EP4399575A1 - Inertia element for a clock movement - Google Patents

Inertia element for a clock movement

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Publication number
EP4399575A1
EP4399575A1 EP22776957.7A EP22776957A EP4399575A1 EP 4399575 A1 EP4399575 A1 EP 4399575A1 EP 22776957 A EP22776957 A EP 22776957A EP 4399575 A1 EP4399575 A1 EP 4399575A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inertial element
paramagnetic
pqxcm
oscillator
timepiece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22776957.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Raoul Behrend
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rolex SA
Original Assignee
Rolex SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rolex SA filed Critical Rolex SA
Publication of EP4399575A1 publication Critical patent/EP4399575A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/32—Component parts or constructional details, e.g. collet, stud, virole or piton
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/14—Component parts or constructional details, e.g. construction of the lever or the escape wheel
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/063—Balance construction
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B43/00—Protecting clockworks by shields or other means against external influences, e.g. magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B43/00—Protecting clockworks by shields or other means against external influences, e.g. magnetic fields
    • G04B43/007—Antimagnetic alloys

Definitions

  • the invention relates to an inertial element, in particular a balance wheel, for a watch movement.
  • the invention also relates to an oscillator comprising such an inertial element.
  • the invention also relates to a regulating system comprising such an oscillator or such an inertial element.
  • the invention also relates to a watch movement comprising such an oscillator or such an inertial element or such a regulating system.
  • the invention finally relates to a timepiece comprising such a horological movement or such an oscillator or such an inertial element or such a regulating system.
  • Document CH716862 describes a watch movement and mentions stops at magnetic field values greater than 3,000 G, or even 4,000 G, by the combination of an “amagnetic” hairspring and “amagnetic” metal axes. of the regulating organ.
  • the document EP2979139 proposes a specific conformation of a balance shaft (a magnetically inhomogeneous one-piece shaft presenting non-uniform intrinsic magnetic properties in its volume) allowing watches having a non-magnetic balance spring, lever body and escapement wheel to resist, without stopping, magnetic fields of the order of 1 T (10,000 G), and without the mechanical performance (chronometry and aging of the mobiles) being affected.
  • the document EP3258325 relates to axes made of ceramic material which offer the advantage of being non-magnetic, and of not influencing the rate of the timepiece when it is subjected to a magnetic field, in particular a magnetic field greater than 32 kA/m (400G).
  • the object of the invention is to provide an inertial element making it possible to improve the watchmaking devices known from the prior art and to solve the problems mentioned.
  • the invention proposes an inertial element allowing a watch movement to operate without stopping under an intense magnetic field, in particular a magnetic field with an intensity of 8,000 G, even 15,000 G, even 20 ' 000 G, or even 30,000 G, while ensuring a residual rate of less than 1 s/d after such exposure.
  • an inertial element is defined by claim 1.
  • Embodiments of the inertial element are defined by claims 2 to 10.
  • an oscillator is defined by claim 11.
  • a regulating system is defined by claim 12 or 13.
  • a watch movement is defined by claim 15 or 16.
  • a timepiece is defined by claim 17 or 18.
  • Figure 1 is a perspective view of one embodiment of a timepiece.
  • Figure 2 is a side view of the embodiment of the regulating system of the timepiece of Figure 1.
  • the timepiece 300 is by example a watch, in particular a wristwatch.
  • the timepiece 300 comprises a timepiece movement 200, intended to be mounted in a case or a timepiece box in order to protect it from the external environment.
  • the watch movement 200 can be a mechanical movement, in particular an automatic movement, or even a hybrid movement.
  • the watch movement 200 comprises a regulating system 100.
  • the regulating system 100 consists of an oscillator 2 and an exhaust system 3.
  • Oscillator 2 includes an inertial element 1.
  • the oscillator also comprises a hairspring 21 and the inertial element 1 is a balance wheel 1 pivoted on a frame of the watch movement.
  • the inertial element comprises a rim 11 made of a first material or comprising a first material.
  • the first material :
  • - has an electrical resistivity greater than 15 pQxcm, preferably greater than 20 pQxcm.
  • the first material is a metallic material and has an electrical resistivity of less than 100 pQxcm or less than 200 pQxcm or less than 1000 pQxcm. Also advantageously, the first material has an electrical resistivity of between 100 pQxcm and 10 3 pQxcm or between 10 3 pQxcm and 10 13 pQxcm or greater than 10 13 pQxcm.
  • the inertial element 1 comprises:
  • One or more of these elements preferably comprises the first material or is preferably made of the first material.
  • the serge, the hub and the arms are made in one piece or made in one piece and are therefore made of the same first material.
  • the hub 12 preferably comprises a bore to receive an inertial element axis 23 making it possible to pivot the inertial element 1 on the frame of the watch movement.
  • the arms 13 make it possible to mechanically link the hub 12 to the serge 11.
  • the arms preferably have an elongated shape.
  • the arms extend radially or substantially radially relative to the axis 23.
  • the arms can be replaced by any other element making it possible to mechanically link or fix the hub 12 to the rim 11 such as, for example, a support.
  • a support can be solid, ie it cannot be crossed in an axial direction parallel to that of the axis 23, ie it does not include any openings crossing it.
  • a support can be perforated, ie it comprises perforations which pass through it.
  • the support may in particular have the shape of a disk.
  • the support can act as a hub and thus be confused with the hub.
  • the serge can act as a support or be combined with the support, thus forming a solid or perforated disc.
  • the support, the hub and/or the rim can be made of the first material or comprise the first material.
  • the hub, the support and the serge can be made in one piece.
  • the inertial element may comprise a disk with:
  • the first material is:
  • the serge 1 1 has a continuous shape (that is to say that it is possible to make a complete turn of the axis 23 while remaining in the material forming the serge), in particular a continuous annular shape like illustrated in Figures 1 and 2.
  • the serge of continuous shape in particular of continuous annular shape, is formed of a single material, of preference of a single conductive material such as a metal alloy with high electrical resistivity (for example an electrical resistivity greater than 20 p ⁇ xcm).
  • the inertial element 1, in particular the rim 11 may comprise several portions made of different materials, in particular semi-conductor or electrically insulating materials. Each of these materials or some of these materials or one of these materials can constitute the first material. The portions can be solid portions attached or placed on a structure intended to support them.
  • the serge 11 may have an interrupted or discontinuous shape, in particular an interrupted or discontinuous annular shape.
  • the inertial element is in one piece.
  • the inertial element can be formed by assembling several elements.
  • the hairspring 21 is made of a paramagnetic or diamagnetic material and having an electrical resistivity greater than 20 p ⁇ xcm.
  • the spiral spring 21 has a ferrule 22 and/or a flange 25 made of a paramagnetic or diamagnetic material, in particular titanium or a titanium alloy, and having an electrical resistivity greater than 20 p ⁇ xcm.
  • Oscillator 2 further comprises inertial element axis 23.
  • inertial element axis 23 is made of paramagnetic or diamagnetic material, in particular ceramic, for example zirconia, or paramagnetic steel or stainless steel. surface hardened paramagnetic or coated paramagnetic steel.
  • the axis 23 of the inertial element is advantageously devoid of a support collar for the inertial element 1 . Such a collar is usually provided on the axis of the inertial element to constitute a stop to stop the inertial element relative to the axis during assembly, in particular during driving in, of the inertial element on the axis. .
  • Oscillator 2 further comprises a platter 24, in particular a double platter 24, made of or comprising the first material.
  • the plate 24 is advantageously attached to the axis 23 of the inertial element, in particular by driving.
  • the oscillator may comprise an inertial element mounted on an elastically deformable structure and allowing the pivoting of the inertial element relative to a frame by elastic deformation of the elastically deformable structure.
  • the regulating system 100 comprises, in addition to the inertial element 1 described above and/or the oscillator 2 described above, an escapement system 3 comprising one or more escapement components 31, 32, in particular an escapement wheel 31 and an anchor 32.
  • the escape wheel 31 comprises a plate 312 and an axle 31 1 .
  • the axis 31 1 is housed, in particular driven out, in the plate 312 and makes it possible to pivot the escapement wheel 31 on the frame of the watch movement.
  • the shaft 31 1 is advantageously made of paramagnetic or diamagnetic material, in particular ceramic, for example zirconia, or paramagnetic steel or surface-hardened paramagnetic steel or paramagnetic steel coated or in Phynox.
  • Plate 312 is advantageously made of paramagnetic or diamagnetic material, in particular CuAl7Si2 or CuNi15Sn8 or lead-free brass CuZn21 Si3P or NiP or titanium or titanium alloy or Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox) or ceramic such as ZrC or 'AhOs or silicon or ruby or glass.
  • anchor 32 includes a board 322 and a pin 321.
  • Pin 321 is housed, in particular driven out, in plate 322 and makes it possible to pivot anchor 32 on the frame of the watch movement.
  • the pin 321 is advantageously made of paramagnetic or diamagnetic material, in particular ceramic, for example zirconia, or paramagnetic steel or surface-hardened paramagnetic steel or coated paramagnetic steel or Phynox.
  • Plate 322 is advantageously made of paramagnetic or diamagnetic material, in particular CuAl7Si2 or CuNil 5Sn8 or lead-free brass CuZn21 Si3P or NiP or Titanium or Titanium alloy or Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox) or ceramic such as ZrC or AhOa or silicon or ruby or glass.
  • a first configuration aims to obtain small residual steps after exposure to intense magnetic fields (2 T or 20,000 G and more).
  • This first configuration consists of a movement (paramagnetic hairspring, balance wheel in CuBe, i.e. in copper-beryllium alloy, in particular a copper-beryllium alloy with 2% beryllium) whose three axes of the regulating system ( balance shaft, anchor rod, escapement pinion) are made of paramagnetic or diamagnetic materials, in this case zirconia, Phynox and Phynox respectively.
  • the under-field shutdown typically occurs with a field magnetic field whose intensity is 20,000 G, which is exceptional and significantly higher than the field intensity mentioned in the documents of the state of the art (in particular in the documents CH716862 and EP2979139 and in the standards, as seen above).
  • a lead-free brass balance for example of the CuZn21 Si3P type (also called "Ecobrass", according to one of the solutions described above in replacement of a CuBe balance according to the first configuration)
  • the use of a lead-free brass balance for example of the CuZn21 Si3P type (also called "Ecobrass", according to one of the solutions described above in replacement of a CuBe balance according to the first configuration)
  • the magnetic field intensity limit value causing the movement to stop by more than 60% (at more than 35,000 G), as detailed below.
  • the behavior will depend, among other things, on the configuration (and in particular on the materials used for the other components, and/or the possible presence of components conducive to the generation of eddy currents on the balance, etc.), and the geometry of the balance. (serge continues or not).
  • the increase in the stopping threshold under magnetic field is very important in increasing the resistivity for a metallic material.
  • An increase of several orders of magnitude in the resistivity (by the use of semiconductor or insulating materials in particular) will in all likelihood make it possible to further increase the shutdown threshold under field, but not proportionally.
  • Measurements of stopping performance under field were carried out using movements equipped with various variants of components at the level of the escapement and the oscillator (axes, balance wheel), in order to analyze in particular the influence of the use of a lead-free brass pendulum.
  • the measurements consisted in determining the stopping intensity under effective field using a superconducting electromagnet making it possible to reach magnetic field intensities of the order of 10 T (100,000 G).
  • the tests relate to two movement configurations, each tested on three parts (movements with dial and hands) (Table 1).
  • the movements of the two configurations include a paramagnetic NbZr alloy hairspring, paramagnetic NiP pallets and escape wheel, and an “Ecobrass” lead-free brass balance plate. They also include the automaton, spacer and dial (with brass base), and hands.
  • the measurements were carried out with a superconducting electromagnet from the manufacturer Oxford Instruments allowing a magnetic field of up to 12 T (120,000 G) to be applied with field homogeneity ⁇ ⁇ 2%.
  • the temperature of the working area is 20 ⁇ 2°C.
  • Superconducting electromagnets capable of reaching field strengths greater than 15,000 G have the disadvantage of not providing visual access to the sample.
  • the stoppage detection criterion considered is based on the E1 state: It is considered that there is no shutdown under field if E1 > -2 min, by considering ⁇ 1 minute of uncertainty on each status report related to manipulations and readings, and assuming that a strong drift walking under field has only a negligible impact on these status readings (considering walking under field of ⁇ 5,000 s/d, the drift over 30 minutes of measurement is around 100 s). In practice, it has been found that the signing of a judgment under scope is clear and unequivocal. Indeed, the measured state differences are grouped into two populations:
  • This method involves having to proceed by successive exposures according to different levels at different field strengths.
  • An initial field of 2 T (20,000 G) is applied, then the intensity is increased in steps of 0.25 T or 0.5 T (2,500 G or 5,000 G), with stabilization at the maximum field of 3 minutes at least.
  • the measurements are carried out simultaneously on several movements.
  • a conductive component rotating in a magnetic field is the seat of induced currents, called eddy currents.
  • the power dissipated as eddy currents, per unit volume, is given by the expression where f is the frequency of the sinusoid of variation of the magnetic field and Bmax is the amplitude of the sinusoidal field, p e is the electrical resistivity of the material, e the thickness (measured perpendicular to B). Bmax is to be considered as the amplitude of the variable part of the field, which will generate an electric field.
  • the dissipative effect linked to the generation of eddy currents is inversely proportional to the electrical resistance of the component and contributes to degrading the performance of the regulating system in a magnetic field. It therefore appears possible to eliminate or at least limit this loss by using a material with high electrical resistivity.
  • Lead-free brass such as the CuZn21 Si3P alloy (also called “Ecobrass”) has the advantage over copper-beryllium (CuBe) of having a resistivity approximately 2 to 3 times higher (Table 2) in keeping a comparable density (and therefore a comparable balance wheel inertia for the same dimensions of this component).
  • CuBe copper-beryllium
  • electrodeposited NiP, Si and zirconia ZrO2 thus seem particularly interesting, in particular for obtaining performance even higher than that of lead-free brass components.
  • metallic materials with low resistivity such as for example the use of gold segments deposited on a component made of semiconductor or insulating material to increase inertia. Indeed, such a use is highly detrimental to the performance under magnetic field of the inertial element obtained.
  • a serge with an interrupted or discontinuous shape may also be advantageous to use a serge with an interrupted or discontinuous shape to limit dissipation by eddy currents, or to use a serge comprising several portions made of different materials or comprising different materials, in particular with semi-solid materials. electrical conductors or insulators inserted between portions made of conductive materials.
  • an annular rim formed of portions or segments in the orthoradial direction consisting of or comprising different materials may for example be advantageous to use an annular rim formed of portions or segments in the orthoradial direction consisting of or comprising different materials.
  • the serge may be formed from a succession of layers or portions of different materials (stacked in an axial direction parallel to that of the axis 23 of the balance), for example a serge produced by successive growths of layers materials of different electrical resistivities, for example alternating layers of insulating and conducting materials.
  • the serge may be formed from a succession of layers or portions of different materials stacked in a direction radial to the axis 23 of the balance.
  • the serge may be formed from a composite of different materials, in particular materials having different electrical resistivities, for example formed from a composite with an insulating ceramic matrix forming a continuous network, in which is infiltrated a metallic conductive material or with an insulating ceramic matrix in which metallic particles are dispersed.
  • materials having different electrical resistivities for example formed from a composite with an insulating ceramic matrix forming a continuous network, in which is infiltrated a metallic conductive material or with an insulating ceramic matrix in which metallic particles are dispersed.
  • the oscillator 2 comprises components arranged and/or configured so that the oscillator and/or the movement and/or the timepiece has a value stopping magnetic field intensity greater than or equal to 20,000 G or greater than or equal to 35,000 G.
  • the regulating system 100 comprises components arranged and/or configured so that the regulating system and/or the movement and/or the timepiece has a field intensity value magnetic stop greater than or equal to 20,000 G or greater than or equal to 35,000 G.
  • the movement 200 comprises components arranged and/or configured so that the movement has a stopping magnetic field intensity value greater than or equal to 20,000 G or greater than or equal to 35,000 G.
  • the timepiece 300 comprises components arranged and/or configured so that the timepiece has a stopping magnetic field intensity value greater than or equal to 20 '000 G or greater than or equal to 35'000 G.
  • the timepiece does not include a magnetic screen (in particular made of mumetal, permalloy or soft iron) enclosing the movement.
  • This stopping magnetic field intensity value is defined according to the stopping detection criterion associated with the protocol described above. This protocol is however applied (with the necessary adaptations) either to the oscillator alone, or to the regulating system alone, or to the watch movement alone, or to the timepiece.
  • inertial elements, oscillators or regulating systems described above can be used in a watch movement or in a timepiece in order to increase:
  • the rim can have the same geometry or substantially the same cross-sectional geometry (along a plane passing through the pivot axis of the balance wheel) regardless of where the rim is considered.
  • the serge can only present variations of this section at the level of means of adjusting the unbalance and/or the inertia, such as:
  • the rim may not have means for adjusting the unbalance and/or the inertia and have the same geometry or substantially the same cross-sectional geometry regardless of where the rim is considered.
  • the serge can be contained between:
  • annular part of the serge excluding variations in section at the level of unbalance and/or inertia adjustment means such as recesses or studs or studs, can be contained between:
  • the rim can constitute at least 85% of the moment of inertia of the balance around its pivot axis.
  • the annular part of the serge excluding variations in section at the level of means for adjusting the unbalance and/or inertia such as recesses or studs or studs and excluding the adjustment means unbalance and/or inertia, can constitute at least 85% of the moment of inertia of the balance around its pivot axis.
  • the balance wheel preferably has a structure comprising exclusively:

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Abstract

The invention relates to an inertia element (1), in particular a balance (1), for a clock movement (200), the inertia element having a felloe (11) consisting of or comprising a first material: - which is paramagnetic or diamagnetic, and - has an electrical resistivity greater than 15 μΩ × cm, preferably greater than 20 μΩ × cm.

Description

Élément inertiel pour mouvement horloger. Inertial element for watch movement.
L’invention concerne un élément inertiel, notamment un balancier, pour mouvement horloger. L’invention concerne aussi un oscillateur comprenant un tel élément inertiel. L’invention concerne encore un système réglant comprenant un tel oscillateur ou un tel élément inertiel. L’invention concerne encore un mouvement horloger comprenant un tel oscillateur ou un tel élément inertiel ou un tel système réglant. L’invention concerne enfin une pièce d’horlogerie comprenant un tel mouvement horloger ou un tel oscillateur ou un tel élément inertiel ou un tel système réglant. The invention relates to an inertial element, in particular a balance wheel, for a watch movement. The invention also relates to an oscillator comprising such an inertial element. The invention also relates to a regulating system comprising such an oscillator or such an inertial element. The invention also relates to a watch movement comprising such an oscillator or such an inertial element or such a regulating system. The invention finally relates to a timepiece comprising such a horological movement or such an oscillator or such an inertial element or such a regulating system.
Dans l’ouvrage « Théorie d’horlogerie >> édité par la Fédération des Ecoles Techniques, C.-A. Reymondin et al., il est mentionné que la norme NIHS (NIHS-90-10) précise que, pour les montres antimagnétiques d’usage courant, une montre ne doit pas s’arrêter dans un champ magnétique de 4800 A/m (60 G) et doit présenter un effet résiduel ne dépassant pas 30 s/j (pour un diamètre d’encageage de plus de 20 mm). Pour les montres spéciales, il est préconisé de résoudre le problème du magnétisme en enfermant le mouvement dans un écran magnétique en mumétal, en permalloy ou en fer doux. Toutefois, une telle solution pose de nombreuses contraintes d’encombrement, de conception et d’esthétique. In the work “Theorie d’horlogerie” published by the Fédération des Ecoles Techniques, C.-A. Reymondin et al., it is mentioned that the NIHS standard (NIHS-90-10) specifies that, for antimagnetic watches in common use, a watch must not stop in a magnetic field of 4800 A/m (60 G) and must have a residual effect not exceeding 30 s/d (for a casing diameter of more than 20 mm). For special watches, it is recommended to solve the problem of magnetism by enclosing the movement in a magnetic screen made of mumetal, permalloy or soft iron. However, such a solution poses many constraints in terms of space, design and aesthetics.
Le document CH716862 décrit un mouvement horloger et mentionne des arrêts à des valeurs de champ magnétique supérieures à 3'000 G, voire 4'000 G, par la combinaison d’un spiral « amagnétique >> et d’axes métalliques « amagnétiques >> de l’organe réglant. Document CH716862 describes a watch movement and mentions stops at magnetic field values greater than 3,000 G, or even 4,000 G, by the combination of an “amagnetic” hairspring and “amagnetic” metal axes. of the regulating organ.
Le document EP2979139 propose une conformation spécifique d’un axe de balancier (un axe monobloc magnétiquement inhomogène présentant des propriétés magnétiques intrinsèques non-uniformes dans son volume) permettant à des montres ayant un spiral, un corps d’ancre et une roue d’échappement amagnétiques de résister, sans s’arrêter, à des champs magnétiques de l’ordre de 1 T (10'000 G), et sans que les performances mécaniques (chronométrie et vieillissement des mobiles) soient affectées. The document EP2979139 proposes a specific conformation of a balance shaft (a magnetically inhomogeneous one-piece shaft presenting non-uniform intrinsic magnetic properties in its volume) allowing watches having a non-magnetic balance spring, lever body and escapement wheel to resist, without stopping, magnetic fields of the order of 1 T (10,000 G), and without the mechanical performance (chronometry and aging of the mobiles) being affected.
Le document EP2757423 concerne des axes durcis superficiellement par un traitement thermique sous atmosphère contrôlée. Il est précisé au paragraphe [0010] que : « le but de la présente invention est [...] de proposer un axe de pivotement permettant à la fois de limiter la sensibilité aux champs magnétiques et d'obtenir une dureté améliorée compatible avec les exigences de résistance à l'usure et aux chocs dans le domaine horloger ». Toutefois, aucune mention d’arrêt du mouvement sous un champ magnétique quelconque n’est relevée dans ce document. The document EP2757423 relates to pins surface hardened by heat treatment in a controlled atmosphere. It is specified in paragraph [0010] that: "the object of the present invention is [...] to propose a pivot axis making it possible both to limit the sensitivity to magnetic fields and to obtain an improved hardness compatible with the wear and shock resistance requirements in the watchmaking field”. However, no mention of stopping the movement under any magnetic field is found in this document.
Le document EP3258325 concerne des axes réalisés en matériau céramique qui offrent l'avantage d'être amagnétiques, et de ne pas influencer la marche de la pièce d'horlogerie lorsqu'elle est soumise à un champ magnétique, notamment un champ magnétique supérieur à 32 kA/m (400 G). The document EP3258325 relates to axes made of ceramic material which offer the advantage of being non-magnetic, and of not influencing the rate of the timepiece when it is subjected to a magnetic field, in particular a magnetic field greater than 32 kA/m (400G).
Le but de l’invention est de fournir un élément inertiel permettant d’améliorer les dispositifs horlogers connus de l’art antérieur et de résoudre les problèmes mentionnés. En particulier, l’invention propose un élément inertiel permettant à un mouvement horloger de fonctionner sans s’arrêter sous un champ magnétique intense, notamment un champ magnétique d’une intensité de 8'000 G, voire 15'000 G, voire 20'000 G, voire 30'000 G, tout en assurant une marche résiduelle inférieure à 1 s/j après une telle exposition. Selon l’invention, un élément inertiel est défini par la revendication 1. The object of the invention is to provide an inertial element making it possible to improve the watchmaking devices known from the prior art and to solve the problems mentioned. In particular, the invention proposes an inertial element allowing a watch movement to operate without stopping under an intense magnetic field, in particular a magnetic field with an intensity of 8,000 G, even 15,000 G, even 20 ' 000 G, or even 30,000 G, while ensuring a residual rate of less than 1 s/d after such exposure. According to the invention, an inertial element is defined by claim 1.
Des modes de réalisation de l’élément inertiel sont définis par les revendications 2 à 10. Embodiments of the inertial element are defined by claims 2 to 10.
Selon l’invention, un oscillateur est défini par la revendication 1 1 . According to the invention, an oscillator is defined by claim 11.
Selon l’invention, un système réglant est défini par la revendication 12 ou 13. According to the invention, a regulating system is defined by claim 12 or 13.
Selon l’invention, une utilisation est définie par la revendication 14. According to the invention, a use is defined by claim 14.
Selon l’invention, un mouvement horloger est défini par la revendication 15 ou 16. According to the invention, a watch movement is defined by claim 15 or 16.
Selon l’invention, une pièce d’horlogerie est définie par la revendication 17 ou 18. According to the invention, a timepiece is defined by claim 17 or 18.
Les dessins annexés représentent, à titre d’exemple, un mode de réalisation d’une pièce d’horlogerie, en particulier un mode de réalisation d’un système réglant. The appended drawings represent, by way of example, an embodiment of a timepiece, in particular an embodiment of a regulating system.
La figure 1 est une vue en perspective d’un mode de réalisation d’une pièce d’horlogerie. Figure 1 is a perspective view of one embodiment of a timepiece.
La figure 2 est une vue de côté du mode de réalisation du système réglant de la pièce d’horlogerie de la figure 1 . Figure 2 is a side view of the embodiment of the regulating system of the timepiece of Figure 1.
Un mode de réalisation d’une pièce d’horlogerie 300 est décrit ci-après en détail en référence aux figures 1 et 2. La pièce d’horlogerie 300 est par exemple une montre, en particulier une montre-bracelet. La pièce d’horlogerie 300 comprend un mouvement horloger 200, destiné à être monté dans un boîtier ou une boîte de pièce d’horlogerie afin de le protéger de l’environnement extérieur. Le mouvement horloger 200 peut être un mouvement mécanique, notamment un mouvement automatique, ou encore un mouvement hybride. One embodiment of a timepiece 300 is described below in detail with reference to Figures 1 and 2. The timepiece 300 is by example a watch, in particular a wristwatch. The timepiece 300 comprises a timepiece movement 200, intended to be mounted in a case or a timepiece box in order to protect it from the external environment. The watch movement 200 can be a mechanical movement, in particular an automatic movement, or even a hybrid movement.
Le mouvement horloger 200 comprend un système réglant 100. The watch movement 200 comprises a regulating system 100.
Le système réglant 100 comprend un oscillateur 2 et un système d’échappement 3. The regulating system 100 consists of an oscillator 2 and an exhaust system 3.
L’oscillateur 2 comprend un élément inertiel 1 . Oscillator 2 includes an inertial element 1.
Dans le cas d’un oscillateur traditionnel (comme représenté sur les figures 1 et 2), l’oscillateur comprend aussi un ressort-spiral 21 et l’élément inertiel 1 est un balancier 1 pivoté sur un bâti du mouvement horloger. In the case of a traditional oscillator (as represented in FIGS. 1 and 2), the oscillator also comprises a hairspring 21 and the inertial element 1 is a balance wheel 1 pivoted on a frame of the watch movement.
L’élément inertiel comprend une serge 1 1 constituée d’un premier matériau ou comprenant un premier matériau. Le premier matériau : The inertial element comprises a rim 11 made of a first material or comprising a first material. The first material:
- est paramagnétique ou diamagnétique, et - is paramagnetic or diamagnetic, and
- a une résistivité électrique supérieure à 15 pQxcm, préférablement supérieure à 20 pQxcm. - has an electrical resistivity greater than 15 pQxcm, preferably greater than 20 pQxcm.
Avantageusement encore, le premier matériau est un matériau métallique et a une résistivité électrique inférieure à 100 pQxcm ou inférieure à 200 pQxcm ou inférieure à 1000 pQxcm. Avantageusement encore, le premier matériau a une résistivité électrique comprise entre 100 pQxcm et 103 pQxcm ou comprise entre 103 pQxcm et 1013 pQxcm ou supérieure à 1013 pQxcm. Advantageously again, the first material is a metallic material and has an electrical resistivity of less than 100 pQxcm or less than 200 pQxcm or less than 1000 pQxcm. Also advantageously, the first material has an electrical resistivity of between 100 pQxcm and 10 3 pQxcm or between 10 3 pQxcm and 10 13 pQxcm or greater than 10 13 pQxcm.
Outre la serge 1 1 , l’élément inertiel 1 comprend : In addition to the rim 1 1 , the inertial element 1 comprises:
- un moyeu 12, et/ou - a hub 12, and/or
- des bras 13. - arms 13.
Un ou plusieurs de ces éléments comprend de préférence le premier matériau ou est de préférence constitué par le premier matériau. Avantageusement, la serge, le moyeu et les bras sont venus de matière ou réalisés d’un seul tenant et sont donc constitués par le même premier matériau. One or more of these elements preferably comprises the first material or is preferably made of the first material. Advantageously, the serge, the hub and the arms are made in one piece or made in one piece and are therefore made of the same first material.
Le moyeu 12 comprend de préférence un alésage pour recevoir un axe d’élément inertiel 23 permettant de pivoter l’élément inertiel 1 sur le bâti du mouvement horloger. The hub 12 preferably comprises a bore to receive an inertial element axis 23 making it possible to pivot the inertial element 1 on the frame of the watch movement.
Les bras 13 permettent de lier mécaniquement le moyeu 12 à la serge 1 1 . Les bras ont de préférence une forme allongée. En particulier, les bras s’étendent radialement ou sensiblement radialement relativement à l’axe 23. Les bras peuvent être remplacés par tout autre élément permettant de lier mécaniquement ou de fixer le moyeu 12 à la serge 1 1 tel que, par exemple, un support. Un tel support peut être plein, à savoir qu’il ne peut être traversé selon une direction axiale parallèle à celle de l’axe 23, c’est- à-dire qu’il ne comprend pas d’ajourages le traversant. Alternativement, un tel support peut être ajouré, à savoir qu’il comprend des ajourages qui le traversent. Dans une exécution particulière d’élément inertiel, le support peut notamment présenter une forme de disque. Dans une exécution particulière d’élément inertiel, le support peut faire office de moyeu et ainsi être confondu avec le moyeu. Alternativement ou complémentairement, la serge peut faire office de support ou être confondue avec le support, formant ainsi un disque plein ou ajouré. Ainsi, le support, le moyeu et/ou la serge peuvent être constitués du premier matériau ou comprendre le premier matériau. En particulier, le moyeu, le support et la serge peuvent être venus de matière. Alternativement encore, l’élément inertiel peut comprendre un disque avec : The arms 13 make it possible to mechanically link the hub 12 to the serge 11. The arms preferably have an elongated shape. In particular, the arms extend radially or substantially radially relative to the axis 23. The arms can be replaced by any other element making it possible to mechanically link or fix the hub 12 to the rim 11 such as, for example, a support. Such a support can be solid, ie it cannot be crossed in an axial direction parallel to that of the axis 23, ie it does not include any openings crossing it. Alternatively, such a support can be perforated, ie it comprises perforations which pass through it. In a particular execution of inertial element, the support may in particular have the shape of a disk. In a particular execution of inertial element, the support can act as a hub and thus be confused with the hub. Alternatively or additionally, the serge can act as a support or be combined with the support, thus forming a solid or perforated disc. Thus, the support, the hub and/or the rim can be made of the first material or comprise the first material. In particular, the hub, the support and the serge can be made in one piece. Alternatively again, the inertial element may comprise a disk with:
- le moyeu, - the hub,
- le support, et - the medium, and
- la serge venus de matière. - serge from matter.
Avantageusement, le premier matériau est : Advantageously, the first material is:
- du CuAI7Si2, ou - CuAl7Si2, or
- du CuNi15Sn8, ou - CuNi15Sn8, or
- du laiton sans plomb (notamment CuZn21 Si3P), ou - lead-free brass (notably CuZn21 Si3P), or
- du NiP, ou - NiP, or
- du titane ou de l’alliage de titane, ou - titanium or titanium alloy, or
- du Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox), ou - Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox), or
- de la céramique comme du ZrÛ2 ou du AI2O3, ou - ceramics such as ZrÛ2 or Al2O3, or
- du silicium, ou - silicon, or
- du rubis, ou - ruby, or
- du verre. - glass.
De préférence, la serge 1 1 a une forme continue (c’est-à-dire qu’il est possible de faire un tour complet de l’axe 23 en restant dans le matériau formant la serge), notamment une forme annulaire continue comme illustré aux figures 1 et 2. Avantageusement, la serge de forme continue, notamment de forme annulaire continue, est formée d’un seul matériau, de préférence d’un seul matériau conducteur comme un alliage métallique à haute résistivité électrique (par exemple une résistivité électrique supérieure à 20 pQxcm). En alternative, l’élément inertiel 1 , en particulier la serge 1 1 , peut comprendre plusieurs portions constituées de différents matériaux, notamment des matériaux semi-conducteurs ou isolants électriques. Chacun de ces matériaux ou certains de ces matériaux ou un de ces matériaux peuvent constituer le premier matériau. Les portions peuvent être des portions massives rapportées ou disposées sur une structure destinée à les supporter. Preferably, the serge 1 1 has a continuous shape (that is to say that it is possible to make a complete turn of the axis 23 while remaining in the material forming the serge), in particular a continuous annular shape like illustrated in Figures 1 and 2. Advantageously, the serge of continuous shape, in particular of continuous annular shape, is formed of a single material, of preference of a single conductive material such as a metal alloy with high electrical resistivity (for example an electrical resistivity greater than 20 pΩxcm). Alternatively, the inertial element 1, in particular the rim 11, may comprise several portions made of different materials, in particular semi-conductor or electrically insulating materials. Each of these materials or some of these materials or one of these materials can constitute the first material. The portions can be solid portions attached or placed on a structure intended to support them.
Alternativement, la serge 1 1 peut avoir une forme interrompue ou discontinue, notamment une forme annulaire interrompue ou discontinue. Alternatively, the serge 11 may have an interrupted or discontinuous shape, in particular an interrupted or discontinuous annular shape.
Avantageusement, l’élément inertiel est monobloc. Toutefois, en alternative, l’élément inertiel peut être constitué par l’assemblage de plusieurs éléments. Advantageously, the inertial element is in one piece. However, as an alternative, the inertial element can be formed by assembling several elements.
De préférence, le ressort-spiral 21 est réalisé en un matériau paramagnétique ou diamagnétique et ayant une résistivité électrique supérieure à 20 pQxcm. Alternativement ou complémentairement, le ressort-spiral 21 a une virole 22 et/ou une bride 25 réalisée en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en titane ou en alliage de titane, et ayant une résistivité électrique supérieure à 20 pQxcm. Preferably, the hairspring 21 is made of a paramagnetic or diamagnetic material and having an electrical resistivity greater than 20 pΩxcm. Alternatively or additionally, the spiral spring 21 has a ferrule 22 and/or a flange 25 made of a paramagnetic or diamagnetic material, in particular titanium or a titanium alloy, and having an electrical resistivity greater than 20 pΩxcm.
L’oscillateur 2 comprend encore l’axe d’élément inertiel 23. De préférence, l’axe d’élément inertiel 23 est réalisé en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en céramique, par exemple en zircone, ou en acier paramagnétique ou en acier paramagnétique durci en surface ou en acier paramagnétique revêtu. En alternative ou en complément, l’axe 23 d’élément inertiel est avantageusement dénué de collerette d’appui de l’élément inertiel 1 . Une telle collerette est habituellement prévue sur l’axe d’élément inertiel pour constituer une butée pour stopper l’élément inertiel relativement à l’axe lors de l’assemblage, en particulier lors du chassage, de l’élément inertiel sur l’axe. Oscillator 2 further comprises inertial element axis 23. Preferably, inertial element axis 23 is made of paramagnetic or diamagnetic material, in particular ceramic, for example zirconia, or paramagnetic steel or stainless steel. surface hardened paramagnetic or coated paramagnetic steel. Alternatively or in addition, the axis 23 of the inertial element is advantageously devoid of a support collar for the inertial element 1 . Such a collar is usually provided on the axis of the inertial element to constitute a stop to stop the inertial element relative to the axis during assembly, in particular during driving in, of the inertial element on the axis. .
L’oscillateur 2 comprend encore un plateau 24, en particulier un double- plateau 24, constitué de ou comprenant le premier matériau. Le plateau 24 est avantageusement rapporté sur l’axe 23 de l’élément inertiel, notamment par chassage. Oscillator 2 further comprises a platter 24, in particular a double platter 24, made of or comprising the first material. The plate 24 is advantageously attached to the axis 23 of the inertial element, in particular by driving.
En alternative à un oscillateur traditionnel décrit ci-dessus en référence à la figure 1 , l’oscillateur peut comprendre un élément inertiel monté sur une structure élastiquement déformable et permettant le pivotement de l’élément inertiel par rapport à un bâti par déformation élastique de la structure élastiquement déformable. As an alternative to a traditional oscillator described above with reference to FIG. 1, the oscillator may comprise an inertial element mounted on an elastically deformable structure and allowing the pivoting of the inertial element relative to a frame by elastic deformation of the elastically deformable structure.
Le système réglant 100 comprend, outre l’élément inertiel 1 décrit plus haut et/ou l’oscillateur 2 décrit plus haut, un système d’échappement 3 comprenant un ou plusieurs composants d’échappement 31 , 32, notamment une roue d’échappement 31 et une ancre 32. The regulating system 100 comprises, in addition to the inertial element 1 described above and/or the oscillator 2 described above, an escapement system 3 comprising one or more escapement components 31, 32, in particular an escapement wheel 31 and an anchor 32.
De préférence, la roue d’échappement 31 comprend une planche 312 et un axe 31 1 . L’axe 31 1 est logé, notamment chassé, dans la planche 312 et permet de pivoter la roue d’échappement 31 sur le bâti du mouvement horloger. L’axe 31 1 est avantageusement réalisé en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en céramique, par exemple en zircone, ou en acier paramagnétique ou en acier paramagnétique durci en surface ou en acier paramagnétique revêtu ou en Phynox. La planche 312 est avantageusement réalisée en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en CuAI7Si2 ou en CuNi15Sn8 ou en laiton sans plomb CuZn21 Si3P ou en NiP ou en Titane ou en alliage de Titane ou en Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox) ou en céramique comme le ZrC ou l’AhOs ou en silicium ou en rubis ou en verre. Preferably, the escape wheel 31 comprises a plate 312 and an axle 31 1 . The axis 31 1 is housed, in particular driven out, in the plate 312 and makes it possible to pivot the escapement wheel 31 on the frame of the watch movement. The shaft 31 1 is advantageously made of paramagnetic or diamagnetic material, in particular ceramic, for example zirconia, or paramagnetic steel or surface-hardened paramagnetic steel or paramagnetic steel coated or in Phynox. Plate 312 is advantageously made of paramagnetic or diamagnetic material, in particular CuAl7Si2 or CuNi15Sn8 or lead-free brass CuZn21 Si3P or NiP or titanium or titanium alloy or Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox) or ceramic such as ZrC or 'AhOs or silicon or ruby or glass.
De préférence, l’ancre 32 comprend une planche 322 et un axe 321 . L’axe 321 est logé, notamment chassé, dans la planche 322 et permet de pivoter l’ancre 32 sur le bâti du mouvement horloger. L’axe 321 est avantageusement réalisé en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en céramique, par exemple en zircone, ou en acier paramagnétique ou en acier paramagnétique durci en surface ou en acier paramagnétique revêtu ou en Phynox. La planche 322 est avantageusement réalisée en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en CuAI7Si2 ou en CuNil 5Sn8 ou en en laiton sans plomb CuZn21 Si3P ou en NiP ou en Titane ou en alliage de Titane ou en Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox) ou en céramique comme le ZrC ou l’AhOa ou en silicium ou en rubis ou en verre. Preferably, anchor 32 includes a board 322 and a pin 321. Pin 321 is housed, in particular driven out, in plate 322 and makes it possible to pivot anchor 32 on the frame of the watch movement. The pin 321 is advantageously made of paramagnetic or diamagnetic material, in particular ceramic, for example zirconia, or paramagnetic steel or surface-hardened paramagnetic steel or coated paramagnetic steel or Phynox. Plate 322 is advantageously made of paramagnetic or diamagnetic material, in particular CuAl7Si2 or CuNil 5Sn8 or lead-free brass CuZn21 Si3P or NiP or Titanium or Titanium alloy or Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox) or ceramic such as ZrC or AhOa or silicon or ruby or glass.
Les solutions décrites plus haut ont été comparées dans deux configurations. Une première configuration vise à obtenir de faibles marches résiduelles après exposition à des champs magnétiques intenses (2 T ou 20'000 G et plus). Cette première configuration consiste en un mouvement (spiral paramagnétique, balancier en CuBe, c’est-à-dire en alliage de cuivre-béryllium, notamment un alliage de cuivre-béryllium avec 2% de béryllium) dont les trois axes du système réglant (axe de balancier, tige d’ancre, pignon d’échappement) sont réalisés en matériaux paramagnétiques ou diamagnétiques, en l’occurrence respectivement en zircone, Phynox et Phynox. Pour une telle première configuration, il a été constaté que l’arrêt sous champ intervient typiquement avec un champ magnétique dont l’intensité vaut 20'000 G, ce qui est exceptionnel et nettement plus élevé que l’intensité de champ mentionnée dans les documents de l’état de l’art (notamment dans les documents CH716862 et EP2979139 et dans les normes, comme vu plus haut). Dans une deuxième configuration, l’utilisation d’un balancier en laiton sans plomb, par exemple de type CuZn21 Si3P (aussi appelé « Ecobrass >>, selon l’une des solutions décrites plus haut en remplacement d’un balancier en CuBe selon la première configuration), permet encore d’augmenter la valeur limite d’intensité de champ magnétique provoquant l’arrêt du mouvement de plus de 60% (à plus de 35'000 G), comme détaillé ci-dessous. Les études de la demanderesse tendent à montrer que cet effet inattendu s’explique par une diminution de la dissipation d’énergie par courants de Foucault induits par le déplacement du balancier dans le champ magnétique, le laiton sans plomb « Ecobrass >> montrant une résistivité électrique au moins deux fois plus élevée que celle du CuBe. L’utilisation d’un matériau à résistivité électrique encore plus élevée, comme le NiP, le Silicium, la céramique (zircone et autres), ou le verre devrait permettre d’atteindre des seuils d’arrêt sous champ encore plus importants. Cependant, le seuil d’arrêt sous champ magnétique n’évolue pas de façon linéaire avec la résistivité électrique. Le comportement va dépendre entre autre de la configuration (et notamment des matériaux utilisés pour les autres composants, et/ou de la présence éventuelle de composants propices à la génération de courants de Foucault sur le balancier, etc), et de la géométrie du balancier (serge continue ou non). De façon surprenante et inattendue, l’augmentation du seuil d’arrêt sous champ magnétique est très importante en augmentant la résistivité pour un matériau métallique. Une augmentation de plusieurs ordres de grandeurs de la résistivité (par l’utilisation de matériaux semi-conducteurs ou isolants notamment) va selon toute vraisemblance permettre d’augmenter encore le seuil d’arrêt sous champ, mais pas de façon proportionnelle. Des mesures de performances d’arrêt sous champ ont été réalisées en utilisant des mouvements munis de diverses variantes de composants au niveau de l’échappement et de l’oscillateur (axes, balancier), afin d’analyser notamment l’influence de l’utilisation d’un balancier en laiton sans plomb. The solutions described above were compared in two configurations. A first configuration aims to obtain small residual steps after exposure to intense magnetic fields (2 T or 20,000 G and more). This first configuration consists of a movement (paramagnetic hairspring, balance wheel in CuBe, i.e. in copper-beryllium alloy, in particular a copper-beryllium alloy with 2% beryllium) whose three axes of the regulating system ( balance shaft, anchor rod, escapement pinion) are made of paramagnetic or diamagnetic materials, in this case zirconia, Phynox and Phynox respectively. For such a first configuration, it has been found that the under-field shutdown typically occurs with a field magnetic field whose intensity is 20,000 G, which is exceptional and significantly higher than the field intensity mentioned in the documents of the state of the art (in particular in the documents CH716862 and EP2979139 and in the standards, as seen above). In a second configuration, the use of a lead-free brass balance, for example of the CuZn21 Si3P type (also called "Ecobrass", according to one of the solutions described above in replacement of a CuBe balance according to the first configuration), further increases the magnetic field intensity limit value causing the movement to stop by more than 60% (at more than 35,000 G), as detailed below. The applicant's studies tend to show that this unexpected effect is explained by a reduction in the dissipation of energy by eddy currents induced by the movement of the balance wheel in the magnetic field, the lead-free brass "Ecobrass" showing a resistivity electricity at least twice as high as that of CuBe. The use of a material with an even higher electrical resistivity, such as NiP, silicon, ceramic (zirconia and others), or glass should make it possible to reach even higher under-field stopping thresholds. However, the stopping threshold under magnetic field does not evolve linearly with electrical resistivity. The behavior will depend, among other things, on the configuration (and in particular on the materials used for the other components, and/or the possible presence of components conducive to the generation of eddy currents on the balance, etc.), and the geometry of the balance. (serge continues or not). Surprisingly and unexpectedly, the increase in the stopping threshold under magnetic field is very important in increasing the resistivity for a metallic material. An increase of several orders of magnitude in the resistivity (by the use of semiconductor or insulating materials in particular) will in all likelihood make it possible to further increase the shutdown threshold under field, but not proportionally. Measurements of stopping performance under field were carried out using movements equipped with various variants of components at the level of the escapement and the oscillator (axes, balance wheel), in order to analyze in particular the influence of the use of a lead-free brass pendulum.
Comme il a été constaté que la résistance à l’arrêt sous champ d’une première configuration de mouvement dotée d’axes « amagnétiques >>, notamment de la première configuration, dépasse 15'000 G, les mesures ont consisté à déterminer l’intensité d’arrêt sous champ effective à l’aide d’un électro-aimant supraconducteur permettant d’atteindre des intensités de champ magnétique de l’ordre de 10 T (100'000 G). As it has been observed that the resistance to stopping under the field of a first configuration of movement equipped with "amagnetic" axes, in particular of the first configuration, exceeds 15,000 G, the measurements consisted in determining the stopping intensity under effective field using a superconducting electromagnet making it possible to reach magnetic field intensities of the order of 10 T (100,000 G).
Configurations testées : Configurations tested:
Les essais portent sur deux configurations de mouvement, testées chacune sur trois pièces (mouvements avec cadran et aiguilles) (Tableau 1 ). Les mouvements des deux configurations comprennent un spiral paramagnétique en alliage NbZr, des planches d’ancre et de roue d’échappement en NiP paramagnétique, un plateau du balancier en laiton sans plomb « Ecobrass ». Ils comprennent également l’automate, l’entretoise et le cadran (avec base en laiton), et les aiguilles. The tests relate to two movement configurations, each tested on three parts (movements with dial and hands) (Table 1). The movements of the two configurations include a paramagnetic NbZr alloy hairspring, paramagnetic NiP pallets and escape wheel, and an “Ecobrass” lead-free brass balance plate. They also include the automaton, spacer and dial (with brass base), and hands.
Type Axe de Balancier Tige Pignon balancier d’ancre d’échappementType Balance Shaft Pinion Pinion escapement lever balance
Balancier CuBe Zircone Série (CuBe) Phynox Phynox Balance CuBe Zirconia Series (CuBe) Phynox Phynox
(première configuration) (first setup)
Balancier Ecobrass Zircone Laiton sans Phynox Phynox Balance Ecobrass Zirconia Brass without Phynox Phynox
(deuxième plomb configuration) « Ecobrass » Tableau 1 : Configurations testées (matériaux constituant différents composants). (second lead configuration) "Ecobrass" Table 1: Configurations tested (materials constituting different components).
À partir de la première configuration, il s’agit d’évaluer l’influence potentielle du remplacement d’un balancier en CuBe par un balancier en laiton sans plomb « Ecobrass ». From the first configuration, it is a question of evaluating the potential influence of replacing a CuBe balance with an “Ecobrass” lead-free brass balance.
Protocole : Protocol:
Les mesures ont été réalisées avec un électro-aimant supraconducteur du fabricant Oxford Instruments permettant d’appliquer un champ magnétique jusqu’à 12 T (120’000 G) avec une homogénéité du champ < ± 2%. La température de la zone de travail est de 20 ± 2 °C. The measurements were carried out with a superconducting electromagnet from the manufacturer Oxford Instruments allowing a magnetic field of up to 12 T (120,000 G) to be applied with field homogeneity < ± 2%. The temperature of the working area is 20 ± 2°C.
Les électro-aimants supraconducteurs permettant d’atteindre des intensités de champ supérieures à 15'000 G ont l’inconvénient de ne pas présenter d’accès visuel à l’échantillon. Superconducting electromagnets capable of reaching field strengths greater than 15,000 G have the disadvantage of not providing visual access to the sample.
La détection de l’arrêt sous champ a donc été effectuée par prises d’état à différents paliers d’intensité du champ : The detection of the stop under field was therefore carried out by taking status at different levels of intensity of the field:
- Avant exposition au champ magnétique, la pièce est remontée à un état d’armage optimal (0.5 tour) et une prise d’état initiale hO est effectuée (mise en marche du mouvement à OOhOO en parallèle d’un chronographe de référence H0). On considère l’état initial E0 = hO - H0 = 0. - Before exposure to the magnetic field, the part is wound to an optimal winding state (0.5 revolution) and an initial hO state is taken (starting of the movement at OOhOO in parallel with a reference chronograph H0) . We consider the initial state E0 = hO - H0 = 0.
- Après exposition à une intensité donnée du champ magnétique, en particulier au minimum après 20 minutes de fonctionnement sous champ, on procède à une deuxième prise d’état de la pièce h1 et du chronographe de référence H1 (placée hors du champ magnétique), l’état étant - After exposure to a given intensity of the magnetic field, in particular at least after 20 minutes of operation under the field, a second status check is carried out on the part h1 and the reference chronograph H1 (placed outside the magnetic field), the state being
E1 = h1 - H1. E1 = h1 - H1.
Le critère considéré de détection de l’arrêt se base sur l’état E1 : On considère qu’il n’y a pas d’arrêt sous champ si E1 > -2 min, en considérant ±1 minute d’incertitude sur chaque prise d’état liée aux manipulations et relevés, et en supposant qu’une forte dérive de marche sous champ n’a qu’un impact négligeable sur ces prises d’état (en considérant une marche sous champ de ±5'000 s/j, la dérive sur 30 minutes de mesure vaut environ 100 s). En pratique, il a été constaté que la signature d’un arrêt sous champ est claire et univoque. En effet, les différences d’état mesurées sont groupées en deux populations : The stoppage detection criterion considered is based on the E1 state: It is considered that there is no shutdown under field if E1 > -2 min, by considering ±1 minute of uncertainty on each status report related to manipulations and readings, and assuming that a strong drift walking under field has only a negligible impact on these status readings (considering walking under field of ±5,000 s/d, the drift over 30 minutes of measurement is around 100 s). In practice, it has been found that the signing of a judgment under scope is clear and unequivocal. Indeed, the measured state differences are grouped into two populations:
- l’une centrée autour de 0 (valeurs entre 0 et -2 min, moyenne et écart- type de -0.2±0.5 min sur 20 mesures) correspondant à une absence d’arrêt, et - one centered around 0 (values between 0 and -2 min, mean and standard deviation of -0.2±0.5 min over 20 measurements) corresponding to no shutdown, and
- l’autre centrée autour de -20 min (valeurs entre -19 et -31 minutes, moyenne et écart-type de -20.5±6.0 min sur 11 mesures) correspondant à un arrêt sous champ. - the other centered around -20 min (values between -19 and -31 minutes, mean and standard deviation of -20.5±6.0 min over 11 measurements) corresponding to an under-field stop.
Cette méthode implique de devoir procéder par expositions successives selon différents paliers à différentes intensités de champ. On applique un champ initial de 2 T (20'000 G), puis on augmente l’intensité par palier de 0.25 T ou de 0.5 T (2'500 G ou 5'000 G), avec une stabilisation au champ maximal de 3 minutes au moins. Les mesures sont réalisées simultanément sur plusieurs mouvements. This method involves having to proceed by successive exposures according to different levels at different field strengths. An initial field of 2 T (20,000 G) is applied, then the intensity is increased in steps of 0.25 T or 0.5 T (2,500 G or 5,000 G), with stabilization at the maximum field of 3 minutes at least. The measurements are carried out simultaneously on several movements.
Résultats : Results :
Première configuration avec balancier en CuBe : First configuration with CuBe balance:
La synthèse des mesures sur la première configuration montre de manière nette que l’arrêt sous champ intervient entre 2.25 T et 2.50 T (entre 22'500 G et 25'000 G). The summary of the measurements on the first configuration clearly shows that the shutdown under the field occurs between 2.25 T and 2.50 T (between 22,500 G and 25,000 G).
Deuxième configuration avec balancier en laiton sans plomb « Ecobrass >> : L’unique arrêt dans cette configuration a été constaté après exposition à 4 T. Le fait d’atteindre des performances entre 3.5 T et 4 T (35'000 G à 40'000 G) montre clairement que le balancier en laiton sans plomb « Ecobrass », en particulier le couple balancier-plateau en laiton sans plomb « Ecobrass >>, apporte un gain très significatif par rapport à la première configuration. Second configuration with “Ecobrass” lead-free brass pendulum: The only stoppage in this configuration was observed after exposure to 4 T. The fact of achieving performance between 3.5 T and 4 T (35,000 G to 40,000 G) clearly shows that the lead-free brass pendulum " Ecobrass”, in particular the lead-free brass “Ecobrass” balance-platform couple, brings a very significant gain compared to the first configuration.
On obtient donc un gain supplémentaire d’environ 60% d’intensité limite de champ magnétique avec un balancier en laiton sans plomb « Ecobrass >> lorsqu’on dispose des trois axes amagnétiques (axe de balancier, tige d’ancre, pignon d’échappement) dans cette configuration de test. We therefore obtain an additional gain of about 60% in magnetic field intensity limit with an "Ecobrass" lead-free brass balance when the three non-magnetic axes are available (balance pin, anchor rod, pinion exhaust) in this test configuration.
Lorsque seul l’axe de balancier est en zircone et que les deux autres axes sont en matériau standard (acier sans plomb Finemac), le remplacement du balancier en CuBe par un balancier en laiton sans plomb « Ecobrass >> permet de doubler l’intensité du champ magnétique d’arrêt du mouvement, à partir cependant d’une valeur d’intensité de champ magnétique inférieure à celle mesurée pour la première configuration du Tableau 1 décrite plus haut. On obtient donc un gain en arrêt sous champ magnétique d’environ un facteur deux dans ce cas. When only the balance pin is in zirconia and the other two pins are in standard material (Finemac lead-free steel), replacing the CuBe balance with a lead-free "Ecobrass" brass balance doubles the intensity of the magnetic field for stopping the movement, however from a value of magnetic field intensity lower than that measured for the first configuration of Table 1 described above. We therefore obtain a gain in stopping under magnetic field of approximately a factor of two in this case.
En ce qui concerne la marche résiduelle (variation de marche consécutive à l’application du champ magnétique), il a été mesuré une marche résiduelle d’environ 1 s/j (soit dans l’erreur de mesure) après exposition de la deuxième configuration à 100'000 G. Les performances sont là aussi excellentes. With regard to the residual rate (variation of rate following the application of the magnetic field), a residual rate of approximately 1 s/d (i.e. within the measurement error) was measured after exposure of the second configuration at 100,000 G. Performance here is also excellent.
Les résultats montrent qu’il est très avantageux de combiner l’utilisation de géométries favorables et de matériaux paramagnétiques ou diamagnétiques pour le spiral et pour les axes, notamment les axes du régulateur (balancier, ancre, roue d’échappement), avec un matériau particulier pour le balancier et son plateau. L’effet du changement du matériau du balancier est inattendu et surprenant. Une piste est donnée par le fait que le laiton sans plomb présente une résistivité plus élevée que le CuBe utilisé couramment pour les balanciers et plateaux. The results show that it is very advantageous to combine the use of favorable geometries and paramagnetic materials or diamagnetic for the hairspring and for the axes, in particular the axes of the regulator (balance wheel, lever, escapement wheel), with a special material for the balance wheel and its plate. The effect of changing the material of the balance wheel is unexpected and surprising. A clue is given by the fact that lead-free brass has a higher resistivity than the CuBe commonly used for balances and plates.
En effet, un composant conducteur en rotation dans un champ magnétique, comme un oscillateur balancier-spiral, est le siège de courants induits, appelés courants de Foucault. Indeed, a conductive component rotating in a magnetic field, such as a balance-spring oscillator, is the seat of induced currents, called eddy currents.
La puissance dissipée sous forme de courants de Foucault, par unité de volume, est donnée par l’expression où f est la fréquence de la sinusoïde de variation du champ magnétique et Bmax est l’amplitude du champ sinusoïdal, pe est la résistivité électrique du matériau, e l'épaisseur (mesurée perpendiculairement à B). Bmax est à considérer comme l’amplitude de la partie variable du champ, qui va générer un champ électrique. La puissance totale est P=pxV où V est le volume sujet aux courants de Foucault. The power dissipated as eddy currents, per unit volume, is given by the expression where f is the frequency of the sinusoid of variation of the magnetic field and Bmax is the amplitude of the sinusoidal field, p e is the electrical resistivity of the material, e the thickness (measured perpendicular to B). Bmax is to be considered as the amplitude of the variable part of the field, which will generate an electric field. The total power is P=pxV where V is the volume subject to eddy currents.
Une estimation indique que, pour un champ magnétique extérieur de 1 T appliqué sur une pièce d’horlogerie ayant un balancier avec une serge continue en CuBe (première configuration), les pertes par courants de Foucault au niveau d’un système réglant cadencé à 4 Hz sont supérieures à la moitié de la puissance disponible à la roue d’échappement. Pour des géométries d’oscillateurs complexes, seule l’analyse par éléments finis peut fournir des valeurs précises. Toutefois, cela ne change rien aux moyens nécessaires pour limiter au maximum les pertes dues aux courants de Foucault : l’équation ci-dessus suggère d’utiliser, pour la serge et si possible pour les bras du balancier et de même pour le plateau, un matériau paramagnétique ou diamagnétique avec une résistivité électrique la plus élevée possible - par exemple de la céramique, du verre (Zerodur) ou du silicium non-dopé. Les résultats obtenus montrent cependant, de façon surprenante, que l’utilisation d’un matériau conducteur mais plus résistif permet déjà d’obtenir un gain substantiel, en particulier pour une serge continue telle qu’illustrée aux figures 1 et 2. An estimate indicates that, for an external magnetic field of 1 T applied to a timepiece having a balance wheel with a continuous rim in CuBe (first configuration), the losses by eddy currents at the level of a regulating system clocked at 4 Hz are greater than half the power available at the escape wheel. For complex oscillator geometries, only finite element analysis can provide accurate values. However, this does not change the means necessary to minimize losses due to eddy currents: the equation above suggests using, for the rim and if possible for the arms of the balance wheel and likewise for the platter, a paramagnetic or diamagnetic material with the highest possible electrical resistivity - for example ceramic, glass (Zerodur) or non-doped silicon. The results obtained show, however, surprisingly, that the use of a conductive but more resistive material already makes it possible to obtain a substantial gain, in particular for a continuous serge as illustrated in FIGS. 1 and 2.
Choix des matériaux : Materials choice :
Comme mentionné ci-dessus, l’effet dissipatif lié à la génération de courants de Foucault est inversement proportionnel à la résistance électrique du composant et contribue à péjorer les performances du système réglant dans un champ magnétique. Il apparaît donc possible d’éliminer ou du moins de limiter cette perte par l’emploi d’un matériau à résistivité électrique élevée. As mentioned above, the dissipative effect linked to the generation of eddy currents is inversely proportional to the electrical resistance of the component and contributes to degrading the performance of the regulating system in a magnetic field. It therefore appears possible to eliminate or at least limit this loss by using a material with high electrical resistivity.
Le laiton sans plomb, comme par exemple l’alliage CuZn21 Si3P (aussi appelé « Ecobrass ») présente l’intérêt par rapport au cuivre-béryllium (CuBe) d’avoir une résistivité environ 2 à 3 fois plus élevée (Tableau 2) en gardant une masse volumique comparable (et donc une inertie de balancier comparable pour les mêmes dimensions de ce composant). Lead-free brass, such as the CuZn21 Si3P alloy (also called “Ecobrass”) has the advantage over copper-beryllium (CuBe) of having a resistivity approximately 2 to 3 times higher (Table 2) in keeping a comparable density (and therefore a comparable balance wheel inertia for the same dimensions of this component).
On peut donc s’attendre à ce que la perte énergétique subie par le système réglant sous un champ magnétique soit réduite d’un facteur 2 à 3 avec l’emploi de laiton sans plomb « Ecobrass >> par rapport au CuBe. Les résultats montrent que cet effet est vérifié pour ce qui concerne l’intensité d’arrêt sous champ en mouvement. Matériau État Masse volumique Résistivité électriqueIt can therefore be expected that the energy loss undergone by the regulating system under a magnetic field will be reduced by a factor of 2 to 3 with the use of lead-free brass "Ecobrass" compared to CuBe. The results show that this effect is verified for the stopping intensity under the moving field. Material State Density Electrical resistivity
[g xcm 3] p [pQxcm] [g xcm 3 ] p [pQxcm]
Tableau 2 : Comparaison des masses volumiques et des résistivités électriques de différents matériaux. Le Tableau 2 montre également l’intérêt de considérer d’autres matériaux conducteurs, voire des matériaux semi-conducteurs ou isolants pour réaliser au moins la serge du balancier ou de l’élément inertiel. On estime, en général, que les matériaux conducteurs montrent une résistivité électrique comprise entre 1 et 103 pQxcm, les matériaux semi-conducteurs entre 103 et 1013 pQxcm et les isolants au-dessus de 1013 pQxcm (facteur de conversion 1 Qxm = 108 pQxcm). Table 2: Comparison of densities and electrical resistivities of different materials. Table 2 also shows the benefit of considering other conductive materials, even semi-conductive or insulating materials to produce at least the rim of the balance or of the inertial element. It is generally estimated that conductive materials show an electrical resistivity between 1 and 10 3 pQxcm, semiconductor materials between 10 3 and 10 13 pQxcm and insulators above 10 13 pQxcm (conversion factor 1 Qxm = 10 8 pQxcm).
Dans les matériaux utilisés pour réaliser des composants horlogers du mouvement, le NiP électrodéposé, le Si et la zircone ZrO2 semblent ainsi particulièrement intéressants, notamment pour obtenir des performances encore supérieures à celles de composants en laiton sans plomb. Dans un tel cas, cependant, l’utilisation de matériaux métalliques à faible résistivité est à éviter, comme par exemple l’utilisation de segments en or déposés sur un composant en matériau semi-conducteur ou isolant pour en augmenter l’inertie. En effet, une telle utilisation nuit fortement aux performances sous champ magnétique de l’élément inertiel obtenu. In the materials used to make watch movement components, electrodeposited NiP, Si and zirconia ZrO2 thus seem particularly interesting, in particular for obtaining performance even higher than that of lead-free brass components. In such a case, however, the use of metallic materials with low resistivity is to be avoided, such as for example the use of gold segments deposited on a component made of semiconductor or insulating material to increase inertia. Indeed, such a use is highly detrimental to the performance under magnetic field of the inertial element obtained.
Il peut également être avantageux d’utiliser une serge avec une forme interrompue ou discontinue pour limiter la dissipation par courants de Foucault, ou d’utiliser une serge comprenant plusieurs portions constituées de matériaux différents ou comprenant des matériaux différents, notamment avec des matériaux semi-conducteurs ou isolants électriques intercalés entre des portions constituées de matériaux conducteurs. It may also be advantageous to use a serge with an interrupted or discontinuous shape to limit dissipation by eddy currents, or to use a serge comprising several portions made of different materials or comprising different materials, in particular with semi-solid materials. electrical conductors or insulators inserted between portions made of conductive materials.
Il peut par exemple être avantageux d’utiliser une serge de forme annulaire formée de portions ou segments dans le sens orthoradial constitués ou comprenant des matériaux différents. Alternativement, il peut être avantageux que la serge soit formée d’une succession de couches ou portions de matériaux différents (empilées selon une direction axiale parallèle à celle de l’axe 23 du balancier), par exemple une serge réalisée par croissances successives de couches de matériaux de différentes résistivités électriques, par exemple de couches alternatives de matériaux isolants et conducteurs. Alternativement, il peut être avantageux que la serge soit formée d’une succession de couches ou portions de matériaux différents empilées selon une direction radiale à l’axe 23 du balancier. Alternativement encore, il peut être avantageux que la serge soit formée d’un composite de différents matériaux, notamment des matériaux ayant différentes résistivités électriques, par exemple formée d’un composite avec une matrice en céramique isolante formant un réseau continu, dans laquelle on infiltre un matériau conducteur métallique ou avec une matrice en céramique isolante dans laquelle on disperse des particules métalliques. Les études et essais décrits précédemment ont notamment permis de mettre en évidence l’influence du matériau du balancier sur la tenue en arrêt sous champ magnétique de configurations avec axe de balancier en zircone, en lien avec ses propriétés électriques. L’utilisation d’un matériau à haute résistivité semble être clé pour obtenir des valeurs d’arrêt sous champ très élevées, et donc des performances encore accrues de résistance aux champs magnétiques. It may for example be advantageous to use an annular rim formed of portions or segments in the orthoradial direction consisting of or comprising different materials. Alternatively, it may be advantageous for the serge to be formed from a succession of layers or portions of different materials (stacked in an axial direction parallel to that of the axis 23 of the balance), for example a serge produced by successive growths of layers materials of different electrical resistivities, for example alternating layers of insulating and conducting materials. Alternatively, it may be advantageous for the serge to be formed from a succession of layers or portions of different materials stacked in a direction radial to the axis 23 of the balance. Alternatively again, it may be advantageous for the serge to be formed from a composite of different materials, in particular materials having different electrical resistivities, for example formed from a composite with an insulating ceramic matrix forming a continuous network, in which is infiltrated a metallic conductive material or with an insulating ceramic matrix in which metallic particles are dispersed. The studies and tests described above have in particular made it possible to highlight the influence of the material of the balance on the stopping behavior under a magnetic field of configurations with a zirconia balance pin, in connection with its electrical properties. The use of a high resistivity material seems to be key to obtain very high field arrest values, and therefore even increased performance in terms of resistance to magnetic fields.
La modification du matériau d’un balancier avec serge continue au laiton sans plomb « Ecobrass », qui montre une résistivité doublée, voire triplée, (22 pQ-cm) par rapport au CuBe (6-8 pQ-cm), permet ainsi un gain très significatif de 60%, respectivement de 100%, selon les deux variantes testées. La valeur d’arrêt sous champ obtenue sur un calibre de série modifié (comprenant les trois axes du régulateur en matériau amagnétique -paramagnétique ou diamagnétique-, un balancier avec serge continue et un plateau en laiton sans plomb « Ecobrass >>) est supérieure à 35'000 G, ce qui est absolument remarquable. De plus, l’utilisation d’un balancier monométallique muni d’une serge ou d’une jante annulaire continue, réalisée d’un seul tenant et dans le même matériau, comme illustré en figures 1 et 2, permet de tirer parti des moyens de fabrication, d’équilibrage et d’assemblage usuels, sans avoir à gérer l’usinage ou l’équilibrage complexe lié à un balancier à serge discontinue ou à serge coupée ou à serge bi-métallique. Le choix d’un matériau métallique à plus haute résistivité électrique, notamment d’une résistivité supérieure à 20 pQxcm, notamment en laiton sans plomb, par exemple en laiton sans plomb CuZn21 Si3P, pour un balancier monométallique à serge continue permet de façon surprenante d’améliorer très significativement le comportement du mouvement horloger sous champ magnétique, par la diminution des courants de Foucault. La modification du matériau de la serge vers un matériau encore moins conducteur (plus résistif), comme le NiP, le silicium, la céramique, ou le verre, est envisagé pour obtenir des pièces d’horlogerie insensibles à de très hautes intensités de champs magnétiques du point de vue de l’arrêt sous champ. The modification of the material of a balance wheel with continuous serge to "Ecobrass" lead-free brass, which shows a doubled, or even tripled, resistivity (22 pQ-cm) compared to CuBe (6-8 pQ-cm), thus allows a very significant gain of 60%, respectively 100%, according to the two variants tested. The stopping value under field obtained on a modified series caliber (comprising the three axes of the regulator in non-magnetic material -paramagnetic or diamagnetic-, a balance wheel with continuous edge and a plate in lead-free "Ecobrass" brass) is greater than 35,000 G, which is absolutely remarkable. In addition, the use of a monometallic balance provided with a serge or a continuous annular rim, made in one piece and in the same material, as illustrated in Figures 1 and 2, makes it possible to take advantage of the means manufacturing, balancing and assembly, without having to manage the machining or the complex balancing associated with a pendulum with discontinuous serge or with cut serge or with bi-metallic serge. The choice of a metallic material with higher electrical resistivity, in particular with a resistivity greater than 20 pQxcm, in particular in lead-free brass, for example in lead-free brass CuZn21 Si3P, for a monometallic balance wheel with continuous serge makes it surprisingly possible to significantly improve the behavior of the watch movement under a magnetic field, by reducing eddy currents. The modification of the material of the serge towards an even less conductive material (more resistive), such as NiP, silicon, ceramics, or glass, is envisaged to obtain timepieces insensitive to very high intensities of magnetic fields. from the point of view of the stop under field.
De préférence, en conséquence des solutions décrites plus haut, selon l’invention, l’oscillateur 2 comprend des composants agencés et/ou configurés de sorte que l’oscillateur et/ou le mouvement et/ou la pièce d’horlogerie présente une valeur d’intensité de champ magnétique d’arrêt supérieure ou égale à 20'000 G ou supérieure ou égale à 35'000 G. Preferably, as a result of the solutions described above, according to the invention, the oscillator 2 comprises components arranged and/or configured so that the oscillator and/or the movement and/or the timepiece has a value stopping magnetic field intensity greater than or equal to 20,000 G or greater than or equal to 35,000 G.
De même, de préférence, selon l’invention, le système réglant 100 comprend des composants agencés et/ou configurés de sorte que le système réglant et/ou le mouvement et/ou la pièce d’horlogerie présente une valeur d’intensité de champ magnétique d’arrêt supérieure ou égale à 20'000 G ou supérieure ou égale à 35'000 G. Likewise, preferably, according to the invention, the regulating system 100 comprises components arranged and/or configured so that the regulating system and/or the movement and/or the timepiece has a field intensity value magnetic stop greater than or equal to 20,000 G or greater than or equal to 35,000 G.
De même, de préférence, selon l’invention, le mouvement 200 comprend des composants agencés et/ou configurés de sorte que le mouvement présente une valeur d’intensité de champ magnétique d’arrêt supérieure ou égale à 20'000 G ou supérieure ou égale à 35'000 G. Likewise, preferably, according to the invention, the movement 200 comprises components arranged and/or configured so that the movement has a stopping magnetic field intensity value greater than or equal to 20,000 G or greater than or equal to 35,000 G.
De même, de préférence, selon l’invention, la pièce d’horlogerie 300 comprend des composants agencés et/ou configurés de sorte que la pièce d’horlogerie présente une valeur d’intensité de champ magnétique d’arrêt supérieure ou égale à 20'000 G ou supérieure ou égale à 35'000 G. Avantageusement, la pièce d’horlogerie ne comprend pas d’écran magnétique (notamment en mumétal, en permalloy ou en fer doux) enfermant le mouvement. Cette valeur d’intensité de champ magnétique d’arrêt est définie selon le critère de détection d’arrêt associé au protocole décrit plus haut. Ce protocole est toutefois appliqué (avec les adaptations nécessaires) soit à l’oscillateur seul, soit au système réglant seul, soit au mouvement horloger seul, soit à la pièce d’horlogerie. Likewise, preferably, according to the invention, the timepiece 300 comprises components arranged and/or configured so that the timepiece has a stopping magnetic field intensity value greater than or equal to 20 '000 G or greater than or equal to 35'000 G. Advantageously, the timepiece does not include a magnetic screen (in particular made of mumetal, permalloy or soft iron) enclosing the movement. This stopping magnetic field intensity value is defined according to the stopping detection criterion associated with the protocol described above. This protocol is however applied (with the necessary adaptations) either to the oscillator alone, or to the regulating system alone, or to the watch movement alone, or to the timepiece.
Ainsi, les éléments inertiels, les oscillateurs ou les systèmes réglants décrits précédemment peuvent être utilisés de manière dans un mouvement horloger ou dans une pièce d’horlogerie afin d’augmenter :Thus, the inertial elements, oscillators or regulating systems described above can be used in a watch movement or in a timepiece in order to increase:
- sa résistance aux champs magnétiques, et/ou - its resistance to magnetic fields, and/or
- sa valeur d’intensité de champ magnétique d’arrêt. - its stopping magnetic field intensity value.
Quel que soit le mode de réalisation ou la variante, la serge peut présenter la même géométrie ou sensiblement la même géométrie de section droite (selon un plan passant par l’axe de pivotement du balancier) quel que soit le lieu considéré de la serge. Par exemple, la serge peut seulement présenter des variations de cette section au niveau de moyens de réglage du balourd et/ou de l’inertie, comme : Whatever the embodiment or the variant, the rim can have the same geometry or substantially the same cross-sectional geometry (along a plane passing through the pivot axis of the balance wheel) regardless of where the rim is considered. For example, the serge can only present variations of this section at the level of means of adjusting the unbalance and/or the inertia, such as:
- des trous taraudés s’étendant radialement (relativement à l’axe du balancier) au travers de la serge et destinés à recevoir des vis de réglage, et/ou - tapped holes extending radially (relative to the axis of the balance wheel) through the rim and intended to receive adjustment screws, and/or
- des goujons fixés à la serge, s’étendant radialement (relativement à l’axe du balancier) et destinés à recevoir des écrous de réglage. - studs fixed to the serge, extending radially (relative to the axis of the balance wheel) and intended to receive adjustment nuts.
Alternativement, la serge peut ne pas présenter de moyen de réglage du balourd et/ou de l’inertie et présenter la même géométrie ou sensiblement la même géométrie de section droite quel que soit le lieu considéré de la serge. Quel que soit le mode de réalisation ou la variante, la serge peut être contenue entre : Alternatively, the rim may not have means for adjusting the unbalance and/or the inertia and have the same geometry or substantially the same cross-sectional geometry regardless of where the rim is considered. Whatever the embodiment or the variant, the serge can be contained between:
- un premier cylindre de plus petit rayon R contenant tout le balancier, et- a first cylinder of smaller radius R containing the entire balance wheel, and
- un deuxième cylindre (coaxial au premier cylindre) et présentant un rayon supérieur à 0.9 xR. - a second cylinder (coaxial with the first cylinder) and having a radius greater than 0.9 xR.
Notamment, la partie annulaire de la serge, à l’exclusion des variations de section au niveau de moyens de réglage du balourd et/ou de l’inertie comme des décrochements ou des goujons ou des plots, peut être contenue entre : In particular, the annular part of the serge, excluding variations in section at the level of unbalance and/or inertia adjustment means such as recesses or studs or studs, can be contained between:
- un premier cylindre de plus petit rayon R contenant tout le balancier, et- a first cylinder of smaller radius R containing the entire balance wheel, and
- un deuxième cylindre (coaxial au premier cylindre) et présentant un rayon supérieur à 0.9 xR. - a second cylinder (coaxial with the first cylinder) and having a radius greater than 0.9 xR.
Quel que soit le mode de réalisation ou la variante, la serge peut constituer au moins 85 % du moment d’inertie du balancier autour de son axe de pivotement. Whatever the embodiment or the variant, the rim can constitute at least 85% of the moment of inertia of the balance around its pivot axis.
Notamment, la partie annulaire de la serge, à l’exclusion des variations de section au niveau de moyens de réglage du balourd et/ou de l’inertie comme des décrochements ou des goujons ou des plots et à l’exclusion des moyens de réglage du balourd et/ou de l’inertie, peut constituer au moins 85 % du moment d’inertie du balancier autour de son axe de pivotement. In particular, the annular part of the serge, excluding variations in section at the level of means for adjusting the unbalance and/or inertia such as recesses or studs or studs and excluding the adjustment means unbalance and/or inertia, can constitute at least 85% of the moment of inertia of the balance around its pivot axis.
Quel que soit le mode de réalisation ou la variante, le balancier a de préférence une structure comprenant exclusivement : Whatever the embodiment or variant, the balance wheel preferably has a structure comprising exclusively:
- une serge, et - a serge, and
- un moyeu, et - a hub, and
- des bras de liaison mécanique de la serge au moyeu, et - éventuellement, des moyens de réglage du balourd et/ou de l’inertie du balancier. - mechanical connecting arms from the serge to the hub, and - Possibly, means for adjusting the unbalance and/or the inertia of the balance.

Claims

24 Revendications : 24 Claims:
1. Élément inertiel (1 ), notamment balancier (1 ), pour mouvement horloger (200), l’élément inertiel comprenant une serge (1 1 ) constituée de ou comprenant un premier matériau : 1. Inertial element (1), in particular balance wheel (1), for watch movement (200), the inertial element comprising a rim (1 1) made of or comprising a first material:
- paramagnétique ou diamagnétique, et - paramagnetic or diamagnetic, and
- ayant une résistivité électrique supérieure à 15 pQxcm, préférablement supérieure à 20 pQxcm. - having an electrical resistivity greater than 15 pQxcm, preferably greater than 20 pQxcm.
2. Élément inertiel (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le premier matériau est un matériau métallique et a une résistivité électrique inférieure à 100 pQxcm ou inférieure à 200 pQxcm ou inférieure à 1000 pQxcm. 2. Inertial element (1) according to claim 1, characterized in that the first material is a metallic material and has an electrical resistivity of less than 100 pQxcm or less than 200 pQxcm or less than 1000 pQxcm.
3. Élément inertiel (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le premier matériau est : 3. Inertial element (1) according to claim 1, characterized in that the first material is:
- un matériau conducteur ayant une résistivité électrique comprise entre 100 pQxcm et 103 pQxcm, ou - a conductive material having an electrical resistivity of between 100 pQxcm and 10 3 pQxcm, or
- un matériau semi-conducteur ayant une résistivité électrique comprise entre 103 pQxcm et 1013 pQxcm, ou - a semiconductor material having an electrical resistivity between 10 3 pQxcm and 10 13 pQxcm, or
- un matériau isolant ayant une résistivité électrique supérieure à 1013 pQxcm. - an insulating material having an electrical resistivity greater than 10 13 pQxcm.
4. Élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’élément inertiel (1 ) comprend des bras (13) ou un support relié(s) à la serge, les bras ou le support étant constitué(s) de ou comprenant le premier matériau. 4. Inertial element (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inertial element (1) comprises arms (13) or a support connected to the rim, the arms or the support being made of or comprising the first material.
5. Élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’élément inertiel (1 ) comprend un moyeu (12) relié à des bras (13) ou à un support, le moyeu étant constitué de ou comprenant le premier matériau. Élément inertiel (1 ) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’élément inertiel (1 ) comprend un moyeu (12) relié aux bras ou au support, le moyeu étant constitué de ou comprenant le premier matériau. Élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier matériau est : 5. Inertial element (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inertial element (1) comprises a hub (12) connected to arm (13) or to a support, the hub being made of or comprising the first material. Inertial element (1) according to Claim 4, characterized in that the inertial element (1) comprises a hub (12) connected to the arms or to the support, the hub being made of or comprising the first material. Inertial element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first material is:
- du CuAI7Si2, ou - CuAl7Si2, or
- du CuNi15Sn8, ou - CuNi15Sn8, or
- du laiton sans plomb (notamment CuZn21 Si3P), ou - lead-free brass (notably CuZn21 Si3P), or
- du NiP, ou - NiP, or
- du Titane ou de l’alliage de Titane, ou - titanium or titanium alloy, or
- du Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox), ou - Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox), or
- de la céramique comme du ZrÛ2 ou du AI2O3, ou - ceramics such as ZrÛ2 or Al2O3, or
- du silicium, ou - silicon, or
- du rubis, ou - ruby, or
- du verre. Élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la serge (1 1 ) a une forme continue, notamment une forme annulaire continue. Élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément inertiel (1 ), en particulier la serge (1 1 ), comprend plusieurs portions constituées avec des matériaux différents, notamment des matériaux semi-conducteurs ou isolants électriques. 0. Élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément inertiel est monobloc ou résulte d’un assemblage d’éléments constitutifs. 1. Oscillateur (2) comprenant un élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications 1 à 10 et/ou : - glass. Inertial element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the rim (1 1) has a continuous shape, in particular a continuous annular shape. Inertial element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the inertial element (1), in particular the rim (1 1 ), comprises several portions made of different materials, in particular semiconductor materials or electrical insulators. 0. Inertial element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the inertial element is in one piece or results from an assembly of constituent elements. 1. Oscillator (2) comprising an inertial element (1) according to one of claims 1 to 10 and / or:
- un ressort-spiral (21 ) paramagnétique ou diamagnétique réalisé en un matériau ayant une résistivité électrique supérieure à 20 pQxcm, et/ou - a paramagnetic or diamagnetic spiral spring (21) made of a material having an electrical resistivity greater than 20 pQxcm, and/or
- un ressort-spiral (21 ) ayant une virole (22) et/ou une bride (25) paramagnétique ou diamagnétique réalisée en un matériau ayant une résistivité électrique supérieure à 20 pQxcm, et/ou - a spiral spring (21) having a ferrule (22) and/or a paramagnetic or diamagnetic flange (25) made of a material having an electrical resistivity greater than 20 pQxcm, and/or
- un axe d’élément inertiel (23) en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en céramique, par exemple en zircone, ou en acier paramagnétique ou en acier paramagnétique durci en surface ou en acier paramagnétique revêtu, et/ou - an inertial element shaft (23) made of paramagnetic or diamagnetic material, in particular ceramic, for example zirconia, or paramagnetic steel or surface-hardened paramagnetic steel or coated paramagnetic steel, and/or
- un axe d’élément inertiel (23) dénué de collerette d’appui de l’élément inertiel (1 ), et/ou - an inertial element axis (23) devoid of a support collar for the inertial element (1), and/or
- un plateau (24), en particulier un double-plateau (24), constitué de ou comprenant le premier matériau. 2. Système réglant (100) comprenant : - a plate (24), in particular a double plate (24), made of or comprising the first material. 2. Regulating system (100) comprising:
- un élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications 1 à 10 et/ou un oscillateur (2) selon la revendication 1 1 , et - an inertial element (1) according to one of claims 1 to 10 and/or an oscillator (2) according to claim 1 1 , and
- un système d’échappement (3) comprenant au moins un composant d’échappement (31 , 32) comprenant : - an exhaust system (3) comprising at least one exhaust component (31, 32) comprising:
- un axe (31 1 , 321 ) en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en céramique, par exemple en zircone, ou en acier paramagnétique ou en acier paramagnétique durci en surface ou en 27 acier paramagnétique revêtu, et/ou - a pin (31 1 , 321 ) made of paramagnetic or diamagnetic material, in particular ceramic, for example zirconia, or paramagnetic steel or paramagnetic steel hardened on the surface or in 27 coated paramagnetic steel, and/or
- une planche (312, 322) en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en CuAI7Si2 ou en CuNi15Sn8 ou en laiton sans plomb (notamment CuZn21 Si3P) ou en NiP ou en Titane ou en alliage de Titane ou en Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox) ou en céramique comme le ZrO2 ou l’AhOs ou en silicium ou en verre ou en rubis. Système réglant (100) comprenant : - a plate (312, 322) in paramagnetic or diamagnetic material, in particular in CuAl7Si2 or in CuNi15Sn8 or in lead-free brass (in particular CuZn21 Si3P) or in NiP or in Titanium or in Titanium alloy or in Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox) or in ceramic like ZrO2 or AhOs or silicon or glass or ruby. Regulating system (100) comprising:
- un élément inertiel (1 ) et/ou un oscillateur (2), et - an inertial element (1) and/or an oscillator (2), and
- un système d’échappement (3) comprenant au moins un composant d’échappement (31 , 32) comprenant : - an exhaust system (3) comprising at least one exhaust component (31, 32) comprising:
- un axe (31 1 , 321 ) en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en céramique, par exemple en zircone, ou en acier paramagnétique ou en acier paramagnétique durci en surface ou en acier paramagnétique revêtu, et/ou - a pin (31 1 , 321 ) made of paramagnetic or diamagnetic material, in particular ceramic, for example zirconia, or paramagnetic steel or surface-hardened paramagnetic steel or coated paramagnetic steel, and/or
- une planche (312, 322) en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en CuAI7Si2 ou en CuNi15Sn8 ou en laiton sans plomb (notamment CuZn21 Si3P) ou en NiP ou en Titane ou en alliage de Titane ou en Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox) ou en céramique comme le ZrO2 ou l’AhOs ou en silicium ou en verre ou en rubis. Utilisation d’un élément inertiel selon l’une des revendications 1 à 10 ou d’un oscillateur (2) selon la revendication 11 ou d’un système réglant (100) selon l’une des revendications 12 et 13 dans un mouvement horloger (200) ou dans une pièce d’horlogerie (300) afin d’augmenter : - a plate (312, 322) in paramagnetic or diamagnetic material, in particular in CuAl7Si2 or in CuNi15Sn8 or in lead-free brass (in particular CuZn21 Si3P) or in NiP or in Titanium or in Titanium alloy or in Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox) or in ceramic like ZrO2 or AhOs or silicon or glass or ruby. Use of an inertial element according to one of Claims 1 to 10 or of an oscillator (2) according to Claim 11 or of a regulating system (100) according to one of Claims 12 and 13 in a watch movement ( 200) or in a timepiece (300) in order to increase:
- sa résistance aux champs magnétiques, et/ou - its resistance to magnetic fields, and/or
- sa valeur d’intensité de champ magnétique d’arrêt. 28 Mouvement horloger (200), comprenant : - its stopping magnetic field intensity value. 28 Watch movement (200), including:
- un élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications 1 à 10, et/ou- an inertial element (1) according to one of claims 1 to 10, and/or
- un oscillateur (2) selon la revendication 1 1 , et/ou - an oscillator (2) according to claim 11, and/or
- un système réglant (100) selon la revendication 12 ou 13. Mouvement horloger (200), comprenant : - a regulating system (100) according to claim 12 or 13. Watch movement (200), comprising:
- un élément inertiel (1 ), et/ou - an inertial element (1), and/or
- un oscillateur (2), et/ou - an oscillator (2), and/or
- un système réglant (100), les composants du mouvement horloger et/ou de l’élément inertiel et/ou de l’oscillateur et/ou du système réglant étant agencés et/ou configurés de sorte que le mouvement présente une valeur d’intensité de champ magnétique d’arrêt supérieure ou égale à 20'000 G ou supérieure ou égale à 35'000 G. Pièce d’horlogerie (300), notamment montre-bracelet (300), comprenant un mouvement horloger (200) selon la revendication 15 ou 16 et/ou un système réglant (100) selon la revendication 12 ou 13 et/ou un oscillateur (2) selon la revendication 11 et/ou un élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications 1 à 10. Pièce d’horlogerie (300), notamment montre-bracelet (300), comprenant : - a regulating system (100), the components of the watch movement and/or of the inertial element and/or of the oscillator and/or of the regulating system being arranged and/or configured so that the movement has a value of stopping magnetic field intensity greater than or equal to 20,000 G or greater than or equal to 35,000 G. Timepiece (300), in particular wristwatch (300), comprising a timepiece movement (200) according to the claim 15 or 16 and/or a regulating system (100) according to claim 12 or 13 and/or an oscillator (2) according to claim 11 and/or an inertial element (1) according to one of claims 1 to 10. Timepiece (300), in particular wristwatch (300), comprising:
- un élément inertiel (1 ), et/ou - an inertial element (1), and/or
- un oscillateur (2), et/ou - an oscillator (2), and/or
- un système réglant (100), et/ou - a regulating system (100), and/or
- un mouvement horloger (200), les composants de la pièce d’horlogerie et/ou du mouvement horloger et/ou de l’élément inertiel et/ou de l’oscillateur et/ou du 29 système réglant étant agencés et/ou configurés de sorte que la pièce d’horlogerie présente une valeur d’intensité de champ magnétique d’arrêt supérieure ou égale à 20'000 G ou supérieure ou égale à 35'000 G. - a timepiece movement (200), the components of the timepiece and/or of the timepiece movement and/or of the inertial element and/or of the oscillator and/or of the 29 regulating system being arranged and/or configured so that the timepiece has a stopping magnetic field intensity value greater than or equal to 20,000 G or greater than or equal to 35,000 G.
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