamètre relativement petit, augmente de manière progressive, continûment où, dans une variante, par palier. Le paramètre physique du matériau ferromagnétique est ici la perméabilité magnétique moyenne de ce matériau magnétique.The annular track 102 of the variant of the Figure 14 has a constant thickness of the ferromagnetic material 100, but periodically exhibits a plurality of holes 104. The annular sectors 54B without holes define the areas of minimum magnetic potential energy. The annular sectors 56B each have a plurality of holes whose density varies and / or whose area of the sections varies over an angular distance V P. In the example shown, the hole density, having the same relatively small diameter, increases gradually, continuously or, alternatively, stepwise. The physical parameter of the ferromagnetic material is here the average magnetic permeability of this magnetic material.

La piste annulaire 106 de la Figure 15 est formée par un matériau aimanté 108 dont l'épaisseur est constante. Dans les secteurs annulaires 54C, l'intensité du champ magnétique 110 produit par le matériau aimanté est sensiblement constante. Par contre, dans les secteurs annulaires 56C, l'intensité du champ magnétique 110 diminue progressivement sur une distance angulaire VP dans un agencement en attraction (variante représentée) alors qu'il est prévu qu'il augmente progressivement dans un agencement en répulsion. Dans cette variante, le paramètre physique considéré est l'intensité du flux du champ magnétique généré par le matériau aimanté entre la piste magnétique annulaire et une surface de révolution ayant l'axe de rotation de la structure magnétique comme axe de révolution et le degré de liberté de l'aimant 50 comme génératrice de cette surface de révolution. Dans une variante, il est prévu un autre élément de couplage constitué d'un matériau à haute perméabilité magnétique (cas similaire à l'agencement en attraction de matériaux aimantés). On remarquera qu'utiliser la répulsion magnétique présente l'avantage d'éviter que l'aimant 50 ne se colle à la piste annulaire 106 en cas de choc.The annular track 106 of the Figure 15 is formed by a magnetic material 108 whose thickness is constant. In annular sectors 54C, the intensity of the magnetic field 110 produced by the magnetized material is substantially constant. On the other hand, in the annular sectors 56C, the intensity of the magnetic field 110 decreases progressively over an angular distance V P in an attraction arrangement (variant shown) while it is expected that it increases gradually in a repulsion arrangement. In this variant, the physical parameter considered is the intensity of the flux of the magnetic field generated by the magnetic material between the annular magnetic strip and a surface of revolution having the axis of rotation of the magnetic structure as the axis of revolution and the degree of rotation. freedom of the magnet 50 as a generator of this surface of revolution. In a variant, provision is made for another element of Coupling consisting of a material with high magnetic permeability (similar case to the magnetic attraction attraction arrangement). It will be noted that using magnetic repulsion has the advantage of preventing the magnet 50 from sticking to the annular track 106 in the event of an impact.

Aux Figures 16 et 17 est représenté un troisième mode de réalisation d'un dispositif régulateur selon l'invention. Il se distingue du premier mode de réalisation essentiellement par les caractéristiques suivantes. L'oscillateur 112 comprend un résonateur 116 formé par un bras ou levier 120 relié à un point fixe par un ressort linéaire 118. Le bras ou levier 120 tourne à une première extrémité autour d'un axe 124, parallèle à l'axe de rotation 51 de la structure magnétique 114, et il porte à sa deuxième extrémité une structure de couplage magnétique 122 couplée à la structure magnétique 114. La structure 122 comprend un organe 125 en matériau ferromagnétique, en forme de U couché ou de C, dont les deux branches s'étendent respectivement dessus et dessous la structure magnétique 114. Aux extrémités libres respectives des deux branches sont agencés respectivement deux aimants 126 et 127, lesquels sont orientés de manière que leurs deux champs magnétiques se propageant dans l'entrefer entre eux soient principalement orientés parallèle à l'axe de rotation 51 et de même sens. Ces deux aimants coaxiaux définissent ensemble l'élément de couplage magnétique de l'oscillateur 112. Le degré de liberté du résonateur se trouve sur un cercle 123 de rayon R et centré sur l'axe de rotation 124 du bras ou levier 120, R étant la distance entre cet axe de rotation et un axe géométrique passant par le milieu des deux aimants 126 et 127.To the Figures 16 and 17 a third embodiment of a regulating device according to the invention is shown. It is distinguished from the first embodiment essentially by the following features. The oscillator 112 comprises a resonator 116 formed by an arm or lever 120 connected to a fixed point by a linear spring 118. The arm or lever 120 rotates at a first end about an axis 124, parallel to the axis of rotation 51 of the magnetic structure 114, and it carries at its second end a magnetic coupling structure 122 coupled to the magnetic structure 114. The structure 122 comprises a member 125 made of ferromagnetic material, coated U-shape or C, both of which branches respectively extend above and below the magnetic structure 114. The respective free ends of the two branches are arranged respectively two magnets 126 and 127, which are oriented so that their two magnetic fields propagating in the air gap between them are mainly oriented parallel to the axis of rotation 51 and in the same direction. These two coaxial magnets together define the magnetic coupling element of the oscillator 112. The degree of freedom of the resonator is on a circle 123 of radius R and centered on the axis of rotation 124 of the arm or lever 120, R being the distance between this axis of rotation and a geometric axis passing through the middle of the two magnets 126 and 127.

De manière à obtenir, selon une variante préférée de l'invention, un gradient de l'énergie potentielle magnétique EPm sensiblement nul selon le degré de liberté 123 du résonateur 116 dans les zones utiles d'accumulation, il est prévu dans ce troisième mode de réalisation que le paramètre physique de la matière magnétique 45 corrélé à EPm soit sensiblement constant selon des arcs de cercle correspondant au cercle 123. En d'autres termes, pour toute position angulaire θ de la structure magnétique 114, le paramètre physique considéré est invariant sur le chemin effectué par le centre de masse des parties d'extrémité des aimants 126 et 127 en projection dans le plan général de la structure magnétique. Ceci est en particulier prévu dans les secteurs 56D et 57D où le paramètre physique varie angulairement pour définir les zones utiles d'accumulation d'énergie potentielle. Ainsi, les secteurs annulaires 54D et 56D, respectivement 55D et 57D formant les deux pistes annulaires de la structure magnétique ont une forme légèrement arquée. Les diverses variantes mentionnées pour le premier mode de réalisation s'appliquent aussi à ce troisième mode de réalisation. La variante représentée ici est celle d'un escalier de plusieurs marches dans les secteurs 56D et 57D.In order to obtain, according to a preferred variant of the invention, a gradient of the magnetic potential energy EP m substantially zero depending on the degree of freedom 123 of the resonator 116 in the useful zones of accumulation, it is provided in this third mode. that the physical parameter of the magnetic material 45 correlated with EP m is substantially constant along arcs of a circle corresponding to the In other words, for any angular position θ of the magnetic structure 114, the physical parameter considered is invariant on the path made by the center of mass of the end portions of the magnets 126 and 127 projected in the plane. general of the magnetic structure. This is in particular provided in sectors 56D and 57D where the physical parameter varies angularly to define the useful zones of potential energy accumulation. Thus, the annular sectors 54D and 56D, respectively 55D and 57D forming the two annular tracks of the magnetic structure have a slightly arcuate shape. The various variants mentioned for the first embodiment also apply to this third embodiment. The variant shown here is that of a staircase of several steps in sectors 56D and 57D.

A l'aide des Figures 18 à 20, on décrira ci-après rapidement trois variantes de réalisation d'un oscillateur selon l'invention. L'oscillateur de la Figure 18 est formé par une roue 128 comprenant à sa périphérie une structure magnétique annulaire 98A, similaire à la structure magnétique 98 (Figure 13) dans une vue en plan de dessus, mais doublée relativement à cette dernière structure magnétique par une symétrie planaire au niveau de l'axe circulaire θ de la Figure 13. Ainsi, chaque secteur annulaire 56A comprend un premier escalier et dessous celui-ci un autre escalier, miroir du premier escalier. La roue 128 comprend un noyau central en matériau non magnétique. Le résonateur 117 comprend une structure de couplage magnétique 122A en forme de C, similaire à la structure 122 décrite ci-avant. Toutefois, ici, la structure 122A comprend un grand aimant relié à deux branches en matériau ferromagnétique dont les deux extrémités libres respectives définissent ensemble l'élément de couplage magnétique du résonateur à la structure magnétique 98A.With the help of Figures 18 to 20 Three embodiments of an oscillator according to the invention will be briefly described below. The oscillator of the Figure 18 is formed by a wheel 128 comprising at its periphery an annular magnetic structure 98A, similar to the magnetic structure 98 ( Figure 13 ) in a plan view from above, but doubled relative to this latter magnetic structure by a planar symmetry at the circular axis θ of the Figure 13 . Thus, each annular sector 56A includes a first staircase and below it another staircase, mirror of the first staircase. The wheel 128 comprises a central core of non-magnetic material. The resonator 117 comprises a C-shaped magnetic coupling structure 122A, similar to the structure 122 described above. However, here, the structure 122A comprises a large magnet connected to two branches of ferromagnetic material whose two respective free ends together define the magnetic coupling element of the resonator to the magnetic structure 98A.

A la Figure 19, l'oscillateur comprend une roue 129 formée d'un noyau central en matériau non magnétique et une structure magnétique annulaire 106A. Cette structure 106A est fonctionnellement similaire à la structure magnétique 106 de la Figure 15, mais ici l'aimantation de la matière est homogène sur l'ensemble de la structure magnétique 106A, la variation d'intensité du champ magnétique généré par l'aimant et donc du flux magnétique couplé étant obtenue par une variation de l'épaisseur de l'anneau aimanté. Le résonateur 119 est particulier par le fait qu'il ne comprend pas d'aimant, sa structure de couplage magnétique 122B étant réalisée par une boucle ouverte en matériau à haute perméabilité magnétique, la structure aimantée 106A passant dans l'ouverture de cette boucle. La boucle 122B définit simplement un chemin de faible réluctance magnétique pour le champ magnétique de la structure aimantée. Dans une autre variante, on peut combiner la roue 129 et la structure de couplage magnétique 122A (en attraction ou en répulsion) de la Figure 18.To the Figure 19 the oscillator comprises a wheel 129 formed of a central core of non-magnetic material and an annular magnetic structure 106A. This structure 106A is functionally similar to the magnetic structure 106 of the Figure 15 but here the magnetization of the material is homogeneous over the whole of the magnetic structure 106A, the variation of intensity of the magnetic field generated by the magnet and thus of the coupled magnetic flux being obtained by a variation of the thickness of the the magnetic ring. The resonator 119 is particular in that it does not include a magnet, its magnetic coupling structure 122B being formed by an open loop of high magnetic permeability material, the magnetized structure 106A passing through the opening of this loop. The loop 122B simply defines a path of low magnetic reluctance for the magnetic field of the magnetized structure. In another variant, it is possible to combine the wheel 129 and the magnetic coupling structure 122A (in attraction or repulsion) of the Figure 18 .

A la Figure 20, l'oscillateur se distingue par un rotor 130 formé de deux plateaux 132 et 134 en matériau ferromagnétique. Le plateau inférieur 132 présente à sa périphérie une structure magnétique avec deux pistes annulaires 52 et 53 telles que déjà décrites et formées par le matériau ferromagnétique. Le plateau supérieur 134 est semblable au plateau inférieur mais il est renversé, c'est-à-dire qu'il est l'image du plateau inférieur par une symétrie planaire par le plan milieu entre les deux plateaux. Ce plateau supérieur comprend ainsi deux pistes annulaires 52A et 53A semblables aux pistes annulaires 52 et 53 et en regard de ces dernières. Ces deux plateaux se rejoignent dans la région centrale pour former un chemin magnétique de faible réluctance pour le champ magnétique de l'aimant 50 du résonateur 46. On notera que les variantes représentées aux Figures 18 et 20 présentent l'avantage d'éviter qu'une force soit appliquée axialement sur l'élément de couplage du résonateur.To the Figure 20 , the oscillator is distinguished by a rotor 130 formed of two trays 132 and 134 of ferromagnetic material. The lower plate 132 has at its periphery a magnetic structure with two annular tracks 52 and 53 as already described and formed by the ferromagnetic material. The upper plate 134 is similar to the lower plate but is reversed, that is to say that it is the image of the lower plate by a planar symmetry by the middle plane between the two plates. This upper plate thus comprises two annular tracks 52A and 53A similar to annular tracks 52 and 53 and facing them. These two plates meet in the central region to form a magnetic path of low reluctance for the magnetic field of the magnet 50 of the resonator 46. It will be noted that the variants shown in FIGS. Figures 18 and 20 have the advantage of preventing a force is applied axially on the coupling element of the resonator.

A la Figure 21 est représentée encore une autre variante de réalisation d'un dispositif régulateur 136 selon l'invention. Ce dispositif est remarquable par le fait qu'il comprend deux structures magnétiques 106A et 106B qui sont coaxiales et mécaniquement indépendantes (non solidaire en rotation par des moyens mécaniques). La structure magnétique inférieure 106A est portée par une roue 129 semblable à celle décrite à la Figure 19, cette roue étant solidaire d'un arbre 140 aligné sur l'axe de rotation 51. La roue supérieure 142 est formée d'un noyau central 143 en matériau non magnétique relié à un canon 144 monté librement autour de l'arbre 140, et d'une structure magnétique 106B semblable à la structure 106A, mais image de celle-ci par une symétrie planaire relativement au plan milieu entre les deux roues. Le résonateur 148 est schématisé par un ressort 151 et un élément de couplage magnétique 149 en matériau ferromagnétique agencé à l'extrémité d'un bras 150 en matériau non magnétique. L'aimantation dans les deux structures 106A et 106B est prévue de même sens. Dans une première variante, les deux roues 129 et 142 sont respectivement entraînées par une même source d'énergie mécanique, en particulier un ressort de barillet. Dans une deuxième variante, ces deux roues sont entraînées respectivement par deux sources d'énergie mécanique différentes, en particulier deux barillets agencés dans un mouvement horloger. Les autres variantes décrites précédemment pour la structure magnétique peuvent aussi être prévue ici. On notera encore que l'élément de couplage magnétique peut aussi être un aimant.To the Figure 21 another embodiment of a regulating device 136 according to the invention is shown. This device is remarkable in that it comprises two magnetic structures 106A and 106B which are coaxial and mechanically independent (not integral in rotation by mechanical means). The lower magnetic structure 106A is carried by a wheel 129 similar to that described in FIG. Figure 19 , this wheel being secured to a shaft 140 aligned on the axis of rotation 51. The upper wheel 142 is formed of a central core 143 of non-magnetic material connected to a barrel 144 mounted freely around the shaft 140, and a magnetic structure 106B similar to the structure 106A, but image thereof by a planar symmetry relative to the midplane between the two wheels. The resonator 148 is schematized by a spring 151 and a magnetic coupling element 149 of ferromagnetic material arranged at the end of an arm 150 of non-magnetic material. The magnetization in the two structures 106A and 106B is provided in the same direction. In a first variant, the two wheels 129 and 142 are respectively driven by the same source of mechanical energy, in particular a mainspring. In a second variant, these two wheels are respectively driven by two different mechanical energy sources, in particular two barrels arranged in a watch movement. The other variants previously described for the magnetic structure can also be provided here. It will also be noted that the magnetic coupling element may also be a magnet.

A la Figure 22 est représenté un quatrième mode de réalisation d'un dispositif régulateur 152 selon l'invention. Cette réalisation se distingue notamment par le fait que la structure magnétique 154 comprend une seule piste annulaire 156 formée par une alternance de secteurs annulaires 54 et 56 tels que décrits précédemment. On notera que dans ce mode de réalisation ainsi que dans les modes de réalisation exposés par la suite, comme dans les modes de réalisation décrits précédemment, les secteurs non hachurées correspondent à des zones d'énergie potentielle magnétique inférieure ou minimale, alors que les secteurs hachurés correspondent à des zones dans lesquelles l'énergie potentielle magnétique augmente angulairement selon l'invention. Dans ces secteurs hachurés, le matériau magnétique utilisé présente au moins un paramètre physique qui est corrélé à l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur lorsque l'élément de couplage magnétique du résonateur est couplé magnétiquement à la piste magnétique annulaire. Le matériau magnétique dans chaque secteur hachuré est agencé de manière que le paramètre physique en question augmente angulairement de manière progressive ou diminue angulairement de manière progressive de sorte que l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur soit angulairement croissante lors de la rotation relative prévue entre le résonateur et la structure magnétique. On notera encore que, dans ce mode de réalisation ainsi que dans les modes de réalisation exposés par la suite à l'exception du huitième mode de réalisation, le matériau magnétique est agencé dans les secteurs hachurés de manière que le paramètre physique en question soit radialement constant, mais qu'il varie angulairement de manière progressive pour assurer une accumulation d'énergie potentielle magnétique qui soit progressive sur une distance angulaire de freinage relativement étendue et dépendante de l'amplitude de l'oscillation de l'élément de couplage du résonateur.To the Figure 22 is shown a fourth embodiment of a regulator device 152 according to the invention. This embodiment is distinguished in particular by the fact that the magnetic structure 154 comprises a single annular track 156 formed by an alternation of annular sectors 54 and 56 as described above. Note that in this embodiment as well as in the embodiments described below, as in the embodiments described above, the non-hatched sectors correspond to zones of lower or lower magnetic potential energy, whereas the sectors hatched correspond to zones in which the magnetic potential energy increases angularly according to the invention. In these hatched areas, the magnetic material used has at least one physical parameter that is correlated to the magnetic potential energy of the oscillator when the magnetic coupling element of the resonator is magnetically coupled to the annular magnetic track. The magnetic material in each hatched sector is arranged in such a way that the physical parameter in question angularly increases in a progressive manner or decreases angularly in a progressive manner so that the magnetic potential energy of the oscillator is angularly increasing during the relative rotation provided between the resonator and the magnetic structure. It will further be noted that in this embodiment as well as in the embodiments set forth below with the exception of the eighth embodiment, the magnetic material is arranged in the hatched areas so that the physical parameter in question is radially constant, but that it varies angularly in a progressive manner to ensure a magnetic potential energy accumulation that is progressive over a relatively large angular distance of braking and dependent on the amplitude of the oscillation of the resonator coupling element.

Le résonateur 158 est du type balancier-spiral avec un balancier rigide 160 associé à un ressort-spiral 162. Le balancier peut prendre diverses formes, notamment circulaire comme dans un mouvement horloger classique. Le balancier pivote autour d'un axe 163 et il comprend deux organes de couplage magnétique 164 et 165 (aimants de section carrée) qui sont décalés angulairement relativement à l'axe de rotation 51 de la structure magnétique 154. Ce décalage angulaire des deux aimants 164 et 165 et leur positionnement relativement à la structure 154 sont prévus pour que le cercle de position zéro 20 des deux aimants du résonateur (situation où ce dernier est au repos et donc non excité) soit superposé au cercle extérieur (variante représentée) ou au cercle intérieur de la piste annulaire 156 et qu'ils présentent alors un décalage angulaire θD égal à un nombre entier de période angulaire Pθ augmenté d'une demi-période. Ainsi ces deux aimants présentent un déphasage de π. De préférence, l'axe de rotation 163 du balancier est positionné à l'intersection des deux tangentes au cercle de position zéro 20 respectivement aux deux points définis par les deux organes de couplage 164 et 165 sur le cercle de position zéro. On notera qu'il est préférable que le balancier soit équilibré, plus précisément que son centre de masse se trouve sur l'axe du balancier. L'homme du métier saura facilement configurer des balanciers de diverses formes présentant cette caractéristique importante. On comprendra donc que les diverses variantes représentées aux figures sont schématiques et la problématique liée à l'inertie du résonateur n'est pas traitée concrètement sur ces figures, lesquelles présentent les différentes caractéristiques de l'invention. De plus, des agencements garantissant une résultante nulle des forces magnétiques agissant radialement et axialement sur l'axe du balancier sont préférés. On notera, que dans une variante, il est prévu un balancier à lames flexibles définissant un axe de rotation fictif, c'est-à-dire sans pivotement, en lieu et place du balancier-spiral.The resonator 158 is of the spring-balance type with a rigid rocker 160 associated with a spiral spring 162. The balance can take various forms, including circular as in a classic clockwork movement. The balance pivots around an axis 163 and comprises two magnetic coupling members 164 and 165 (magnets of square section) which are angularly offset relative to the axis of rotation 51 of the magnetic structure 154. This angular displacement of the two magnets 164 and 165 and their positioning relative to the structure 154 are provided so that the zero position circle 20 of the two magnets of the resonator (situation where the latter is at rest and therefore not excited) is superimposed on the outer circle (variant shown) or on the inner circle of the annular track 156 and that they then have an angular offset θ D equal to an integer number of angular period P θ increased by half a period. Thus these two magnets have a phase shift of π. Preferably, the axis of rotation 163 of the balance is positioned at the intersection of the two tangents at the zero position circle 20 respectively at the two points defined by the two coupling members 164 and 165 on the zero position circle. Note that it is preferable that the balance is balanced, more precisely that its center of mass is on the axis of the balance. The skilled person will easily configure pendulums of various shapes with this important feature. It will therefore be understood that the various variants shown in the figures are diagrammatic and the problematic related to the inertia of the resonator is not treated concretely in these figures, which show the various characteristics of the invention. In addition, arrangements ensuring a zero resultant magnetic forces acting radially and axially on the axis of the balance are preferred. It will be noted that, in one variant, a flexible-leaf balance defining a fictitious axis of rotation, that is to say without pivoting, is provided instead of the balance-spring.

On remarquera que, grâce à la présence des deux organes de couplage magnétique, le résonateur 158 est continument couplé magnétiquement à la piste annulaire 156 par l'un ou l'autre de ces deux organes. Dans chaque période de l'oscillation du balancier, ce dernier reçoit deux impulsions. Le phénomène physique engendrant ces impulsions est le même que celui décrit précédemment en prenant en considération les deux aimants et la piste annulaire. En effet, lorsqu'un aimant gravit une rampe d'énergie potentielle dans un secteur annulaire 56 et qu'il revient en direction du cercle 20, l'autre aimant arrive au-dessus d'un secteur annulaire 54 dont l'énergie potentielle est minimale. C'est donc l'effet combiné des deux interactions qui intervient dans ce mode de réalisation. Dans une variante de réalisation, un simple anneau en matériau à haute perméabilité magnétique, de manière similaire au deuxième mode de réalisation, est prévu à l'extérieur de la piste annulaire 156, adjacent à cette dernière. Ce simple anneau définit donc une même énergie potentielle inférieure sur toute sa surface pour l'oscillateur. Ainsi, cet anneau peut être solidaire de la structure magnétique 154 ou agencé fixe relativement au résonateur 158. Dans ce dernier cas, deux plaquettes ferromagnétiques agencées respectivement selon les deux directions radiales des deux aimants du résonateur relativement à l'axe 51 suffissent à la fonction.It will be noted that, thanks to the presence of the two magnetic coupling members, the resonator 158 is continuously magnetically coupled to the annular track 156 by one or other of these two members. In each period of oscillation of the balance, the latter receives two pulses. The physical phenomenon generating these pulses is the same as that described previously taking into consideration the two magnets and the annular track. Indeed, when a magnet climbs a ramp of potential energy in an annular sector 56 and returns in the direction of the circle 20, the other magnet arrives above an annular sector 54 whose potential energy is minimal. It is therefore the combined effect of the two interactions that occurs in this embodiment. In an alternative embodiment, a simple ring of high magnetic permeability material, similarly to the second embodiment, is provided outside the annular track 156, adjacent to the latter. This simple ring therefore defines the same lower potential energy over its entire surface for the oscillator. Thus, this ring may be integral with the magnetic structure 154 or arranged fixed relative to the resonator 158. In the latter case, two ferromagnetic plates respectively arranged in the two radial directions of the two magnets of the resonator relative to the axis 51 are sufficient for the function.

A la Figure 23 est encore représentée une autre variante de réalisation où le dispositif régulateur, formé par l'oscillateur 168, comprend une structure magnétique 44 déjà décrite précédemment et un résonateur 158 décrit ci-avant. Cette variante se distingue de celle de la Figure 22 par l'agencement d'une deuxième piste annulaire 52 en plus de la piste annulaire 53 correspondant à la piste annulaire 156. Grâce à cet agencement, lors du passage dans la zone centrale d'impulsions, chacun des aimants 164 et 165 reçoit une impulsion. On a donc ici une double impulsion alors que la variante de la Figure 22 n'en reçoit globalement qu'une seule. La variante de la Figure 23 est particulièrement efficace et présente une plage de fonctionnement relativement étendu. De fait, ce mode de réalisation correspond à un doublement du couplage magnétique entre le résonateur et la structure magnétique relativement à la variante de la Figure 22 et au premier mode de réalisation; comme ceci est également le cas dans les deux modes de réalisation exposés ci-après.To the Figure 23 is further shown another embodiment wherein the regulator device, formed by the oscillator 168, comprises a magnetic structure 44 already described above and a resonator 158 described above. This variant is different from that of the Figure 22 by the arrangement of a second annular track 52 in addition to the annular track 53 corresponding to the annular track 156. Thanks to this arrangement, during the passage in the central zone of pulses, each of the magnets 164 and 165 receives a pulse . So here we have a double impulse while the variant of the Figure 22 receives globally only one. The variant of the Figure 23 is particularly effective and has a relatively wide operating range. In fact, this embodiment corresponds to a doubling of the magnetic coupling between the resonator and the magnetic structure relative to the variant of the Figure 22 and in the first embodiment; as is also the case in the two embodiments described below.

La Figure 24 montre un cinquième mode de réalisation de l'invention. L'oscillateur 172 comprend une structure magnétique 44A semblable à la structure 44 déjà décrite et comportant un nombre pair de périodes angulaires Pθ. Le résonateur 174 est formé par un diapason 176 à deux branches vibrantes. Les deux extrémités libres respectives des deux branches portent respectivement deux aimants cylindriques 177 et 178 diamétralement opposés relativement à l'axe de rotation 51. La raison du choix d'un nombre pair de périodes angulaires Pθ est lié au fait que, dans le mode de résonance fondamental du diapason, les deux branches oscillent en opposition de phase, c'est-à-dire à contre-sens. Chaque aimant du résonateur expérimente une interaction avec la structure magnétique 44A qui est semblable à celle décrite en relation avec le premier mode de réalisation. Ainsi chaque aimant contribue à l'entretien de son oscillation et donc à l'entretien de la vibration du diapason 176.The Figure 24 shows a fifth embodiment of the invention. The oscillator 172 comprises a magnetic structure 44A similar to the structure 44 already described and comprising an even number of angular periods P θ . The resonator 174 is formed by a tuning fork 176 with two vibrating branches. The two respective free ends of the two branches bear respectively two cylindrical magnets 177 and 178 diametrically opposite relative to the axis of rotation 51. The reason for choosing an even number of angular periods P θ is related to the fact that, in the of fundamental resonance of the tuning fork, the two branches oscillate in opposition of phase, that is to say, against-direction. Each magnet of the resonator experiences an interaction with the magnetic structure 44A which is similar to that described in connection with the first mode of production. Thus each magnet contributes to the maintenance of its oscillation and thus to the maintenance of the vibration of the tuning fork 176.

La Figure 25 montre un sixième mode de réalisation de l'invention. L'oscillateur 180 se distingue essentiellement du précédent par le fait que les deux aimants 177 et 178 du résonateur 182 sont reliés rigidement par une barrette 185, et par le fait que la structure magnétique 44B comprend un nombre impair de périodes angulaires Pθ. Chaque aimant est agencé à l'extrémité d'une tige élastique 183, respectivement 184 ancrée dans un socle 186. Dans une variante, on peut utiliser un diapason comme à la Figure 24 avec les deux aimants reliés rigidement. Ainsi, le mode de résonance utile du résonateur 182 définit une oscillation en phase des deux aimants à cause du lien rigide entre eux. C'est la raison pour laquelle la structure magnétique 44B comprend ici un nombre impair de périodes angulaires Pθ. Chaque aimant du résonateur expérimente une interaction avec la structure magnétique 44B qui est semblable à celle décrite en relation avec le premier mode de réalisation. Ainsi chaque aimant contribue à l'entretien de l'oscillation de la tige élastique correspondante, et donc à l'entretien de la vibration du résonateur 182.The Figure 25 shows a sixth embodiment of the invention. The oscillator 180 differs essentially from the previous one in that the two magnets 177 and 178 of the resonator 182 are rigidly connected by a bar 185, and in that the magnetic structure 44B comprises an odd number of angular periods P θ . Each magnet is arranged at the end of an elastic rod 183, respectively 184 anchored in a base 186. In a variant, a tuning fork can be used as in FIG. Figure 24 with the two magnets rigidly connected. Thus, the useful resonance mode of the resonator 182 defines a phase oscillation of the two magnets because of the rigid link between them. This is the reason why the magnetic structure 44B here comprises an odd number of angular periods P θ . Each magnet of the resonator experiences interaction with the magnetic structure 44B which is similar to that described in connection with the first embodiment. Thus each magnet contributes to the maintenance of the oscillation of the corresponding elastic rod, and thus to the maintenance of the vibration of the resonator 182.

La Figure 26 montre un septième mode de réalisation d'un dispositif régulateur 190 selon l'invention. Ce mode de réalisation est particulier et intéressant par le fait qu'il comprend une structure magnétique 44B couplée magnétiquement à deux résonateurs 191 et 192 indépendants l'un de l'autre hormis par le couplage magnétique via la structure magnétique. Chaque résonateur est représenté schématiquement par une tige élastique 183, respectivement 184 ancrée à une première extrémité et portant un aimant 177, respectivement 178. Chaque résonateur a donc sa propre fréquence naturelle. On a ainsi une sorte de moyennage des deux fréquences propres pour la vitesse angulaire w de la roue solidaire de la structure magnétique 44B, cette dernière ayant une fonction supplémentaire de différentiel. Evidemment, les deux fréquences naturelles sélectionnées doivent être proches, voir sensiblement égales. Cependant, on peut imaginer que les deux oscillateurs réagissent différemment aux conditions environnantes, de préférence de manière que l'un compense la dérive de l'autre lorsque ces conditions environnantes varient. On remarquera que les deux oscillateurs sont orientés selon des sens opposés, de manière à compenser l'effet de la gravitation selon leur direction. Dans une variante, il est prévu d'agencer en plus deux autres résonateurs également orientés selon des sens opposés dans une direction perpendiculaire aux deux résonateurs représentés à la Figure 26, de manière à compenser aussi l'effet de la gravitation selon cette direction perpendiculaire.The Figure 26 shows a seventh embodiment of a regulator device 190 according to the invention. This embodiment is particular and interesting in that it comprises a magnetic structure 44B magnetically coupled to two resonators 191 and 192 independent of each other except by the magnetic coupling via the magnetic structure. Each resonator is shown schematically by an elastic rod 183, respectively 184 anchored at a first end and carrying a magnet 177, respectively 178. Each resonator therefore has its own natural frequency. There is thus a kind of averaging of the two eigenfrequencies for the angular velocity w of the integral wheel of the magnetic structure 44B, the latter having an additional differential function. Obviously, the two natural frequencies selected must be close, see substantially equal. However, it is conceivable that the two oscillators react differently to the surrounding conditions, preferably so that one compensates for the drift of the other when these surrounding conditions vary. Note that the two oscillators are oriented in opposite directions, so as to compensate for the effect of gravitation in their direction. In a variant, provision is made to arrange two further resonators also oriented in opposite directions in a direction perpendicular to the two resonators shown in FIG. Figure 26 , so as to compensate for the effect of gravitation in this perpendicular direction.

A la Figure 27 est représenté un huitième mode de réalisation de l'invention. Le dispositif régulateur 196 se distingue essentiellement des modes de réalisation précédents par deux caractéristiques particulières. Premièrement, la structure magnétique 198 est prévue fixe sur un support ou une platine 200, alors que les deux résonateurs 191A et 192A sont entraînés en rotation à la vitesse angulaire ω par un couple moteur fourni à un rotor 202 qui comprend deux bras rigides 205 et 206 aux extrémités libres respectives desquelles sont agencées respectivement les deux résonateurs. On remarquera que cette inversion au niveau du dispositif auquel est appliqué le couple moteur ne change rien à l'interaction magnétique entre le/les résonateurs et la/les structures magnétiques qui a été exposée précédemment, de sorte que cette inversion peut être implémentée à titre de variante dans les autres modes de réalisation. On notera qu'il est prévu ici deux résonateurs définissant chacun avec la structure magnétique 198 un oscillateur. Toutefois, dans une autre variante non représentée, un seul résonateur est prévu.To the Figure 27 is represented an eighth embodiment of the invention. The regulator device 196 differs essentially from the previous embodiments by two particular characteristics. First, the magnetic structure 198 is provided fixed on a support or a plate 200, while the two resonators 191A and 192A are rotated at the angular velocity ω by a motor torque supplied to a rotor 202 which comprises two rigid arms 205 and 206 at respective free ends of which are arranged respectively the two resonators. It will be noted that this inversion at the device to which the motor torque is applied does not change the magnetic interaction between the resonator (s) and the magnetic structure (s) which has been previously explained, so that this inversion can be implemented as a variant in the other embodiments. Note that there are provided two resonators each defining with the magnetic structure 198 an oscillator. However, in another variant not shown, a single resonator is provided.

Le deuxième aspect particulier de ce mode de réalisation provient du fait que l'oscillation n'est pas radiale, relativement à l'axe de rotation 51A du rotor 202, lorsque l'aimant 177, respectivement 178 intercepte le cercle de position zéro 20. Comme dans plusieurs modes de réalisation décrits précédemment, le degré de liberté de l'élément de couplage de chaque résonateur se trouve sensiblement sur un cercle dont de rayon est ici sensiblement égal à la longueur L de la tige élastique de ce résonateur et centré au point d'ancrage de cette tige sur le bras du résonateur. De manière à obtenir, selon une variante préféré de l'invention, un gradient de l'énergie potentielle magnétique EPm sensiblement nul selon le degré de liberté de chaque résonateur (les deux résonateurs présentant une symétrie axiale d'axe géométrique 51A) dans les zones utiles d'accumulation de EPm, il est prévu dans ce mode de réalisation que le paramètre physique de la matière magnétique de la structure magnétique 198 soit sensiblement constant selon des arcs de cercle correspondant au cercle géométrique défini par les éléments de couplage. En d'autres termes, pour toute position angulaire du rotor 202, le paramètre physique considéré est invariant sur le chemin effectué par les aimants 177 et 178 en projection dans le plan général de la structure magnétique fixe. Ceci est en particulier prévu dans les secteurs 56E et 57E où le paramètre physique varie pour définir les zones utiles d'accumulation de EPm. On remarquera que les secteurs annulaires 54E et 56E, respectivement 55E et 57E formant les deux pistes annulaires de la structure magnétique ont une forme arquée, l'alternance des secteurs de la piste annulaire intérieure étant légèrement décalés angulairement par rapport aux secteurs de la piste annulaire extérieure.The second particular aspect of this embodiment arises from the fact that the oscillation is not radial, relative to the axis of rotation 51A of the rotor 202, when the magnet 177, respectively 178 intercepts the zero position circle 20. As in several described embodiments previously, the degree of freedom of the coupling element of each resonator is substantially on a circle whose radius is here substantially equal to the length L of the resilient rod of this resonator and centered at the anchoring point of this rod on the resonator arm. In order to obtain, according to a preferred variant of the invention, a gradient of the magnetic potential energy EP m substantially zero according to the degree of freedom of each resonator (the two resonators having an axial symmetry with a geometric axis 51A) in the Useful areas of EP m accumulation, it is provided in this embodiment that the physical parameter of the magnetic material of the magnetic structure 198 is substantially constant along arcs corresponding to the geometric circle defined by the coupling elements. In other words, for any angular position of the rotor 202, the physical parameter considered is invariant on the path made by the magnets 177 and 178 in projection in the general plane of the fixed magnetic structure. This is particularly provided for in sectors 56E and 57E where the physical parameter varies to define the useful areas of accumulation of EP m . It will be noted that the annular sectors 54E and 56E, respectively 55E and 57E forming the two annular tracks of the magnetic structure have an arcuate shape, the alternation of the sectors of the inner annular track being slightly angularly offset with respect to the sectors of the annular track exterior.

Aux Figures 28 et 29 est représenté en plan et en coupe un neuvième mode de réalisation d'un dispositif régulateur selon l'invention. L'oscillateur 210 comprend une roue 212 dont au moins la partie annulaire périphérique est formée d'un matériau à haute perméabilité magnétique. La surface latérale de cette roue est configurée pour former une structure magnétique cylindrique 214. Cette structure magnétique reste annulaire, mais elle ne s'étend plus dans le plan général de la roue, mais axialement. Dans les autres modes de réalisation, le couplage magnétique entre le résonateur et la structure magnétique est de direction axiale (la composante principale est parallèle à l'axe de rotation), alors qu'ici ce couplage magnétique est radial. La structure 214 définit deux pistes cylindriques 218 et 219, équivalentes aux pistes annulaires décrites précédemment. Ainsi l'essentiel des considérations pour les modes de réalisation précédents s'appliquent également à diverses variantes possibles de ce mode de réalisation. Dans la variante représentée, chaque piste est formée par une succession de dents asymétriques qui définissent la période angulaire Pθ de la structure magnétique. Chaque dent présente un plat ou une petite section cylindrique 215 suivi d'une creusure formant une rampe / un plan incliné 216. Les dents de la piste inférieure 219 sont décalées angulairement d'une demi-période Pθ/2 relativement aux dents de la piste supérieure 218. Cette structure magnétique agit de manière similaire à celle exposée dans les autres modes de réalisation pour le résonateur 220. Ce résonateur comprend une structure légère 221 de préférence en matériau ferromagnétique. Cette structure 221 comprend deux bras élastiques 222 et 223 diamétralement disposés relativement à un arbre 224 centré sur l'axe de rotation 51 de la roue 212. Le résonateur est monté fixement sur l'arbre, la structure 221 étant fixée à un disque 225 solidaire de cet arbre. Les deux bras élastiques sont respectivement prolongés à leurs extrémités libres par deux branches axiales 226 et 227 qui portent respectivement à leurs extrémités inférieures les aimants 230 et 231. Ces deux aimants sont agencés de manière que le champ magnétique généré par chacun d'eux soit principalement radial. Il est prévu d'utiliser une résonnance dans laquelle les deux bras élastiques 222 et 223 vibrent axialement, ce qui engendre une oscillation axiale des aimants 230 et 231. Pour que la roue puisse tourner indépendamment du résonateur, il est prévu un trou central dans la roue 212 dans lequel passe librement cet arbre. On notera encore que la roue est solidaire d'un pignon 228 servant à l'entraînement de la roue par un couple moteur provenant par exemple d'un barillet horloger. D'autres résonateurs peuvent être prévus par l'homme du métier avec la roue 212, notamment un type de résonateur fonctionnant en torsion.To the Figures 28 and 29 is shown in plan and in section a ninth embodiment of a regulating device according to the invention. The oscillator 210 comprises a wheel 212 whose at least the peripheral annular portion is formed of a material with high magnetic permeability. The lateral surface of this wheel is configured to form a cylindrical magnetic structure 214. This magnetic structure remains annular, but it no longer extends in the general plane of the wheel, but axially. In the other embodiments, the magnetic coupling between the resonator and the magnetic structure is of axial direction (the main component is parallel to the axis of rotation), whereas here this coupling magnetic is radial. Structure 214 defines two cylindrical tracks 218 and 219, equivalent to the annular tracks described above. Thus, most of the considerations for the foregoing embodiments also apply to various possible variations of this embodiment. In the variant shown, each track is formed by a succession of asymmetric teeth which define the angular period P θ of the magnetic structure. Each tooth has a flat or a small cylindrical section 215 followed by a recess forming a ramp / inclined plane 216. The teeth of the lower track 219 are angularly offset by half a period P θ / 2 relative to the teeth of the tooth. upper track 218. This magnetic structure acts in a manner similar to that described in the other embodiments for the resonator 220. This resonator comprises a light structure 221 preferably made of ferromagnetic material. This structure 221 comprises two elastic arms 222 and 223 diametrically arranged relative to a shaft 224 centered on the axis of rotation 51 of the wheel 212. The resonator is fixedly mounted on the shaft, the structure 221 being fixed to a disc 225 integral of this tree. The two resilient arms are respectively extended at their free ends by two axial branches 226 and 227 which carry respectively at their lower ends the magnets 230 and 231. These two magnets are arranged so that the magnetic field generated by each of them is mainly radial. It is intended to use a resonance in which the two elastic arms 222 and 223 vibrate axially, which causes axial oscillation of the magnets 230 and 231. In order for the wheel to be able to rotate independently of the resonator, a central hole is provided in the wheel 212 in which this tree freely passes. It will also be noted that the wheel is secured to a pinion 228 serving to drive the wheel by a driving torque coming for example from a watch cylinder. Other resonators may be provided by those skilled in the art with the wheel 212, including a type of resonator operating in torsion.

A l'aide de la Figure 30, on décrira ci-après un dixième mode de réalisation agencé dans un mouvement horloger 234. Le dispositif régulateur 236 comprend un résonateur 238 représenté de manière schématique par une lame ou tige élastique fixée à une première extrémité et portant à son extrémité libre un aimant. La structure magnétique est particulière par le fait qu'elle est formée par deux pistes magnétiques annulaires 241 et 243 selon l'invention qui sont respectivement portées par deux mobiles 240 et 242 agencés l'un à côté de l'autre. Chaque piste magnétique annulaire est agencée dans la zone périphérique d'un plateau du mobile respectif. Les deux pistes sont situées ici dans un même plan géométrique et comprennent une alternance de secteurs annulaires 245 et 246 respectivement semblables aux secteurs annulaires 54 et 56 du premier mode de réalisation. Lorsque les deux plateaux ont un même diamètre, les deux mobiles sont positionnés de manière que la position de repos (position zéro) de l'aimant du résonateur soit située au milieu d'une droite orthogonale à leurs axes de rotation respectifs et interceptant ces deux axes de rotation. Plus généralement, l'élément de couplage dans sa position de repos est situé sur une droite reliant les deux axes de rotation respectifs des deux mobiles et à l'interface des deux pistes ou au milieu de celles-ci en projection dans ledit plan géométrique, ces deux pistes présentant un décalage d'une demi-période angulaire sur ladite droite.Using the Figure 30 , hereinafter described a tenth embodiment arranged in a watch movement 234. The regulator device 236 comprises a resonator 238 shown schematically by a blade or elastic rod attached to a first end and carrying at its free end a magnet. The magnetic structure is particular in that it is formed by two annular magnetic tracks 241 and 243 according to the invention which are respectively carried by two mobiles 240 and 242 arranged next to each other. Each annular magnetic strip is arranged in the peripheral zone of a plate of the respective mobile. The two tracks are located here in the same geometrical plane and comprise an alternation of annular sectors 245 and 246 respectively similar to the annular sectors 54 and 56 of the first embodiment. When the two plates have the same diameter, the two mobiles are positioned so that the rest position (zero position) of the magnet of the resonator is located in the middle of a straight line orthogonal to their respective axes of rotation and intercepting these two. axes of rotation. More generally, the coupling element in its rest position is located on a straight line connecting the two respective axes of rotation of the two mobiles and at the interface of the two tracks or in the middle of them in projection in said geometrical plane, these two tracks having an offset of half an angular period on said line.

Les deux mobiles 240 et 242 sont couplés en rotation par une roue d'entraînement 252 solidaire d'un pignon 254 recevant le couple moteur. La roue 252 engrène avec une roue 248 du premier mobile 240 située sous son plateau et entraîne ainsi directement en rotation ce premier mobile dans un sens de rotation déterminé. La roue 252 transmet également le couple moteur au deuxième mobile 242 via une roue intermédiaire 256 qui engrène avec une roue 250 de ce deuxième mobile située sous son plateau. Ainsi, le deuxième mobile tourne dans un sens contraire au premier mobile. Les deux pistes annulaires ont un même diamètre extérieur et les rapports d'engrenage sont prévus pour que la vitesse angulaire des deux mobiles soit identique. Dans une variante, les deux mobiles peuvent être couplés directement l'un à l'autre par un engrenage, au moins un des deux mobiles recevant un couple de force en fonctionnement. Lors du montage du mouvement horloger, on veille à positionner ces deux pistes annulaires pour qu'au point de position zéro de l'aimant elles présentent un déphasage de π (décalage d'une demi-période comme représenté à la Figure 30).The two mobiles 240 and 242 are coupled in rotation by a drive wheel 252 integral with a pinion 254 receiving the engine torque. The wheel 252 meshes with a wheel 248 of the first mobile 240 located under its plate and thus directly rotates the first mobile in a determined direction of rotation. The wheel 252 also transmits the engine torque to the second mobile 242 via an intermediate wheel 256 which meshes with a wheel 250 of the second mobile situated under its plate. Thus, the second mobile rotates in a direction opposite to the first mobile. The two annular tracks have the same outer diameter and the gear ratios are provided so that the angular velocity of the two mobiles be identical. In a variant, the two mobiles can be coupled directly to one another by a gear, at least one of the two mobiles receiving a force torque in operation. When mounting the watch movement, care is taken to position these two annular tracks so that at the zero point position of the magnet they have a phase shift of π (half-period offset as shown in FIG. Figure 30 ).

On remarquera que ce dixième mode de réalisation présente l'avantage que les deux pistes magnétiques ont des dimensions identiques tout en étant agencées dans un même plan géométrique. Il en résulte une parfaite symétrie d'interaction magnétique entre le résonateur et la structure magnétique dans les deux alternances de l'oscillation de ce résonateur. Dans une variante particulière, les deux mobiles sont entraînés par deux couples moteur provenant de deux barillets incorporés dans un même mouvement horloger. On remarquera encore que, dans une variante non représentée, le résonateur pourrait porter au moins deux éléments de couplage couplés respectivement avec la première piste et la deuxième piste et placés ailleurs que sur la droite susmentionnée reliant les deux axes de rotation. On veillera alors que le deuxième élément de couplage entre en interaction avec la deuxième piste magnétique lorsque le premier élément de couplage sort de la première piste magnétique et vice versa. Cette dernière variante ouvre plusieurs degrés de liberté supplémentaire dans l'agencement de l'oscillateur et notamment des deux mobiles. On peut par exemple prévoir que les deux pistes magnétiques soient respectivement agencées sur deux plateaux parallèles mais à différents niveaux.It will be noted that this tenth embodiment has the advantage that the two magnetic tracks have identical dimensions while being arranged in the same geometrical plane. This results in a perfect symmetry of magnetic interaction between the resonator and the magnetic structure in the two alternations of the oscillation of this resonator. In a particular variant, the two mobiles are driven by two motor couples from two barrels incorporated in the same watch movement. It will also be noted that, in a variant not shown, the resonator could carry at least two coupling elements respectively coupled with the first track and the second track and placed elsewhere than on the aforementioned line connecting the two axes of rotation. It will then be ensured that the second coupling element interacts with the second magnetic strip when the first coupling element leaves the first magnetic strip and vice versa. This last variant opens several degrees of additional freedom in the arrangement of the oscillator and in particular the two mobiles. For example, it is possible for the two magnetic tracks to be respectively arranged on two parallel plates but at different levels.

A la Figure 31 est représenté un oscillateur 260 selon l'invention qui est une première variante de la Figure 22. Cette variante se distingue de cette Figure 22 par le fait que le résonateur 158A comprend un balancier rigide 160A qui porte sur chacun de ses deux bras deux aimants 164 et 264, respectivement 165 et 265. Les deux aimants de chaque bras subissent simultanément une interaction magnétique avec la piste magnétique annulaire 156. Ils sont déphasés d'une période angulaire Pθ. Ainsi, on comprend que sur un cercle de position zéro donné, pour le résonateur considéré dans sa position de repos, on peut augmenter le nombre d'éléments de couplage en prévoyant un décalage angulaire égal à N·Pθ, où N est un nombre entier positif, (correspondant à un déphasage de N·360°) entre les éléments de couplage qui subissent un même mouvement (c'est-à-dire même degré de liberté et même sens du mouvement) relativement à une piste magnétique correspondante.To the Figure 31 is represented an oscillator 260 according to the invention which is a first variant of the Figure 22 . This variant is different from this Figure 22 in that the resonator 158A comprises a rigid rocker 160A which carries on each of its two arms two magnets 164 and 264, respectively 165 and 265. The two magnets of each arm simultaneously undergo a magnetic interaction with the track Annular magnet 156. They are out of phase with an angular period P θ . Thus, it will be understood that on a given zero position circle, for the resonator considered in its rest position, the number of coupling elements can be increased by providing an angular offset equal to N · P θ , where N is a number a positive integer, (corresponding to a phase shift of N · 360 °) between the coupling elements which undergo the same movement (that is to say the same degree of freedom and the same direction of movement) relative to a corresponding magnetic track.

A la Figure 32 est représenté un oscillateur 270 selon l'invention qui est une deuxième variante de la Figure 22. Cette deuxième variante se distingue de la première variante par le fait que les deux éléments de couplage, associés à un même bras du balancier 160B du résonateur 158B, sont positionnés respectivement sur les deux cercles de position zéro 20 et 20A définis par la piste magnétique annulaire 156, à savoir par les cercles extérieur et intérieur délimitant cette piste, pour le résonateur considéré dans sa position de repos. Dans ce cas-ci, les deux éléments de couplage 164 et 266, respectivement 165 et 267 présentent entre eux un déphasage angulaire de Pθ / 2 (soit de 180°). On comprend donc que, pour une piste magnétique annulaire donnée, on peut positionner, lorsque le résonateur est dans sa position de repos, un ou plusieurs élément(s) de couplage sur chacun des deux cercles de position zéro définis par cette piste. Pour un bras du balancier, un premier élément de couplage associé au premier cercle de position zéro est décalé angulairement d'un deuxième élément de couplage associé au second cercle de position zéro de (N+1)·Pθ/2, N>0.To the Figure 32 is represented an oscillator 270 according to the invention which is a second variant of the Figure 22 . This second variant differs from the first variant in that the two coupling elements, associated with the same arm of the balance 160B of the resonator 158B, are respectively positioned on the two zero position circles 20 and 20A defined by the annular magnetic strip. 156, namely by the outer and inner circles delimiting this track, for the resonator considered in its rest position. In this case, the two coupling elements 164 and 266, respectively 165 and 267 have between them an angular phase shift of P θ / 2 (ie 180 °). It is therefore understood that, for a given annular magnetic strip, it is possible to position, when the resonator is in its rest position, one or more coupling element (s) on each of the two zero position circles defined by this track. For a balance arm, a first coupling element associated with the first zero position circle is angularly offset from a second coupling element associated with the second zero position circle of (N + 1) · P θ / 2, N> 0 .

En combinant les enseignements tirés des réalisations des Figures 31 et 32 et en utilisant plusieurs pistes magnétiques annulaires, on peut concevoir divers oscillateurs selon l'invention, notamment l'oscillateur 280 représenté à la Figure 33. Cet oscillateur comprend un résonateur 158C formé par un balancier 160C qui comprend deux bras 282 et 284 portant chacun quatre éléments de couplage répartis sur sensiblement une période angulaire de la structure magnétique 44 (période de chacune des deux pistes magnétiques 52 et 53). On a ici un élément de couplage ayant une interaction avec la structure magnétique dans chaque demi-période de trois demi-périodes successives de cette structure magnétique au-dessus desquelles s'étendent simultanément les quatre éléments de couplage associés à un même bras du balancier. Comme la variation du paramètre physique considéré dans chaque secteur hachuré est prévue angulaire (sans variation radiale sur tout rayon donné), on prévoit de préférence que le centre de rotation 163 du balancier-spiral soit situé sur une tangente au cercle de position zéro 20 au croisement avec la branche intermédiaire 286, respectivement 288, qui porte deux éléments de couplage alignés radialement. Chacun des organes de couplage est ainsi soumis seulement à une faible force radiale en dehors de zones d'impulsion localisées autour des trois cercles de position zéro 20, 20A et 20B utilisés dans le mode de réalisation de cette Figure 33. Un tel mode de réalisation présente l'avantage d'augmenter le couplage magnétique entre le résonateur et la structure magnétique tout en conservant des éléments de couplage ayant une petite dimension radiale et ainsi des impulsions fournies au résonateur qui restent localisées.By combining lessons learned from the achievements of Figures 31 and 32 and by using several annular magnetic tracks, various oscillators according to the invention can be designed, in particular the oscillator 280 shown in FIG. Figure 33 . This oscillator comprises a resonator 158C formed by a rocker 160C which comprises two arms 282 and 284 each carrying four coupling elements distributed over a period of angular of the magnetic structure 44 (period of each of the two magnetic tracks 52 and 53). Here we have a coupling element having an interaction with the magnetic structure in each half-period of three successive half-periods of this magnetic structure above which the four coupling elements associated with the same arm of the pendulum simultaneously extend. Since the variation of the physical parameter considered in each hatched sector is provided angularly (without radial variation on any given radius), it is preferably provided that the center of rotation 163 of the balance-spring is located on a tangent to the zero position circle 20 at crossing with the intermediate branch 286, respectively 288, which carries two coupling elements radially aligned. Each of the coupling members is thus subjected only to a small radial force outside localized pulse zones around the three zero position circles 20, 20A and 20B used in the embodiment of this embodiment. Figure 33 . Such an embodiment has the advantage of increasing the magnetic coupling between the resonator and the magnetic structure while maintaining coupling elements having a small radial dimension and thus pulses supplied to the resonator which remain localized.

A l'aide des figures suivantes, on décrira par la suite des modes de réalisation présentant une inversion technique relativement aux dispositifs régulateurs déjà décrits. Dans les modes de réalisation précédents, les pistes magnétiques annulaires sont étendues pour couvrir au moins l'amplitude maximale d'oscillation prévue (sur une alternance) alors que les organes de couplage des résonateurs ont une relativement faible dimension selon la direction radiale de pistes magnétiques annulaires associées à ces résonateurs. Il est cependant possible d'obtenir une interaction similaire et les bénéfices de la présente invention en inversant les dimensions des secteurs magnétiques des pistes magnétiques et des organes de couplage des résonateurs.With the aid of the following figures, will be described hereinafter embodiments having a technical inversion relative to the regulating devices already described. In the previous embodiments, the annular magnetic tracks are extended to cover at least the expected maximum amplitude of oscillation (on an alternation) while the coupling members of the resonators have a relatively small dimension in the radial direction of magnetic tracks. rings associated with these resonators. However, it is possible to obtain a similar interaction and the benefits of the present invention by inverting the dimensions of the magnetic sectors of the magnetic tracks and the resonator coupling members.

A la Figure 34 est représentée schématiquement une variante d'un onzième mode de réalisation correspondant à une inversion technique du mode de réalisation général de la Figure 11. Le dispositif régulateur 300 comprend une structure magnétique 304 formant une roue et comprenant une piste magnétique annulaire 306 formée par des aimants 308 ayant une dimension radiale réduite et agencés périodiquement le long d'un cercle 312. Ainsi, ce cercle passe sensiblement par le milieu des aimants ou par les centres de masse des aimants. De manière générale, la piste magnétique annulaire définit, en projection axiale dans son plan général, un cercle géométrique situé radialement au milieu de cette piste ou passant sensiblement par les centres de masse d'une pluralité d'éléments magnétiques formant cette piste magnétique. Ce cercle est aussi nommé cercle de position zéro par analogie avec les modes de réalisation précédents. Le résonateur 302 est agencé pour subir une oscillation radiale. Son élément ou organe de couplage 310 est formé par un matériau aimanté et sa partie d'extrémité active, définissant une plage aimantée en face de la structure magnétique, s'étend en projection axiale dans un plan parallèle au plan général de la piste magnétique dans une zone sensiblement rectangulaire avec son bord angulaire intérieur, c'est-à-dire selon la direction angulaire de la roue, suivant sensiblement en projection axiale le cercle de position zéro lorsque le résonateur est dans une position de repos (énergie potentielle du résonateur minimale). Cette zone sensiblement rectangulaire présente une distance angulaire au niveau du cercle 312 sensiblement égale à une demi-période (Pθ/2) de la piste magnétique 306 et une distance radiale au moins égale à l'amplitude maximale d'oscillation de l'élément de couplage sur l'alternance où il est couplé à cette piste magnétique 306. Le résonateur est agencé relativement à la structure magnétique de sorte que le cercle 312 traverse en projection axiale la partie d'extrémité active de l'élément de couplage 310 durant sensiblement une première alternance de chaque période d'oscillation de cet élément de couplage lorsqu'un couple moteur dans une plage de couple utile est fourni à l'oscillateur (formé par le résonateur et la structure magnétique). Le matériau aimanté de l'élément de couplage forme un aimant orienté axialement selon l'axe géométrique 51 tout comme les aimants 308, ces derniers présentant ici une inversion des pôles magnétiques de sorte qu'ils sont agencés en répulsion avec l'aimant de l'élément de couplage.To the Figure 34 is schematically represented a variant of an eleventh embodiment corresponding to a technical inversion of the general embodiment of the Figure 11 . The regulating device 300 comprises a magnetic structure 304 forming a wheel and comprising an annular magnetic track 306 formed by magnets 308 having a reduced radial dimension and arranged periodically along a circle 312. Thus, this circle passes substantially through the middle of the magnets or by the centers of mass of the magnets. In general, the annular magnetic strip defines, in axial projection in its general plane, a geometric circle located radially in the middle of this track or passing substantially through the centers of mass of a plurality of magnetic elements forming this magnetic track. This circle is also called zero position circle by analogy with the previous embodiments. The resonator 302 is arranged to undergo radial oscillation. Its element or coupling member 310 is formed by a magnetic material and its active end portion, defining a magnetic range in front of the magnetic structure, extends in axial projection in a plane parallel to the general plane of the magnetic strip in a substantially rectangular zone with its inner angular edge, that is to say in the angular direction of the wheel, substantially in axial projection the zero position circle when the resonator is in a rest position (potential energy of the minimum resonator ). This substantially rectangular zone has an angular distance at the circle 312 substantially equal to a half-period (P θ / 2) of the magnetic track 306 and a radial distance at least equal to the maximum amplitude of oscillation of the element coupling means on the alternation where it is coupled to this magnetic track 306. The resonator is arranged relative to the magnetic structure so that the circle 312 passes axially through the active end portion of the coupling element 310 during substantially a first alternation of each oscillation period of this coupling element when a motor torque in a useful torque range is provided to the oscillator (formed by the resonator and the magnetic structure). The magnetized material of the coupling element forms a magnet oriented axially along the geometric axis 51 just like the magnets 308, the latter here having an inversion of the magnetic poles so that they are arranged in repulsion with the magnet of the magnet. coupling element.

Le matériau aimanté de l'élément de couplage présente au moins un paramètre physique qui est corrélé à l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur lorsque cet élément de couplage magnétique est couplé magnétiquement à la piste magnétique annulaire 306. De manière générale, le dispositif régulateur selon ce onzième mode de réalisation est caractérisé en ce que, dans la plage utile du couple moteur, la piste magnétique annulaire et l'élément de couplage magnétique définissent dans chaque période angulaire, en fonction de leur position angulaire relative θ et de la position de l'élément de couplage selon son degré de liberté, une zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique dans l'oscillateur ; et en ce que le matériau magnétique de l'élément de couplage est agencé de manière que, au moins dans une zone de ce matériau magnétique couplée à la piste magnétique pour au moins une partie de la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique de chaque période angulaire, le paramètre physique corrélé à l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur augmente angulairement de manière progressive ou diminue angulairement de manière progressive. La variation positive ou négative du paramètre physique est choisie pour que l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur soit angulairement croissante lors d'une rotation relative entre le résonateur et la structure magnétique sous l'action d'un couple moteur. Selon diverses variantes de réalisation, le paramètre physique en question est notamment un entrefer ou le flux du champ magnétique généré par l'aimant de l'élément de couplage, comme décrit précédemment.The magnetized material of the coupling element has at least one physical parameter which is correlated with the magnetic potential energy of the oscillator when this magnetic coupling element is magnetically coupled to the annular magnetic track 306. In general, the device regulator according to this eleventh embodiment is characterized in that, in the effective range of the driving torque, the annular magnetic track and the magnetic coupling element define in each angular period, as a function of their relative angular position θ and the position coupling element according to its degree of freedom, a magnetic potential energy storage zone in the oscillator; and in that the magnetic material of the coupling element is arranged such that, at least in an area of this magnetic material coupled to the magnetic track for at least a portion of the potential magnetic energy storage area of each angular period, the physical parameter correlated with the magnetic potential energy of the oscillator angularly increases in a progressive manner or decreases angularly in a progressive manner. The positive or negative variation of the physical parameter is chosen so that the magnetic potential energy of the oscillator is angularly increasing during a relative rotation between the resonator and the magnetic structure under the action of a motor torque. According to various alternative embodiments, the physical parameter in question is in particular an air gap or the flux of the magnetic field generated by the magnet of the coupling element, as previously described.

Un douzième mode de réalisation est représenté schématiquement aux Figures 35 et 36. Le dispositif régulateur 320 correspond à une inversion technique du dispositif régulateur de la Figure 5. La structure magnétique 304 est identique à celle de la Figure 34. Le résonateur 322 comprend une plaquette 324 oscillant radialement relativement au centre de la piste magnétique annulaire 306 et supportant deux éléments de couplage 326 et 328 rigidement fixés à cette plaquette. Ces deux éléments de couplage sont formés par deux plages aimantées 326 et 328 qui s'étendent chacune sur une distance angulaire au niveau du cercle 312 sensiblement égale à une demi-période Pθ/2 de la piste magnétique 306 et sont décalés angulairement d'une demi-période (déphasage de 180°). De plus, ils sont décalés radialement de manière que le bord angulaire intérieur de la plage aimantée 328 et le bord angulaire extérieur de la plage aimantée 326 suivent en projection axiale le cercle de position zéro 312 lorsque le résonateur est dans une position de repos. Le matériau aimanté formant les deux éléments de couplage présente un paramètre physique corrélé à l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur. Sur au moins une certaine distance angulaire de chaque élément de couplage, ce paramètre physique augmente angulairement de manière progressive ou diminue angulairement de manière progressive de sorte que l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur soit angulairement croissante lors d'une rotation relative. Le paramètre physique est une distance entre la surface inférieure de la plaquette 324 et un plan géométrique général 325 de cette plaquette. Ce plan géométrique général est parallèle à la surface supérieure de la structure magnétique 304 et donc au plan général de cette dernière. De plus, le trajet de cette plaquette lorsqu'elle oscille est également parallèle à ce plan 325. Dans le cas d'une inversion technique, on remarquera que cette énergie potentielle doit augmenter dans le sens de la rotation relative de la structure magnétique 304, comme représenté dans la coupe de la Figure 36 où les aimants couplés sont agencés en répulsion.A twelfth embodiment is shown diagrammatically to Figures 35 and 36 . The regulator device 320 corresponds to a technical reversal of the regulator device of the Figure 5 . The magnetic structure 304 is identical to that of the Figure 34 . The resonator 322 comprises a wafer 324 oscillating radially relatively to the center of the annular magnetic track 306 and supporting two coupling elements 326 and 328 rigidly fixed to this wafer. These two coupling elements are formed by two magnetized pads 326 and 328, each of which extends over an angular distance at the circle 312 substantially equal to a half-period P θ / 2 of the magnetic strip 306 and are angularly offset from each other. half a period (phase shift of 180 °). In addition, they are radially offset so that the inner angular edge of the magnetized pad 328 and the outer angular edge of the magnetized pad 326 axially project the zero position circle 312 when the resonator is in a rest position. The magnetic material forming the two coupling elements has a physical parameter correlated with the magnetic potential energy of the oscillator. Over at least a certain angular distance of each coupling element, this physical parameter angularly increases progressively or decreases angularly in a progressive manner so that the magnetic potential energy of the oscillator is angularly increasing during a relative rotation. The physical parameter is a distance between the lower surface of the wafer 324 and a general geometrical plane 325 of this wafer. This general geometric plane is parallel to the upper surface of the magnetic structure 304 and therefore to the general plane of the latter. In addition, the path of this wafer when it oscillates is also parallel to this plane 325. In the case of a technical inversion, it will be noted that this potential energy must increase in the direction of the relative rotation of the magnetic structure 304, as depicted in the cup of the Figure 36 where the coupled magnets are arranged in repulsion.

On notera que les zones magnétiques d'une variante du dispositif régulateur de la Figure 35 peuvent être obtenues par une symétrie axiale, selon un axe radial situé au milieu d'une période angulaire et au milieu de la piste annulaire et de l'organe de couplage, d'une période angulaire des deux pistes magnétiques 52 et 53 et de l'organe de couplage 50 de la Figure 5. Ensuite, cet organe magnétique ainsi transféré est reproduit à chaque période de la piste magnétique. Le résultat n'est toutefois pas optimal pour ce qui concerne la variation du paramètre physique considéré du matériau aimanté dans les zones d'accumulation d'énergie potentielle. Ainsi, dans la variante préférée représentée à la Figure 35, les zones aimantées 326 et 328 ont été modifiées suite à la symétrie axiale pour que l'énergie potentielle magnétique dans chaque zone d'accumulation ne présente sensiblement aucune variation selon le degré de liberté utile du résonateur. C'est pourquoi, à la Figure 35, la variation du paramètre physique considéré est prévue perpendiculaire à la direction d'oscillation de la plaquette 324. L'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur est ainsi similaire à celle décrite précédemment à l'aide des Figures 7, 8 et 9A-9C.It will be noted that the magnetic zones of a variant of the regulating device of the Figure 35 can be obtained by axial symmetry along a radial axis located in the middle of an angular period and in the middle of the annular track and the coupling member, an angular period of the two magnetic tracks 52 and 53 and the coupling member 50 of the Figure 5 . Then, this magnetic member thus transferred is reproduced at each period of the magnetic track. The result, however, is not optimal with respect to the variation of the physical parameter considered of the magnetized material in the areas of potential energy accumulation. Thus, in the preferred embodiment shown in Figure 35 magnetic zones 326 and 328 have been modified by axial symmetry so that the magnetic potential energy in each accumulation zone has substantially no variation depending on the degree of useful freedom of the resonator. That's why, at the Figure 35 , the variation of the physical parameter considered is provided perpendicular to the direction of oscillation of the wafer 324. The magnetic potential energy of the oscillator is thus similar to that previously described using the Figures 7 , 8 and 9A-9C .

On remarquera que toute réalisation décrite précédemment, avec au moins une piste magnétique étendue radialement et un résonateur comprenant un élément de couplage de faible dimension radiale ou plusieurs tels éléments de couplage décalés d'un nombre entier de périodes angulaires, peut engendrer une réalisation inverse en appliquant pour chaque élément de couplage la présente méthode dans laquelle on transfère selon le cas un seul secteur annulaire (une demi-période magnétique) comme à la Figure 34 ou deux secteurs annulaires (une période magnétique) comme à la Figure 35. Un avantage du dispositif régulateur selon le douzième mode de réalisation relativement au premier mode de réalisation découle du fait que les zones magnétiques étendues 326 et 328 sont sur le résonateur et peuvent ainsi présenter de mêmes dimensions, une variation linéaire identique du paramètre physique considéré pour engendrer des rampes d'accumulation d'énergie potentielle magnétique, et des bords latéraux avec une courbe exactement selon le degré de liberté de l'organe de couplage. Un autre avantage est la plus grande simplicité de fabrication de l'oscillateur. En effet, pour obtenir le potentiel magnétique périodique souhaité, on peut fabriquer une structure magnétique (roue avec au moins une piste magnétique) qui soit sans variation d'un paramètre physique du matériau magnétique qui la forme; car il suffit ici de former le ou les élément(s) de couplage étendu(s) du résonateur avec un matériau magnétique présentant une variation angulaire d'un paramètre physique corrélé à l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur. Ceci est plus aisé à réaliser vu le nombre plus limité d'éléments de couplage du résonateur relativement au nombre de périodes angulaires de la ou des piste(s) annulaire(s) magnétique(s).It will be noted that any embodiment described above, with at least one radially extended magnetic track and a resonator comprising a radial low-dimensional coupling element, or several such coupling elements shifted by an integer number of angular periods, can lead to an inverse realization. applying for each coupling element the present method in which, as the case may be, a single annular sector (a half-magnetic period) is transferred as in Figure 34 or two annular sectors (a magnetic period) as in the Figure 35 . An advantage of the regulator device according to the twelfth embodiment relative to the first embodiment arises from the fact that the extended magnetic zones 326 and 328 are on the resonator and can thus have the same dimensions, an identical linear variation of the physical parameter considered to generate magnetic potential energy accumulation ramps, and side edges with a curve exactly according to the degree of freedom of the coupling member. Another advantage is the greater simplicity of manufacturing the oscillator. Indeed, to obtain the desired periodic magnetic potential, it is possible to manufacture a magnetic structure (wheel with at least one magnetic track) which is without variation of a physical parameter of the magnetic material which forms it; because it suffices here to form the one or more extended coupling element (s) of the resonator with a magnetic material having an angular variation of a physical parameter correlated to the magnetic potential energy of the oscillator. This is easier to achieve given the more limited number of coupling elements of the resonator relative to the number of angular periods of the annular track (s) magnetic (s).

A la Figure 37 est représentée une variante de la Figure 35. Le dispositif régulateur 330 se distingue par le fait que les deux éléments de couplage 326A et 328A agencés sur la plaquette 324A du résonateur 322A présentent à leur extrémité faisant face à la structure magnétique une zone ayant une forme carrée ou rectangulaire en projection axiale dans un plan parallèle à la piste magnétique. En particulier, le bord angulaire intérieur de la zone annulaire 328A et le bord angulaire extérieur de la zone annulaire 326A sont rectilignes. Dans la mesure où la période angulaire reste relativement petite, en particulier inférieure à 45°, cette variante est fonctionnellement très proche de celle de la Figure 35 en réglant au mieux la position de repos du résonateur relativement à la piste magnétique annulaire. On peut ainsi obtenir également un bon isochronisme et une plage de fonctionnement correct qui est relativement étendue.To the Figure 37 is represented a variant of the Figure 35 . The regulating device 330 is distinguished by the fact that the two coupling elements 326A and 328A arranged on the wafer 324A of the resonator 322A have at their end facing the magnetic structure a zone having a square or rectangular shape in axial projection in a plane parallel to the magnetic track. In particular, the inner angular edge of the annular zone 328A and the outer angular edge of the annular zone 326A are rectilinear. Since the angular period remains relatively small, in particular less than 45 °, this variant is functionally very close to that of the Figure 35 by optimally adjusting the rest position of the resonator relative to the annular magnetic track. It is thus also possible to obtain a good isochronism and a correct operating range which is relatively wide.

Les Figures 38 et 38A concernent un treizième mode de réalisation de l'invention dans lequel il est prévu une interaction magnétique en attraction. Dans ce cas, il est nécessaire d'introduire un matériau magnétique dans les zones situées radialement en face des zones d'accumulation d'énergie, de l'autre côté du cercle de position zéro, pour que ces zones présentent une énergie potentielle magnétique inférieure ou minimale. Le dispositif régulateur 332 comprend une piste magnétique annulaire 306 décrite précédemment et un résonateur 334 représenté schématiquement, ce dernier comprenant une plaquette 336 en matériau ferromagnétique qui oscille à la fréquence de résonance prévue. La plaquette 336 s'étend dans un plan général 325 et comprend deux zones 326B et 328B dont la distance à ce plan général, respectivement l'entrefer avec la piste magnétique augmente dans le sens de rotation de cette piste magnétique pour engendrer chacune une zone d'accumulation d'énergie potentielle sur une distance angulaire relativement importante. De plus, cette plaquette comprend deux zones complémentaires 337 et 338 formées également par le matériau ferromagnétique et présentant un entrefer minimum avec la piste magnétique. Ainsi il est possible d'obtenir les impulsions pour entretenir l'oscillation du résonateur 334. On remarquera que la dimension angulaire de la plaquette est prévue de préférence égale à la distance linéaire entre les centres de deux aimants 308 successifs. Ceci résout un problème lié au fait que hors de la zone de superposition avec la plaquette, les aimants présentent une haute énergie potentielle. En effet, avec une telle distance angulaire, simultanément à la sortie d'un aimant de la région de superposition il y a l'entrée d'un aimant suivant dans cette zone de superposition de sorte que les forces angulaires sur la plaquette 336 s'annulent. On comprend donc qu'il est possible d'effectuer une inversion technique pour les dix premiers modes de réalisation et leurs variantes envisageables.The Figures 38 and 38A relate to a thirteenth embodiment of the invention in which there is provided a magnetic interaction in attraction. In this case, it is necessary to introduce a magnetic material in the zones located radially in front of the energy accumulation zones, on the other side of the zero position circle, so that these zones have a lower magnetic potential energy. or minimal. The regulator device 332 comprises an annular magnetic strip 306 described above and a resonator 334 represented schematically, the latter comprising a plate 336 of ferromagnetic material which oscillates at the expected resonant frequency. The wafer 336 extends in a general plane 325 and comprises two zones 326B and 328B whose distance to this general plane, respectively the air gap with the magnetic track, increases in the direction of rotation of this magnetic track to each generate a zone d accumulation of potential energy over a relatively large angular distance. In addition, this plate comprises two complementary zones 337 and 338 also formed by the ferromagnetic material and having a minimum air gap with the magnetic strip. Thus it is possible to obtain the pulses to maintain the oscillation of the resonator 334. It will be noted that the angular dimension of the wafer is preferably provided equal to the linear distance between the centers of two successive magnets 308. This solves a problem that apart from the superposition area with the wafer, the magnets have high potential energy. Indeed, with such an angular distance, simultaneously with the output of a magnet of the superposition region there is the input of a next magnet in this superposition area so that the angular forces on the wafer 336 cancel. It is thus understood that it is possible to perform a technical inversion for the first ten embodiments and their possible variants.

A la Figure 39 est représenté schématiquement un quatorzième mode de réalisation en appliquant la méthode d'inversion technique exposée ci-avant au dispositif régulateur de la Figure 24. On obtient ainsi un dispositif régulateur 340 avec un résonateur 174A formé par un diapason 176A présentant à ses deux extrémités libres deux plaquettes magnétiques 344 et 345 similaires à la plaquette 324A de la Figure 37 ou à la plaquette 336 de la Figure 38. Les deux plaquettes 344 et 345 oscillent en sens opposé et comprennent chacune deux éléments de couplage similaires aux zones magnétiques 326A et 328A, respectivement 326B et 328B dans une variante, des Figures 37 et 38. La structure magnétique 304 correspond à celle décrite précédemment. Dans une variante avantageuse dans laquelle le diapason est parfaitement symétrique (en faisant subir une symétrie axiale à l'une des deux plaquettes selon un axe de symétrie sensiblement tangent au cercle de position zéro), il faut prévoir un nombre impair d'éléments de couplages 308 sur la roue 304.To the Figure 39 is schematically represented a fourteenth embodiment by applying the technique reversal technique explained above to the regulating device of the Figure 24 . A regulator device 340 is thus obtained with a resonator 174A formed by a tuning fork 176A having at its two free ends two magnetic plates 344 and 345 similar to the wafer 324A of the Figure 37 or at plate 336 of the Figure 38 . The two wafers 344 and 345 oscillate in opposite directions and each comprise two coupling elements similar to the magnetic zones 326A and 328A, respectively 326B and 328B. Figures 37 and 38 . The magnetic structure 304 corresponds to that described previously. In an advantageous variant in which the tuning fork is perfectly symmetrical (by axially symmetrying one of the two plates along an axis of symmetry substantially tangent to the zero position circle), an odd number of coupling elements must be provided. 308 on the wheel 304.

La Figure 40 représente un quinzième mode de réalisation du type décrit dès la Figure 34. Ce mode de réalisation concerne un cas avec deux pistes magnétiques concentriques de faible dimension radiale sur la structure. Le dispositif régulateur 350 est fonctionnellement similaire à la réalisation de la Figure 32. Ce dispositif régulateur 350 est formé par un oscillateur comprenant un résonateur 352 du type balancier-spiral et une structure magnétique 358 formant une roue entraînée en rotation autour de l'axe géométrique 51 par un couple moteur fourni par le mouvement horloger dans lequel ce dispositif régulateur est incorporé. Le résonateur a donc un spiral 162 ou autre élément élastique approprié et un balancier 160D ayant deux bras dont les deux extrémités libres respectives portent respectivement deux éléments de couplage 354 et 356. Chaque élément de couplage est formé par une zone aimantée similaire à l'élément 310 de la Figure 34. La structure magnétique 358 comprend une première piste magnétique 306 déjà décrite et encore une deuxième piste magnétique 360 concentrique à la première piste magnétique et formée par une pluralité d'aimants 362 répartis régulièrement avec une période angulaire identique à celle de la première piste magnétique mais avec un décalage angulaire d'une demi-période ; ces deux pistes présentant ainsi un déphasage de 180°. Dans la variante représentée, les aimants 308 et 362 sont agencés en répulsion relativement aux deux zones aimantées 354 et 356. Les première et deuxième pistes magnétiques sont agencées de manière que deux cercles de position zéro 312 et 312A sont sensiblement situés respectivement à la perpendiculaire des bords angulaires intérieur et extérieur de chacune des deux zones aimantés 354 et 356. Ces deux zones aimantées sont décalées d'un angle θD = Pθ·(2N+1)/2, N étant un nombre entier.The Figure 40 represents a fifteenth embodiment of the type described from the Figure 34 . This embodiment relates to a case with two concentric magnetic tracks of small radial dimension on the structure. The regulator device 350 is functionally similar to the embodiment of the Figure 32 . This regulator device 350 is formed by an oscillator comprising a resonator 352 of the sprung-balance type and a magnetic structure 358 forming a wheel driven in rotation about the geometric axis 51 by a motor torque supplied by the watch movement in which this regulating device is incorporated. The resonator therefore has a hairspring 162 or other suitable elastic element and a balance 160D having two arms whose two respective free ends respectively bear two coupling elements 354 and 356. Each coupling element is formed by a magnetized zone similar to the element 310 of the Figure 34 . The magnetic structure 358 comprises a first magnetic track 306 already described and a second magnetic track 360 concentric with the first magnetic track and formed by a plurality of magnets 362 regularly distributed with an angular period identical to that of the first magnetic track but with an angular offset of half a period; these two tracks thus having a phase shift of 180 °. In the variant shown, the magnets 308 and 362 are arranged in repulsion relative to the two magnetic zones 354 and 356. The first and second magnetic tracks are arranged so that two circles of zero position 312 and 312A are substantially located respectively at the perpendicular of the internal and external angular edges of each of the two magnetic zones 354 and 356. These two zones magnets are shifted by an angle θ D = P θ · (2N + 1) / 2, where N is an integer.

On remarquera que l'on obtient la réalisation de la Figure 40 en appliquant la méthode d'inversion technique décrite précédemment en partant de la Figure 32 et en l'appliquant avec un premier bras du balancier portant les aimants 164 et 266. Ensuite, comme les aimants 165 et 267 du second bras sont déphasés de 180° relativement à ceux du premier bras, la zone hachurée de la piste magnétique transférée sur le résonateur doit être déphasée de 180° pour obtenir une situation équivalente avec les aimants déjà agencés sur la structure magnétique par une symétrie axiale appliquée au premier bras. L'interaction magnétique au sein de l'oscillateur est donc équivalente pour les dispositifs des Figures 32 et 40.We will notice that we obtain the realization of the Figure 40 by applying the technique of reversal technique described above starting from the Figure 32 and applying it with a first arm of the balance carrying the magnets 164 and 266. Then, since the magnets 165 and 267 of the second arm are 180 ° out of phase with those of the first arm, the hatched area of the magnetic strip transferred to the resonator must be 180 ° out of phase to obtain an equivalent situation with the magnets already arranged on the magnetic structure by axial symmetry applied to the first arm. The magnetic interaction within the oscillator is therefore equivalent for the devices of the Figures 32 and 40 .

Finalement, on notera que l'oscillateur 350 peut aussi être obtenu à partir de l'oscillateur de la Figure 23 à l'aide d'une deuxième méthode consistant à inverser les dimensions des zones magnétiques de la structure magnétique et du résonateur. Chaque zone hachurée des pistes magnétiques est remplacée par un aimant de petite largeur radiale au centre de la zone hachurée et les deux aimants du résonateur sont remplacés par deux zones aimantées ayant sensiblement les dimensions d'un secteur hachuré d'une piste de l'oscillateur de la Figure 23. En utilisant les première et deuxième méthodes d'inversion technique, l'homme du métier peut aisément réaliser d'autres dispositifs régulateurs ayant les plages magnétiques étendues radialement portées par le résonateur.Finally, it will be noted that the oscillator 350 can also be obtained from the oscillator of the Figure 23 using a second method of inverting the magnetic zone dimensions of the magnetic structure and the resonator. Each hatched area of the magnetic tracks is replaced by a magnet of small radial width at the center of the hatched area and the two magnets of the resonator are replaced by two magnetized zones having substantially the dimensions of a hatched sector of a track of the oscillator of the Figure 23 . By using the first and second technical reversal methods, one skilled in the art can easily make other regulating devices having the extended magnetic ranges radially carried by the resonator.

Claims (27)

  1. Device (42; 84; 112; 152; 168; 172; 180; 190; 196; 210; 236; 260; 270; 280) for regulating the relative angular speed (ω) between a magnetic structure (44; 86; 114; 154; 198; 214; 240, 242) and a resonator (46; 116; 117; 119; 148; 158; 158A; 158B; 158C; 174; 182,184; 202; 238) which are magnetically coupled so as to define together an oscillator forming said regulating device, the magnetic structure including at least one annular magnetic path centred on an axis of rotation (51, 51A) of said magnetic structure or of the resonator, the magnetic structure and the resonator being arranged to undergo a rotation of one relative to the other about said axis of rotation when a drive torque is applied to the magnetic structure or to the resonator; the resonator including at least one element for magnetic coupling (50; 126,127; 149; 164,165; 177,178; 230,231) to said annular magnetic path; said annular magnetic path being at least partially formed of a first magnetic material (45) at least one physical parameter of which is correlated to the magnetic potential energy of the oscillator but different therefrom, said first magnetic material being arranged along the annular magnetic path such that the magnetic potential energy of the oscillator varies angularly in a periodic manner along said annular magnetic path and thus defines an angular period (Pe) of said annular magnetic path ; said magnetic coupling element having an active end portion, located on the side of said magnetic structure, which is magnetically coupled to said annular magnetic path so that an oscillation along a degree of freedom of a resonant mode of the resonator is maintained within a range of useful drive torque applied to the magnetic structure or to the resonator and so that a determined integer number of periods of said oscillation occurs during said relative rotation in each angular period of the annular magnetic path, the frequency of said oscillation thus determining said relative angular speed ; said resonator being arranged relative to said magnetic structure such that said active end portion of said magnetic coupling element is at least mostly superposed, in orthogonal projection to a general geometric surface defined by said annular magnetic path, on said annular magnetic path during substantially a first vibration in each period of said oscillation, and such that the travel of the magnetic coupling element during said first vibration is substantially parallel to said general geometric surface, the annular magnetic surface having a dimension along said degree of freedom which is greater than the dimension of said active end portion of said magnetic coupling element along said degree of freedom ; the regulating device being arranged such that, within said useful drive torque range, said annular magnetic path and said magnetic coupling element define, in each angular period, as a function of their relative position defined by their relative angular position and the position of the coupling element along its degree of freedom, an area of accumulation of magnetic potential energy (63, 65) in the oscillator; said annular magnetic path and said magnetic coupling element being arranged such that the magnetic coupling element receives, during said relative rotation, impulses along its degree of freedom about a rest position of said magnetic coupling element, said impulses defining, as a function of said relative position of the magnetic coupling element and of the annular magnetic path and for said range of useful drive torque delivered to the regulating device, impulse areas (68, 69), which are substantially located in a central impulse area adjacent to the areas of magnetic potential energy accumulation ;
    the regulating device being characterized in that said first magnetic material is arranged in each angular period such that, at least in one area of said first magnetic material at least partially magnetically coupled to said active end portion for relative positions of the magnetic coupling element with respect to the annular magnetic path corresponding to at least one portion of the magnetic potential energy accumulation area in said angular period, said physical parameter gradually increases angularly or gradually decreases angularly, said annular magnetic path and said magnetic coupling element being arranged such that the mean angular gradient of said magnetic potential energy in said accumulation areas is less than the mean gradient of said magnetic potential energy in said impulse areas along said degree of freedom and in a same unit.
  2. Device (300; 320; 330; 340; 350) for regulating the relative angular speed (ω) between a magnetic structure (304; 358) and a resonator (302; 322; 322A; 174A; 352) magnetically coupled so as to define together an oscillator forming said regulating device, the magnetic structure including at least one annular magnetic path centred on an axis of rotation (51) of said magnetic structure or of the resonator, the magnetic structure and the resonator being arranged to undergo a rotation of one relative to the other about said axis of rotation when a drive torque is applied to the magnetic structure or to the resonator; the resonator including at least one element for magnetic coupling (310; 326, 328; 326A, 328A; 344, 345; 354, 356) to said annular magnetic path, said annular magnetic path being at least partially formed of a first magnetic material arranged such that the magnetic potential energy of the oscillator varies angularly in a periodic manner along the annular magnetic path and defines an angular period (Pθ) of said annular magnetic path ; said magnetic coupling element having an active end portion, located on the side of said magnetic structure, which is formed of a second magnetic material, at least one physical parameter of which is correlated to the magnetic potential energy of the oscillator but different therefrom, and which is magnetically coupled to the annular magnetic path so that an oscillation along a degree of freedom of a resonant mode of the resonator is maintained within a range of useful drive torque applied to the magnetic structure or to the resonator and so that a determined integer number of periods of said oscillation occurs during said relative rotation in each angular period of the annular magnetic path, the frequency of said oscillation thus determining said relative angular speed ; said annular magnetic path and said magnetic coupling element defining, within said useful drive torque range in each angular period, an area of accumulation of magnetic potential energy (63, 65) in the oscillator as a function of their relative position defined by their relative angular position and the position of the coupling element along its degree of freedom ; said annular magnetic path and said magnetic coupling element being arranged such that the magnetic coupling element receives, during said relative rotation, impulses along its degree of freedom about a rest position of said magnetic coupling element, said impulses defining, as a function of said relative position of the magnetic coupling element and of the annular magnetic path and for said range of useful drive torque delivered to the regulating device, impulse areas (68, 69) which are substantially located in a central impulse area adjacent to the areas of magnetic potential energy accumulation ;
    the regulating device being characterized in that said annular magnetic path has a dimension along said degree of freedom of the magnetic coupling element which is smaller than the dimension along said degree of freedom of said active end portion of the magnetic coupling element; in that the resonator is arranged relative to the magnetic structure such that said active end portion is traversed, in orthogonal projection to a general geometric surface defined by said active end portion, by a geometric circle passing through the middle of the annular magnetic path during substantially a first vibration in each period of said oscillation ; in that said second magnetic material is arranged such that, at least in one area of said second magnetic material at least partially magnetically coupled to said annular magnetic path for the relative positions of said annular magnetic path with respect to the magnetic coupling element corresponding to at least one part of the magnetic potential energy accumulation area in each angular period, said physical parameter gradually increases angularly or gradually decreases angularly, said annular magnetic path and said magnetic coupling element being arranged such that the mean angular gradient of said magnetic potential energy in said accumulation areas is smaller than the mean gradient of said magnetic potential energy in said impulse areas along said degree of freedom and in a same unit.
  3. Regulating device according to claim 1 or 2, characterized in that the ratio of said mean angular gradient to said mean gradient along said degree of freedom is less than sixty percent (60%).
  4. Regulating device according to claim 1 or 2, characterized in that the ratio of said mean angular gradient to said mean gradient along said degree of freedom is substantially less than or equal to forty percent (40%).
  5. Regulating device according to any of the preceding claims, characterized in that the ratio between the radial dimension (Z0) of the impulse areas and the radial dimension (Z1,Z2) of the magnetic potential energy accumulation areas is less than fifty percent (50%).
  6. Regulating device according to any of claims 1 to 4, characterized in that the ratio between the radial dimension (Z0) of the impulse areas and the radial dimension (Z1,Z2) of the magnetic potential energy accumulation areas is less than or substantially equal to thirty percent (30%).
  7. Regulating device according to any of the preceding claims, characterized in that the magnetic potential energy in each magnetic potential energy accumulation area (63, 65) exhibits substantially no variation along the degree of freedom of the useful resonant mode of the resonator.
  8. Regulating device according to any of the preceding claims, characterized in that the gradual increase or decrease in said physical parameter, in each magnetic area corresponding to an area of magnetic potential energy accumulation, extends over an angular distance relative to said axis of rotation which is more than twenty percent (20%) of the angular period of said annular magnetic path.
  9. Regulating device according to any of claims 1 to 7, characterized in that the gradual increase or decrease in said physical parameter, in each magnetic area corresponding to a magnetic potential energy accumulation area, extends over an angular distance relative to said axis of rotation which is greater than or substantially equal to forty percent (40%) of the angular period of said annular magnetic path.
  10. Regulating device according to any of the preceding claims, characterized in that said considered physical parameter is a distance between the annular magnetic path and a surface of revolution which has said axis of rotation as axis of revolution and said degree of freedom as generatrix of said surface of revolution, said distance substantially corresponding, to within one constant, to an air gap between said magnetic coupling element and said annular magnetic path.
  11. Regulating device according to claim 1 or to any of claims 3 to 9 dependent on claim 1, wherein said first magnetic material is formed of a magnetized material, characterized in that said considered physical parameter is the intensity of magnetic field flux generated by the magnetized material between said annular magnetic path and a surface of revolution which has said axis of rotation as axis of revolution and said degree of freedom as generatrix of said surface of revolution.
  12. Regulating device according to claim 2 or to any of claims 3 to 9 dependent on claim 2, wherein said active end portion is formed of a magnetized material, characterized in that said considered physical parameter is the intensity of the magnetic field flux generated by the magnetized material between said coupling element and said annular magnetic path.
  13. Regulating device according to any of claims 1 to 9, characterized in that the variation in said physical parameter is obtained by a plurality of holes (104) in said considered magnetic material whose density and/or cross-sectional area varies.
  14. Regulating device according to any of claims 3 to 6 and wherein the rest position of the coupling element defines a zero position circle in a reference frame linked to the magnetic structure during a relative rotation between said magnetic structure and the resonator, characterized in that the zero position circle and said degree of freedom are substantially orthogonal to their point of intersection.
  15. Regulating device according to claim 14 dependent on claim 1, characterized in that the variation in said physical parameter is only angular in areas of said first magnetic material corresponding respectively to the magnetic potential energy accumulation areas in the oscillator.
  16. Regulating device according to claim 14 dependent on claim 2, characterized in that the variation in said physical parameter, in an area of said second magnetic material substantially corresponding to each magnetic potential energy accumulation area in the oscillator, is mainly in a linear direction orthogonal to said degree of freedom of said coupling element at said point of intersection when said coupling element is in its rest position.
  17. Regulating device according to any of the preceding claims and wherein said annular magnetic path defines a first path, characterized in that said magnetic structure further includes a second annular magnetic path coupled to said coupling element in a similar manner to the manner in which said coupling element is coupled to the first path, said second path being at least partially formed of a magnetic material which exhibits a variation along said second path so that the magnetic potential energy of the oscillator varies angularly, with said angular period and in a similar manner to the variation in the first path, along said second path, the first and second paths having an angular shift equal to half said angular period.
  18. Regulating device (236) according to any of claims 1 to 16 and wherein said annular magnetic path defines a first path, characterized in that the device further includes a second annular magnetic path coupled to said coupling element or to another coupling element of said resonator, in a similar manner to the manner in which said coupling element is coupled to the first path, and at least partially formed of a magnetic material, said magnetic material exhibiting a variation along said second annular magnetic path so that the magnetic potential energy of the oscillator varies angularly, in a similar manner to the variation along the first path, along said second path, and in that the first and second annular magnetic paths are respectively integral with two wheel sets.
  19. Regulating device according to any of the preceding claims and wherein said coupling element is a first coupling element, characterized in that the device includes at least a second coupling element also magnetically coupled to said magnetic structure.
  20. Regulating device according to claim 19, characterized in that said resonator (158) is of the type having a sprung balance or balance with flexible strips.
  21. Regulating device according to claim 19, characterized in that said resonator is formed by a tuning fork (176) wherein the two free ends of its resonant structure respectively carry the first and second magnetic coupling elements.
  22. Regulating device according to claim 19, characterized in that said resonator (182) includes a substantially rigid structure (185) carrying the first and second magnetic coupling elements and associated with one or respectively two elastic elements of the resonator.
  23. Regulating device according to any of claims 19 to 22 dependent on claim 1, characterized in that the first and second coupling elements define the same zero position circle in projection into a general plane of said annular magnetic path when said path rotates.
  24. Regulating device according to any of claims 19 to 22 dependent on claim 1, characterized in that the first and second coupling elements define in projection into a general plane of said annular magnetic path, when said path rotates, respectively two different zero position circles, which are substantially superposed on the inner and outer circles defining said annular magnetic path.
  25. Regulating device according to any of the preceding claims, characterized in that said resonator defines a first resonator (191; 191A) and in that the device includes at least a second resonator (192; 192A) magnetically coupled to said magnetic structure in a similar manner to the first resonator.
  26. Regulating device according to any of the preceding claims, characterized in that said first and second magnetic materials are materials magnetized to repel each other.
  27. Timepiece movement characterized in that the movement includes a regulating device according to any of the preceding claims, said regulating device defining a resonator and a magnetic escapement and serving to regulate the working of at least one mechanism of said timepiece movement.
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