EP3767397A1

EP3767397A1 - Mouvement horloger comprenant un element tournant muni d'une structure aimantee ayant une configuration periodique

Info

Publication number: EP3767397A1
Application number: EP19187333.0A
Authority: EP
Inventors: Gianni Di Domenico; Marc Stranczl; Benoît LEGERET; René Piguet
Original assignee: Swatch Group Research and Development SA
Current assignee: Swatch Group Research and Development SA
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2021-01-20
Anticipated expiration: 2039-07-19
Also published as: US20210018876A1; EP3767397B1; US11822294B2; JP2021018237A; JP6982139B2; CN112241120A; CN112241120B

Abstract

Le mouvement horloger comprend un échappement magnétique formé d'une roue d'échappement magnétique (6A) munie d'une structure aimantée annulaire (12A) et d'une ancre dont l'axe (18) est formé par un matériau ferromagnétique. On a observé que l'axe de l'ancre exerce sur la roue d'échappement un couple magnétique parasite provenant du fait que la structure aimantée annulaire présente une variation angulaire d'au moins un paramètre physique qui la définit, de sorte que l'attraction magnétique varie en fonction de la position angulaire de la roue d'échappement et comprend une composante tangentielle. Selon l'invention, une goupille magnétique de compensation (32) est incorporée dans le mouvement horloger, cette goupille magnétique de compensation étant agencée de manière que le deuxième couple magnétique parasite qu'elle exerce sur la roue d'échappement présente un déphasage angulaire relativement au premier couple magnétique parasite engendré par l'axe de l'ancre, de sorte à compenser en majeure partie ce premier couple magnétique parasite.

Description

Domaine technique

L'invention concerne les mouvements horlogers munis d'au moins un élément tournant participant à au moins un système magnétique du mouvement horloger, cet élément tournant étant muni d'une structure aimantée annulaire présentant une variation angulaire d'au moins un paramètre physique qui la définit.
Par 'élément tournant', on comprend un élément agencé dans le mouvement horloger de manière à pouvoir subir une certaine rotation, dans un sens donné ou dans les deux sens. Ainsi, cette expression s'applique par exemple autant à une roue d'échappement qu'à un balancier.

Arrière-plan technologique

Divers mouvements horlogers comprenant au moins un système magnétique intervenant dans le fonctionnement du mouvement horloger sont connus de l'art antérieur. On connaît notamment des mouvements horlogers équipés d'un échappement magnétique formé par un système magnétique auquel participent au moins un aimant porté par une ancre et au moins un aimant porté par une roue d'ancre. De tels échappements magnétiques sont notamment décrits dans les documents EP_2887157 , EP_3128379 , EP_3128379 , EP_3208667 , EP_3217227 et CH_712154 . On connaît aussi des mouvements horlogers ayant un échappement magnétique sans arrêtoir dont une partie du système magnétique est portée par le résonateur mécanique du mouvement horloger et l'autre partie est portée par une roue d'échappement. De tels mouvements horlogers sont notamment décrits dans les documents CH_709031 et CH_713070 .

Résumé de l'invention

Lorsqu'un élément tournant supporte une structure aimantée annulaire et que cette dernière présente une variation angulaire d'au moins un paramètre physique qui la définit, les inventeurs ont observé que, en présence d'au moins une partie ferromagnétique situées notamment à la périphérie de l'élément tournant, non seulement cette partie ferromagnétique exerce une attraction radiale sur la structure aimantée annulaire, de sorte qu'une force de frottement parasite est engendrée dans les paliers de l'arbre de l'élément tournant, mais en plus l'élément tournant est soumis à un couple magnétique parasite variant en fonction de la position angulaire de l'élément tournant. Un tel couple magnétique parasite perturbe le bon fonctionnement du système magnétique auquel participe l'élément tournant, en particulier dans le cas d'un échappement magnétique ayant une roue d'échappement du type de l'élément tournant susmentionné.
Ayant mis en lumière ce problème technique additionnel, les inventeurs ont cherché une solution technique. La première pensée qui vient à l'esprit est de supprimer les éléments magnétiques (aimants et éléments en matériaux ferromagnétiques) à proximité de l'élément tournant ou de les éloigner suffisamment de ce dernier pour rendre négligeable leur interaction avec la structure aimantée annulaire. Cependant, il n'est souvent pas aisé de changer les matériaux sélectionnés pour les divers éléments et composants du mouvement horloger. Ainsi, bien qu'on connaisse des matériaux non ferromagnétiques pour fabriquer des axes / arbres d'éléments tournants, il est parfois préférable pour d'autres raisons techniques ou pour des questions de coûts de fabrication de conserver notamment l'acier pour de tels axes / arbres. Ensuite, il n'est souvent pas possible d'éloigner les éléments magnétiques dans l'environnement de l'élément tournant en question sans modifier la conception du mouvement horloger. Par exemple, une ancre magnétique ayant un axe en acier doit rester à la périphérie de la roue d'échappement magnétique à laquelle cette ancre magnétique est associée. Ainsi, les inventeurs ont décidé de chercher une solution technique pour résoudre le problème technique particulier, à savoir la manifestation d'un couple magnétique perturbateur, qui ne nécessite ni de devoir changer la nature d'éléments magnétiques dans l'environnement d'un élément tournant muni d'une structure aimantée présentant une variation angulaire d'au moins un paramètre physique, ni de devoir modifier la conception du mouvement horloger, c'est-à-dire ses diverses parties fonctionnelles et leur interactions.
A cet effet, la présente invention concerne un mouvement horloger comprenant un mécanisme formé par un élément tournant, muni d'une structure aimantée annulaire présentant une variation angulaire d'au moins un paramètre physique qui la définit, et par un premier ensemble d'éléments magnétiques qui est constitué d'un élément magnétique fonctionnel ou d'une pluralité d'éléments magnétiques fonctionnels, ce premier ensemble d'éléments magnétiques étant non solidaire en rotation de l'élément tournant et ayant avec la structure aimantée annulaire globalement une première interaction magnétique qui engendre sur l'élément tournant un premier couple magnétique parasite. Le mouvement horloger comprend en outre un deuxième ensemble d'éléments magnétiques qui est constitué d'un élément magnétique de compensation ou d'une pluralité d'éléments magnétiques de compensation n'appartenant à aucun mécanisme du mouvement horloger, ce deuxième ensemble d'éléments magnétiques étant non solidaire en rotation de l'élément tournant et ayant avec la structure aimantée annulaire globalement une deuxième interaction magnétique qui engendre sur l'élément tournant un deuxième couple magnétique parasite. Le deuxième ensemble d'éléments magnétiques est agencé relativement au premier ensemble d'éléments magnétiques de manière que la valeur absolue maximale du couple résultant de l'addition du premier couple magnétique parasite avec le deuxième couple magnétique parasite est inférieure à la valeur absolue maximale du premier couple magnétique parasite.
Selon un mode de réalisation principal, le premier couple magnétique parasite en fonction de la position angulaire de l'élément tournant définit une première courbe du type sinusoïdal présentant une période angulaire égale à 360°/N avec N étant un nombre entier supérieur à un (N > 1). De plus, le deuxième ensemble d'éléments magnétiques est agencé relativement au premier ensemble d'éléments magnétiques de manière que le deuxième couple magnétique parasite en fonction de la position angulaire de l'élément tournant définit une deuxième courbe du type sinusoïdal présentant également ladite période angulaire, et de manière que les premier et deuxième couples magnétiques parasites présentent entre eux un déphasage angulaire sensiblement égal à 180°.
Selon un mode de réalisation amélioré, le deuxième ensemble d'éléments magnétiques est constitué de K éléments magnétiques de compensation ou K groupes d'éléments magnétiques de compensation présentant sensiblement une même configuration, K étant un nombre entier supérieur à un (K > 1). Les K éléments magnétiques de compensation ou groupes d'éléments magnétiques de compensation sont agencés de manière que K couples magnétiques parasites, engendrés sur l'élément tournant respectivement par ces K éléments magnétiques de compensation ou groupes d'éléments magnétiques de compensation, présentent relativement au premier couple magnétique parasite respectivement K déphasages angulaires qui sont respectivement égaux à sensiblement J·360°/(K+1) avec J étant un nombre entier allant de un jusqu'à K, soit J = 1, ..., K.
Grâce aux caractéristiques de l'objet de l'invention, on diminue donc le couple magnétique parasite global, qui s'exerce par au moins un élément magnétique fonctionnel sur l'élément tournant muni d'une structure aimantée annulaire, en ajoutant dans l'espace environnant de cet élément tournant au moins un élément magnétique de compensation.
Dans un mode de réalisation avantageux où le nombre entier K est prévu égal à deux (K = 2), la structure aimantée annulaire est configurée et l'élément magnétique de compensation est agencé de manière que la valeur absolue maximale dudit couple résultant est inférieure à 15% de la valeur maximale du premier couple magnétique parasite.

Brève description des figures

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

La Figure 1 est un vue partielle et simplifiée d'un mouvement horloger mécanique muni d'un échappement magnétique divulgué dans le document EP_3208667 ,
La Figure 2 est une coupe transversale d'un échappement magnétique du type divulgué dans le document EP_3208667 ,
La Figure 3 est une vue partielle, en coupe horizontale, de l'échappement magnétique de la Figure 2,
La Figure 4 montre la courbe d'un couple perturbateur engendré par l'axe magnétique de l'ancre sur la roue d'échappement en fonction de la position angulaire de cette dernière avec l'échappement magnétique des Figures 2 et 3,
La Figure 5 montre partiellement un premier mode de réalisation d'un mouvement mécanique selon l'invention,
La Figure 6 montre une courbe d'un couple perturbateur restant qui s'exerce sur la roue d'échappement en fonction de sa position angulaire dans le premier mode de réalisation,
La Figure 7 montre partiellement un deuxième mode de réalisation d'un mouvement mécanique selon l'invention,
Les Figures 8A et 8B montrent respectivement les deux courbes de couples perturbateurs engendrés, en fonction de la position angulaire de la roue d'échappement, individuellement par l'axe de l'ancre et l'axe d'un mobile intermédiaire sur la roue d'échappement dans le deuxième mode de réalisation,
La Figure 8C montre un couple perturbateur exercé globalement par les éléments magnétiques fonctionnels que sont l'axe de l'ancre et l'axe du mobile intermédiaire sur la roue d'échappement dans le deuxième mode de réalisation,
La Figure 8D montre le couple perturbateur restant qui s'exerce sur la roue d'échappement en fonction de sa position angulaire dans le deuxième mode de réalisation,
La Figure 9 montre partiellement un troisième mode de réalisation d'un mouvement mécanique selon l'invention,
La Figure 10 montre le couple perturbateur restant qui s'exerce sur la roue d'échappement en fonction de sa position angulaire dans le troisième mode de réalisation.
La Figure 11 montre partiellement un quatrième mode de réalisation d'un mouvement mécanique selon l'invention, et
La Figure 12 montre le couple perturbateur résiduel qui s'exerce sur la roue d'échappement en fonction de sa position angulaire dans le quatrième mode de réalisation.

Description détaillée de l'invention

En référence aux Figures 1 à 4, on décrira ci-après un mouvement horloger mécanique 2 de l'art antérieur pour mieux mettre en lumière le problème technique posé par un tel mouvement horloger qui est muni d'un balancier 4 et d'un échappement magnétique formé par une ancre magnétique 8 et une roue d'échappement référencée 6 dans la variante de la Figure 1, respectivement 6A dans la variante des Figures 2 et 3. L'ancre magnétique est munie de deux palettes magnétiques 9, 10 agencées aux extrémités libres de deux bras.
Dans la variante de la Figure 1, la roue d'échappement 6 comprend un support amagnétique 11 sur lequel est agencée une couche aimantée structurée 12 qui forme à elle seule une structure aimantée annulaire de la roue d'échappement. Cette couche aimantée structurée présente une piste aimantée 14 qui entoure l'arbre 20 de la roue d'échappement selon un tracé généralement circulaire mais avec des portions convexes 14a, c'est-à-dire sortantes, et des portions concaves 14b, c'est-à-dire entrantes. De plus, la couche aimantée structurée 12 présente des plages aimantées externes 16 et des plages aimantées internes 17 qui sont situées respectivement des deux côtés de la piste aimantée 14 et qui définissent des barrières magnétiques pour les palettes magnétiques de l'ancre 8. Le fonctionnement d'un tel échappement magnétique est décrit dans les documents cités précédemment dans l'arrière-plan technologique, de sorte qu'on se réfèrera à ces documents pour le connaître.
Dans la variante des Figures 2 et 3, la roue d'échappement 6A comprend deux couches aimantées structurées 12A et 12B qui sont chacune identiques à la couche 12 de la Figure 1 et qui sont agencées axialement l'une en regard de l'autre avec les plages 16 et 17 de la couche 12A superposées aux plages correspondantes de la couche 12B. Les deux couches 12A et 12B sont agencées sur deux supports respectifs 11A et 11B, en matériau amagnétique, qui sont montés fixement sur l'arbre 20, lequel comporte un pignon 22 d'entraînement de la roue d'échappement 6A. Les deux couches aimantées structurées sont situées du côté d'un espace intermédiaire défini par les deux supports 11A, 11B et dans lequel pénètre les deux extrémités respectives des deux bras de l'ancre 8, de manière à permettre une interaction magnétique des palettes magnétiques de l'ancre avec les deux couches 12A et 12B. Les deux couches aimantées structurées 12A, 12B forment ensemble une structure aimantée annulaire de la roue d'échappement magnétique 6A. Les deux couches 12A, 12B ont chacune une épaisseur constante, de sorte que la structure aimantée annulaire a aussi axialement une épaisseur constante.
Comme indiqué dans le résumé de l'invention, pour diverses raisons, l'axe 18 de l'ancre est prévu ici en matériau ferromagnétique. De manière générale, dans le cadre de l'invention, on considère un mouvement horloger comprenant un mécanisme formé par un élément tournant, muni d'une structure aimantée annulaire présentant une variation angulaire d'au moins un paramètre physique définissant cette structure aimantée annulaire, et par un premier ensemble d'éléments magnétiques qui est constitué d'au moins un élément magnétique fonctionnel, ce premier ensemble d'éléments magnétiques étant non solidaire en rotation de l'élément tournant et ayant globalement une première interaction magnétique avec la structure aimantée annulaire. Dans les exemples considérés dans la description détaillée de l'invention, l'élément tournant est une roue d'échappement magnétique. Cependant, l'élément tournant peut être un autre composant, notamment un balancier. Ensuite, dans les exemples considérés, le premier ensemble d'éléments magnétiques est constitué d'au moins un axe en matériau ferromagnétique, en particulier de l'axe de l'ancre associée à la roue d'échappement et/ou de l'axe d'un mobile intermédiaire situé à proximité de cette roue et formant un rouage qui transmet le couple d'un barillet à la roue d'échappement. On comprendra que l'invention ne se limite pas aux seuls axes en matériaux ferromagnétiques, mais qu'elle s'applique à tout autre élément magnétique susceptible d'être agencé à la périphérie immédiate de l'élément tournant en question, en particulier d'une roue d'échappement magnétique, et de présenter une interaction magnétique significative avec sa structure aimantée annulaire. Par 'élément magnétique', on comprend un aimant, un élément ferromagnétique ou une combinaison des deux.
On remarquera que dans la variante considérée aux Figures 2 et 3, essentiellement deux paramètres physiques de la structure aimantée annulaire présentent une variation angulaire, à savoir la largeur radiale de chaque couche aimantée structurée 12A, 12B et la distance moyenne de chaque couche aimantée structurée à l'axe de rotation 21 de la roue d'échappement 6A. Les variations angulaires de la largeur radiale et de la distance moyenne à l'axe de rotation des deux couches 12A, 12B, et donc de la structure aimantée annulaire, sont périodiques de sorte que la structure aimantée annulaire présente une période angulaire égale à 360°/N avec N étant un nombre entier supérieur à un (N > 1). En particulier, dans la variante considérée, la structure aimantée annulaire présente une période angulaire PA égale à 360°/N avec N = 6, soit une période angulaire de 60° ou π/3 [rad].
L'axe ferromagnétique 18 forme un corps de révolution de sorte que le volume de matière magnétique qu'il définit reste invariant quelle que soit la position angulaire de l'ancre 8. Ainsi, la première interaction magnétique entre l'axe magnétique 18 et la structure aimantée annulaire 12A-12B de la roue 6A engendre sur cette roue, du fait qu'elle comprend une structure aimantée annulaire périodique, un premier couple magnétique parasite qui ne dépend substantiellement que de la position angulaire de la roue 6A et qui varie périodiquement en fonction de la position angulaire de la roue 6A en présentant, dans la variante considérée, la même période angulaire PA, ici 60° ou π/3 [rad], que la structure aimantée annulaire 12A-12B. Une portion de la courbe 30 du premier couple magnétique parasite est donnée à la Figure 4.
La courbe 30, bien que ne définissant pas exactement une fonction F(θ) = A·sinθ, est du type sinusoïdal. Par 'courbe du type sinusoïdal', on comprend une courbe alternativement positive et négative, avec des valeurs extrêmes positives qui sont proches, normalement identiques mais pouvant différer un peu, et des valeurs extrêmes négatives qui sont proches, normalement identiques mais pouvant différer un peu. Ensuite, les valeurs extrêmes positives et les valeurs négatives sont, en valeurs absolues, proches les unes des autres, de préférence quasi identiques mais elles peuvent différer dans une certaine mesure, par exemple de 10% à 20%. On peut reconnaître un caractère périodique à une telle courbe avec comme période la distance angulaire entre deux valeurs extrêmes positives ou, de manière équivalente, deux valeurs extrêmes négatives. Finalement, les deux demi-périodes formant la période d'une telle courbe peuvent présenter des valeurs différentes, comme c'est le cas de la courbe 30 à la Figure 4, bien qu'il soit avantageux que les deux demi-périodes aient sensiblement une même valeur.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention représenté à la Figure 5, le mouvement horloger est semblable à celui de l'art antérieur décrit précédemment pour ce qui concerne le ou les mécanisme(s) qui le compose(nt) et il comprend en outre un élément magnétique de compensation 32 qui est semblable dans sa forme à l'axe magnétique 18 ou, plus généralement, configuré pour engendrer sur la structure aimantée annulaire, en particulier sur la couche aimantée structurée 12A qui la forme, un couple ayant sensiblement une même intensité que celle du couple engendré par l'axe 18 (Figure 4). Cet élément magnétique de compensation 32 est formé ici par une goupille magnétique, agencée à la périphérie de la roue d'échappement magnétique et formée par un matériau ferromagnétique, et il est agencé de manière à présenter un décalage angulaire relativement à l'axe magnétique, rapporté à une période angulaire de la couche aimantée structurée périodique 12A et donc à la période angulaire de la structure aimantée annulaire périodique. Un deuxième couple magnétique parasite engendré par la goupille magnétique 32 définit une courbe semblable à la courbe 30 de la Figure 4, mais les premier et deuxième couples magnétiques parasites présentent entre eux un déphasage d'environ 180°, de préférence de 180°. Ce déphasage de 180° correspond à un décalage angulaire entre l'axe magnétique 18 et la goupille magnétique 32 qui est égal à [(2M-1)/N]·180°, avec N étant le nombre de périodes angulaire de la structure aimantée annulaire, soit N=6 dans l'exemple représenté, et M étant un nombre entier positif qui est inférieur ou égal à N.
De préférence, la goupille magnétique 32 est agencée du côté diamétralement opposé à l'axe magnétique fonctionnel 18 pour compenser également en majeure partie la force d'attraction magnétique exercée par cet axe 18 sur la roue d'échappement 6A. Le couple résultant de l'addition des premier et deuxième couples magnétiques parasites est représenté à la Figure 6. On observe premièrement que la valeur absolue maximale V2 de ce couple résultant est inférieure à la valeur absolue maximale V1 du premier couple magnétique parasite représenté à la Figure 4. Dans l'exemple traité ici, la valeur absolue maximale V2 du couple résultant est légèrement inférieure à la moitié de la valeur absolue maximale V1 du premier couple magnétique parasite. Ensuite, on observe encore que la courbe 34 du couple résultant présente une période égale à la moitié de la période angulaire PA de la couche aimantée structurée 12A et donc de la structure aimantée annulaire. Ceci se comprend aisément du fait que l'agencement d'un axe de compensation déphasé de 180° engendre des configurations magnétiques qui sont identiques pour une rotation d'une demi-période PA/2 de la roue d'échappement 6A. Si on décompose la courbe 30 en série de Fourier, l'addition de deux telles courbes déphasées de 180° annule l'harmonique de rang n = 1 (aussi nommée la fondamentale), mais on double l'harmonique de rang n=2 qui présente une période égale à la moitié de la période de la fondamentale, cette dernière période étant égale à la période PA de la courbe 30 du premier couple magnétique parasite.
De manière générale, le mouvement horloger comprend un deuxième ensemble d'éléments magnétiques qui est constitué d'un élément magnétique de compensation ou d'une pluralité d'éléments magnétiques de compensation n'appartenant à aucun mécanisme du mouvement horloger, ce deuxième ensemble d'éléments magnétiques étant non solidaire en rotation de l'élément tournant et ayant avec la structure aimantée annulaire globalement une deuxième interaction magnétique qui engendre sur l'élément tournant un deuxième couple magnétique parasite. Selon l'invention, le deuxième ensemble d'éléments magnétiques est agencé relativement au premier ensemble d'éléments magnétiques de manière que la valeur absolue maximale du couple résultant de l'addition des premier et deuxième couples magnétiques parasites est inférieure à la valeur absolue maximale du premier couple magnétique parasite.
Dans un mode de réalisation principal, auquel correspond le premier mode de réalisation décrit avant, le premier couple magnétique parasite en fonction de la position angulaire de l'élément tournant définit une première courbe du type sinusoïdal présentant une période angulaire égale à 360°/N, avec N étant un nombre entier supérieur à un (N > 1). Ensuite, le deuxième ensemble d'éléments magnétiques est agencé relativement au premier ensemble d'éléments magnétiques de manière que le deuxième couple magnétique parasite en fonction de la position angulaire dudit élément tournant définit une deuxième courbe du type sinusoïdal présentant également ladite période angulaire, et de manière que les premier et deuxième couples magnétiques parasites présentent entre eux un déphasage angulaire sensiblement égal à 180°.
En référence aux Figures 7 et 8A à 8D, on décrira un deuxième mode de réalisation correspondant également au mode de réalisation principal susmentionné. Le mouvement horloger, représenté partiellement à la Figure 7, comprend une roue d'échappement magnétique 36 munie d'une structure aimantée annulaire formée, comme à la Figure 2, de deux couches aimantées structurées dont seule la couche inférieure 38A apparaît à la Figure 7. La roue d'échappement comprend un arbre 20 et un support amagnétique 40 portant la couche aimantée inférieure 38A. Cette roue d'échappement est agencée pour tourner autour d'un axe de rotation 21. Elle est associée à une ancre magnétique 8A, laquelle est formée par un axe magnétique 18A et deux bras amagnétiques, représentés en traits interrompus, qui portent à leurs extrémités libres respectivement deux palettes aimantées 9, 10. La couche aimantée structurée 38A et la structure aimantée annulaire formée par cette couche aimantée structurée diffèrent de la couche 12 A et de de la structure aimantée annulaire de la Figure 5 par une nouvelle configuration.
La structure aimantée annulaire formée de la couche aimantée structurée 38A ou de deux telles couches superposées, comme représenté à la Figure 2, définit des barrières magnétiques 17A pour l'ancre magnétique qui sont décalées angulairement de la période angulaire PA. On remarquera que seules des plages aimantées internes 17A ont été prévues dans la variante avantageuse considérée. La couche 38A présente une épaisseur constante et définit une piste aimantée 14A présentant une largeur radiale variable. De préférence, la structure aimantée annulaire est configurée de manière que son profil extérieur est sensiblement circulaire et continu, comme dans le cas de la variante avantageuse de la Figure 7. Par 'profil extérieur circulaire', dans le cas d'une structure ayant deux couches aimantées structurées, on comprend que chaque couche présente un profil extérieur qui est sensiblement circulaire. Dans ce cas, de préférence, les diamètres des deux couches aimantées structurées sont égaux, de sorte que les profils extérieurs de ces deux couches définissent une surface géométrique cylindrique. Un tel agencement de la structure aimantée annulaire permet, d'une part, de diminuer le premier couple magnétique parasite engendré par le ou les éléments magnétiques fonctionnels à la périphérie de la roue d'échappement 36 et, d'autre part, de diminuer le rapport entre la valeur absolue maximale du couple résultant (de l'addition du premier couple magnétique parasite et du couple magnétique parasite engendré par la goupille de compensation) et celle du premier couple magnétique parasite.
Le deuxième mode de réalisation se distingue du premier encore par le fait que deux éléments magnétiques fonctionnels à la périphérie directe de la roue d'échappement sont considérés ici, à savoir l'axe magnétique 18A de l'ancre 8A et l'axe magnétique 42 d'un mobile intermédiaire formant un rouage entre la roue d'échappement et un barillet du mouvement horloger et engrenant avec le pignon de la roue d'échappement. Aux Figures 8A et 8B sont représentés les couples magnétiques individuels qui sont engendrés respectivement par les deux axes magnétiques 18A et 42 (au moins partiellement en matériau ferromagnétique). A la Figure 8C est représentée la courbe 44 du premier couple magnétique parasite engendré globalement par les éléments magnétiques fonctionnels, autres que les palettes magnétiques de l'ancre, qui se trouvent à proximité de la structure aimantée annulaire de la roue d'échappement 36. On constate que les couples magnétiques individuels présentent des courbes périodiques avec la période angulaire PA de la structure aimantée annulaire, cette période angulaire PA étant égale à 30°, soit 360°/N avec N=12 correspondant au nombre de périodes angulaires de la structure aimantée annulaire de la Figure 7. Ensuite, on constate que le couple magnétique individuel engendré par l'axe 42 est prédominant. Finalement, étant donné que les deux axes 18A et 42 présentent entre eux un relativement petit décalage angulaire par rapport à la période angulaire PA de la couche aimantée structurée 38A, le premier couple magnétique parasite (Figure 8C) présente une courbe 44 proche de celle de la Figure 8B, également avec une période PA, ces deux courbes présentant un certain déphasage entre elles.
De préférence, la goupille magnétique de compensation 32A est agencée de manière à ce que le couple magnétique individuel, constituant le deuxième couple magnétique parasite, qu'elle exerce sur la roue d'échappement présente un déphasage angulaire de 180° avec le premier couple magnétique parasite, et non avec le couple magnétique individuel de l'axe ferromagnétique 42 (Figure 8B), bien que ce dernier soit largement prédominant. Ensuite, étant donné que le premier ensemble d'éléments magnétiques, lequel est constitué d'éléments magnétiques fonctionnels, comporte deux éléments magnétiques fonctionnels, la goupille 32A est dimensionnée de manière à optimiser la compensation qu'elle produit, notamment son diamètre et/ou sa distance à l'axe de rotation 21 est/sont ajusté(s) pour que la valeur absolue maximale du deuxième couple magnétique parasite, engendré par la goupille de compensation 32A, compense au mieux le premier couple magnétique parasite et que le couple résultant, dont la courbe 46 est donnée à la Figure 8D, de l'addition des premier et deuxième couples magnétiques parasites ait ainsi la plus petite amplitude possible, c'est-à-dire la plus petite valeur absolue maximale possible.
Grâce à la configuration de la couche aimantée structurée 38A, donc de la structure aimantée annulaire qu'elle forme, et à l'agencement de la goupille magnétique de compensation 32A, la valeur absolue maximale V4 du couple résultant de l'addition des premier et deuxième couples magnétiques parasites susmentionnés est inférieure à 30% de la valeur absolue maximale V3 du premier couple magnétique parasite. En effet, dans l'exemple décrit, on observe que le rapport entre la valeur absolue maximale V4 de la courbe 46 et la valeur absolue maximale V3 de la courbe 44 donne environ 1/5.
Une amélioration est proposée dans la variante décrite du deuxième mode de réalisation par le fait que la goupille de compensation 32A est agencée de manière que sa position relativement à l'axe de rotation 21 peut être ajustée pour régler le déphasage angulaire et/ou la valeur absolue maximale du deuxième couple magnétique parasite (courbe 44) et ainsi optimiser la courbe du couple résultant (courbe 46), en particulier la valeur absolue maximale V4 de ce couple résultant, c'est-à-dire diminuer cette valeur absolue maximale à la plus petite valeur possible. Plus précisément, la goupille 32A forme un excentrique que l'horloger pourra tourner à l'aide d'un outil pour ajuster sa distance à l'axe de rotation et donc à la structure aimantée annulaire. Si on désire ne pas varier la position angulaire de la goupille de compensation, on peut dans une variante agencer la goupille de compensation dans une sorte de glissière radiale. L'homme du métier saura prévoir les moyens nécessaires à l'ajustement de la position radiale et/ou angulaire de cette goupille de compensation.
En référence aux Figures 9 et 10, on décrira ci-après un troisième mode réalisation de l'invention. Ce troisième mode de réalisation se distingue du premier mode de réalisation seulement en ce que l'unique goupille de compensation du deuxième mode de réalisation est remplacée par deux goupilles de compensation 50, 52 semblables à l'axe magnétique 18 qui constitue ici l'ensemble des éléments magnétiques fonctionnels considérés (cet axe magnétique considéré peut être soit l'axe de l'ancre, soit l'axe d'un mobile intermédiaire engrenant avec la roue d'échappement 6A). Les deux goupilles de compensation sont agencées de manière que les deux couples magnétiques individuels qu'elles exercent respectivement sur la roue d'échappement soient déphasées respectivement de 120° et 240° (équivalent à -120°) relativement au premier couple magnétique parasite engendré par l'axe magnétique 18. En d'autres termes, dans le présent cas, les deux éléments magnétiques de compensation 50, 52 présentent l'un relativement à l'autre un décalage angulaire dont le reste de la division entière par la période angulaire PA est égal à 360°/(3·N) où N est le nombre de période angulaire de la structure aimantée annulaire, soit N=6 dans l'exemple considéré. Ensuite, comme ici seul un élément magnétique fonctionnel 18 est considéré, les deux éléments magnétiques de compensation sont agencés de manière à présenter relativement à l'élément magnétique fonctionnel deux décalages angulaires dont les deux restes de la division entière de chacun d'eux par la période angulaire PA sont respectivement égaux à 360°/3·N et 720°/3·N, soit 20° et 40° (à noter que PA = 60°). De plus, les deux goupilles magnétiques de compensation 50 et 52 sont agencées de manière à répartir le plus régulièrement possible ces deux goupilles de compensation et l'axe magnétique 18 autour de l'axe de rotation pour minimiser les frottements dans les paliers de la roue d'échappement dus à l'attraction magnétique exercée par chacun d'eux sur la structure aimantée annulaire de cette roue.
A la Figure 10 est donné la courbe 54 du couple résultant exercé globalement par les deux goupilles de compensation et l'élément magnétique fonctionnel de la Figure 9. Premièrement, on observe que la valeur absolue maximale V5 de la courbe 54 est relativement faible. Elle est inférieure à 20% de la valeur absolue maximale V1 du premier couple magnétique parasite (voir Figure 4). Ensuite la courbe 54 est périodique et présente une période angulaire égale au tiers de la période angulaire PA de la structure aimantée annulaire, soit une période angulaire égale à PA/3. On réalise ainsi que l'agencement de deux goupilles de compensation, avec les décalages angulaires susmentionnés relativement à l'axe magnétique 18, engendre un deuxième couple magnétique parasite qui permet de compenser les deux premières harmoniques (n =1, 2) de la décomposition en série de Fourier du premier couple magnétique parasite engendré par l'axe magnétique fonctionnel. Par contre, la troisième harmonique est renforcée, raison pour laquelle on obtient une courbe périodique 54 avec une période égale à PA/3. Comme la troisième harmonique (n = 3) présente une relativement faible amplitude, la courbe du couple résultant a une valeur absolue maximale V5 qui est bien inférieure aux valeurs correspondantes V2 et V4 des deux modes de réalisation précédents. En prenant la roue d'échappement 36 du deuxième mode de réalisation, on peut encore diminuer cette valeur absolue maximale, comme ceci apparaît à la Figure 12.
En référence aux Figures 11 et 12, on décrira un quatrième mode de réalisation. Ce quatrième mode de réalisation se distingue du deuxième mode de réalisation en ce que l'unique goupille magnétique de compensation du deuxième mode de réalisation est remplacé ici par deux goupilles magnétiques de compensation 32B et 32C qui sont agencées de manière équivalente au troisième mode de réalisation. On est donc dans un cas où le premier ensemble d'éléments magnétiques comprend une pluralité d'éléments magnétiques fonctionnels, soit deux axes magnétiques dans la variante décrite, et le deuxième ensemble d'éléments magnétiques comprend une pluralité d'éléments magnétiques de compensation, soit deux goupilles dans cette variante. Les deux goupilles de compensation sont agencées de manière que les deux couples magnétiques individuels qu'elles exercent respectivement sur la roue d'échappement soient déphasées respectivement de 120° et 240° relativement au premier couple magnétique parasite engendré globalement par les deux axes magnétiques 18A et 42. En d'autres termes, les deux éléments magnétiques de compensation présentent ici l'un relativement à l'autre un décalage angulaire dont le reste de la division entière par la période angulaire PA est égal à 360°/(3·N) où N est le nombre de période angulaire de la structure aimantée annulaire, soit N=12 dans l'exemple considéré. Ce reste est donc égal à 10° de sorte que l'angle DA5 entre les deux goupilles 32B et 32C est égal à 40° dans l'exemple représenté à la Figure 11, soit à une période angulaire (égale à 30°) à laquelle on ajoute le reste de 10°. On notera que du fait que l'on tient compte de l'effet de l'axe 18A de l'ancre, l'angle DA6 entre l'axe 42 et la goupille 32B ne correspond pas à un nombre entier de période PA auquel on ajoute ou retranche 10°, bien que cet angle DA6 s'en approche du fait que l'axe 42 est prédominant dans le premier couple magnétique parasite engendré par les deux éléments magnétiques fonctionnels sur la roue d'échappement.
La courbe 60 du couple résultant de l'addition du premier couple magnétique parasite, engendré globalement par le premier ensemble d'éléments magnétiques, avec le deuxième couple magnétique parasite, engendré globalement par le deuxième ensemble d'éléments magnétiques, est représentée à la Figure 12. En d'autres termes, le couple résultant est le résultat de l'addition de tous les couples magnétiques parasites individuels qui sont considérés. La structure aimantée annulaire du quatrième mode de réalisation est configurée et les deux éléments magnétiques de compensation sont agencés de manière que la valeur absolue maximale V6 du couple résultant est inférieure à 15%, voire à 12% de la valeur absolue maximale V3 (voir Figure 8C) du premier couple magnétique parasite. L'homme du métier peut optimiser le système en configurant spécifiquement les deux goupilles de compensation qui sont de préférence identiques, notamment leurs diamètres respectifs et leurs distances respectives à l'axe de rotation. On remarquera en particulier que les deux goupilles 32B et 32C ne sont pas ici respectivement identiques, dans leurs configurations respectives et leur agencement relatif en périphérie de la roue d'échappement 36, aux deux axes 18A et 42. Si tel était le cas, on serait de fait dans une variante du deuxième mode de réalisation dans laquelle les deux goupilles formeraient ensemble un groupe d'éléments magnétiques à considérer comme un tout indissociable et non individuellement, c'est-à-dire non comme deux éléments de compensation distincts dont les couples magnétiques parasites individuels pourraient présenter des déphasages différents relativement au premier couple magnétique parasite et sélectionnés comme exposé précédemment. En effet, dans le cadre du quatrième mode de réalisation, pour obtenir l'effet recherché, à savoir compenser au mieux les deux premières harmoniques de la courbe du premier couple magnétique parasite (voir Figure 8C) et minimiser ainsi l'amplitude du couple perturbateur sur la roue d'échappement, il faut de préférence que les deux goupilles de compensation soient dans leurs configurations respectives, notamment leurs dimensions et le matériau qui les constitue, et leurs agencements respectifs relativement à l'axe de rotation, notamment la distance à cet axe de rotation, sensiblement identiques à la goupille de compensation 32A du deuxième mode de réalisation qui optimise le résultat de ce deuxième mode de réalisation ou qu'elles présentent un même effet que cette goupille de compensation 32A sur la structure aimantée annulaire.
De manière générale, dans le cadre des troisième et quatrième modes de réalisation, le deuxième ensemble d'éléments magnétiques est constitué de K éléments magnétiques de compensation ou K groupes d'éléments magnétiques de compensation présentant sensiblement une même configuration, K étant un nombre entier supérieur à un (K>1). Les K éléments magnétiques de compensation ou groupes d'éléments magnétiques de compensation sont agencés de manière que K couples magnétiques parasites, engendrés sur l'élément tournant muni de la structure aimantée annulaire respectivement par ces K éléments magnétiques de compensation ou groupes d'éléments magnétiques de compensation, présentent relativement au premier couple magnétique parasite, engendré par des éléments magnétiques fonctionnels, respectivement K déphasages angulaires qui sont respectivement égaux à sensiblement J·360°/(K+1) avec J étant un nombre entier allant de un jusqu'à K, soit J = 1, ..., K.
Dans un mode préféré, le nombre entier K est égal à deux (K = 2) et les deux éléments magnétiques de compensation ou groupes d'éléments magnétiques de compensation sont semblables entre eux, un des deux éléments magnétiques de compensation ou groupes d'éléments magnétiques de compensation présentant relativement à l'autre un décalage angulaire dont le reste de la division entière par ladite période angulaire est égal à 360°/(3·N), N étant le nombre de périodes dans une plage de 360° de la courbe du premier couple magnétique parasite.
Dans d'autres modes de réalisation, dans lesquels le nombre entier K est supérieur à deux (K > 2), les K éléments magnétiques de compensation ou groupes d'éléments magnétiques de compensation sont semblables entre eux et un certain élément magnétique de compensation ou groupe d'éléments magnétiques de compensation, parmi lesdits K éléments magnétiques de compensation ou groupes d'éléments magnétiques de compensation, présente relativement aux autres éléments magnétiques de compensation ou groupes d'éléments magnétiques de compensation K-1 décalages angulaires dont les K-1 restes de la division entière de chacun d'eux par la période angulaire sont respectivement égaux à J·360°/[(K+1)·N] avec J étant un nombre entier allant de un à K-1, soit J = 1, ..., K-1.
Finalement, dans un mode de réalisation particulier dans lequel le premier ensemble d'éléments magnétiques considérés est constitué d'un unique élément magnétique fonctionnel, le nombre entier positif N est ainsi égal à un nombre de périodes angulaires que présente la structure aimantée annulaire et les K éléments magnétiques de compensation sont agencés de manière à présenter relativement à l'unique élément magnétique fonctionnel K décalages angulaires dont les K restes de la division entière de chacun d'eux par la période angulaire sont respectivement égaux à J·360°/[(K+1)·N] avec J étant un nombre entier allant de un à K, soit J = 1, ..., K.

Claims

Mouvement horloger comprenant un mécanisme formé par un élément tournant (6A; 36), muni d'une structure aimantée annulaire (12A-12B; 38A) présentant une variation angulaire d'au moins un paramètre physique définissant cette structure aimantée annulaire, et par un premier ensemble d'éléments magnétiques qui est constitué d'un élément magnétique fonctionnel (18) ou d'une pluralité d'éléments magnétiques fonctionnels (18A, 42), ce premier ensemble d'éléments magnétiques étant non solidaire en rotation dudit élément tournant et ayant avec la structure aimantée annulaire globalement une première interaction magnétique qui engendre sur ledit élément tournant un premier couple magnétique parasite (30; 44) ; caractérisé en ce que le mouvement horloger comprend en outre un deuxième ensemble d'éléments magnétiques qui est constitué d'un élément magnétique de compensation (32; 32A) ou d'une pluralité d'éléments magnétiques de compensation (32B,32C; 50,52) n'appartenant à aucun mécanisme du mouvement horloger, ce deuxième ensemble d'éléments magnétiques étant non solidaire en rotation dudit élément tournant et ayant avec la structure aimantée annulaire globalement une deuxième interaction magnétique qui engendre sur ledit élément tournant un deuxième couple magnétique parasite ; et en ce que le deuxième ensemble d'éléments magnétiques est agencé relativement au premier ensemble d'éléments magnétiques de manière que la valeur absolue maximale du couple (34; 46) résultant de l'addition des premier et deuxième couples magnétiques parasites est inférieure à la valeur absolue maximale du premier couple magnétique parasite.
Mouvement horloger selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier couple magnétique parasite (30; 44) en fonction de la position angulaire dudit élément tournant (6; 6A; 36) définit une première courbe du type sinusoïdal présentant une période angulaire (PA) égale à 360°/N, avec N étant un nombre entier supérieur à un (N > 1) ; et en ce que le deuxième ensemble d'éléments magnétiques est agencé relativement au premier ensemble d'éléments magnétiques de manière que le deuxième couple magnétique parasite en fonction de la position angulaire dudit élément tournant définit une deuxième courbe du type sinusoïdal présentant également ladite période angulaire, et de manière que les premier et deuxième couples magnétiques parasites présentent entre eux un déphasage angulaire sensiblement égal à 180°.
Mouvement horloger selon la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième ensemble d'éléments magnétiques est constitué seulement dudit élément magnétique de compensation (32A) ; et en ce que la structure aimantée annulaire (38A) est configurée et ledit élément magnétique de compensation est agencé de manière que la valeur absolue maximale dudit couple résultant est inférieure à 30% de la valeur absolue maximale du premier couple magnétique parasite.
Mouvement horloger selon la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième ensemble d'éléments magnétiques est constitué de K éléments magnétiques de compensation (32B, 32C; 50, 52) ou K groupes d'éléments magnétiques de compensation présentant sensiblement une même configuration, K étant un nombre entier supérieur à un (K> 1) ; et en ce que lesdits K éléments magnétiques de compensation ou groupes d'éléments magnétiques de compensation sont agencés de manière que K couples magnétiques parasites individuels, engendrés sur l'élément tournant respectivement par ces K éléments magnétiques de compensation ou groupes d'éléments magnétiques de compensation, présentent relativement audit premier couple magnétique parasite respectivement K déphasages angulaires qui sont respectivement égaux à sensiblement J·360°/(K+1) avec J étant un nombre entier allant de un jusqu'à K, soit J = 1, ..., K.
Mouvement horloger selon la revendication 4, dans lequel le nombre entier K est égal à deux (K = 2) ; caractérisé en ce que les deux éléments magnétiques de compensation (32B, 32C; 50, 52) ou groupes d'éléments magnétiques de compensation sont semblables entre eux, un des deux éléments magnétiques de compensation ou groupes d'éléments magnétiques de compensation présentant relativement à l'autre un décalage angulaire dont le reste de la division entière par ladite période angulaire est égal à 360°/(3·N).
Mouvement horloger selon la revendication 5, caractérisé en ce que la structure aimantée annulaire (38A) est configurée et les deux éléments magnétiques de compensation sont agencés de manière que la valeur absolue maximale dudit couple résultant est inférieure à 15% de la valeur absolue maximale du premier couple magnétique parasite.
Mouvement horloger selon la revendication 4, dans lequel le nombre entier K est supérieur à deux (K> 2) ; caractérisé en ce que lesdits K éléments magnétiques de compensation ou groupes d'éléments magnétiques de compensation sont semblables entre eux, un certain élément magnétique de compensation ou groupe d'éléments magnétiques de compensation parmi lesdits K éléments magnétiques de compensation ou groupes d'éléments magnétiques de compensation présentant relativement aux autres éléments magnétiques de compensation ou groupes d'éléments magnétiques de compensation K-1 décalages angulaires dont les K-1 restes de la division entière de chacun d'eux par ladite période angulaire sont respectivement égaux à J·360°/[(K+1)·N] avec J étant un nombre entier allant de un à K-1, soit J = 1, ..., K-1.
Mouvement horloger selon une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel le premier ensemble d'éléments magnétiques considéré est constitué seulement dudit élément magnétique fonctionnel (18), le nombre entier positif N étant ainsi égal à un nombre de périodes angulaires que présente la structure aimantée annulaire ; caractérisé en ce que lesdits K éléments magnétiques de compensation (50, 52) sont agencés de manière à présenter relativement audit élément magnétique fonctionnel K décalages angulaires dont les K restes de la division entière de chacun d'eux par ladite période angulaire sont respectivement égaux à J·360°/[(K+1)·N] , avec J étant un nombre entier allant de un à K, soit J = 1, ..., K.
Mouvement horloger selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément tournant est une roue d'échappement magnétique (6A, 36) formant un échappement magnétique.
Mouvement horloger selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit élément magnétique fonctionnel est un axe (18; 18A) d'une ancre magnétique (8; 8A) formant également ledit échappement magnétique, cet axe étant formé par un matériau ferromagnétique ; et en ce que la structure aimantée annulaire définit des barrières magnétiques (16, 17; 17A) pour l'ancre magnétique qui sont décalées angulairement de ladite période angulaire (PA).
Mouvement horloger selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que ledit élément magnétique de compensation est une goupille agencée à la périphérie de la roue d'échappement magnétique et formée par un matériau ferromagnétique.
Mouvement horloger selon une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la structure aimantée annulaire a une épaisseur constante, ledit paramètre physique variant angulairement étant la largeur radiale de cette structure aimantée annulaire.
Mouvement horloger selon une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que la structure aimantée annulaire (38A) est configurée de manière que son profil extérieur est circulaire et continu.
Mouvement horloger selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément magnétique de compensation (32A) est agencé de manière que sa position relativement audit élément tournant puisse être ajustée pour régler ledit déphasage angulaire et optimiser ladite intensité maximale dudit couple résultant.