FR91951E - - Google Patents

Description

RÉPUBLIQUE FRANÇAISE

MINISTÈRE DE L'INDUSTRIE

SERVICE de la PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE

4e ADDITION

AU BREVET D'INVENTION

N° 1.154.153

P. y. n° 8.364 Classification internationale :

No 91.951 G 04 c 3/00

Système magnéto-électrique à répulsion pour entretien d'un mouvement d'horlogerie sur source de courant continu ou alternatif.

M. Serge HELD résidant en France (Seine).

(Brevet principal pris le 4 juin 1956.)

Demandée le 21 mars 1961, à 11k 10m, à Paris.

Délivrée par arrêté du 29 juillet 1968.

(Bulletin officiel de la Propriété industrielle, n° 36 du 6 septembre 1968.)

(Certificat d'addition dont la délivrance a été ajournée en exécution de Varticle 11, § 7, de la loi du 5 juillet 1844 modifiée par la loi du 7 avril 1902.)

lre addition n° 91.751 2e addition n° 91.752 3e addition n° 91.753

La présente quatrième édition concerne des modalités constructives, perfectionnements et variantes de détail au brevet n° 1.154.153 intitulé : « système magnéto-électrique à répulsion pour entretien d'un mouvement d'horlogerie sur source de courant continu ou alternatif ».

Ces perfectionnements ont pour but principalement d'améliorer les conditions de fonctionnement au point de vue de la consommation et du rendement, de rendre l'amplitude des oscillations pratiquement indépendante des variations de tension de la source d'alimentation, accumulateur ou pile électro-chimique, de remplacer éventuellement les éléments matériels, conducteurs de fermeture et rupture de courant d'alimentation par un amplificateur miniature, par exemple un transistor, avec aimant de déblocage, agencé pour ne pas influencer les éléments ferro-dynamiques du moteur d'entretien et afin de permettre l'utilisation du moteur oscillant dans un boîtier de forme très plate, par exemple celui d'une montre bracelet.

La figure 1 (vue de face) et figure 2 (coupe par l'axe de pivotement) représentent une modification constructive du moteur à bobine centrale co-axiale à l'axe de pivotement, comme décrit principalement dans la troisième addition au brevet n° 1.154.153.

Les figures de 3 à 8fc, de même que les figures 12 et 13 concernent les moyens et agencements électro-magnétiques destinés à rendre l'amplitude des oscillations indépendante des variations de tension.

La figure 9a (coupe par l'axe) et figure 9& (perspective) représentent une variante de forme où

8 21061» 7

l'équipage mobile (armature) est tout entier dans un plan.

La figure 10 est une variante du stator électromagnétique décrit dans la troisième addition.

Les figures 11„ et 11*, dérivent de la figure 10, avec équipage mobile à double palette dans un plan selon figure 9a-9b.

La figure 14a représente, vue de côté, l'ensemble du moteur et du mouvement d'horlogerie à bobine centrale co-axiale à l'axe de pivotement, avec quatre palettes magnétiques fixes et quatre palettes mobiles, les surfaces actives des palettes étant orientées en direction des génératrices des spires extérieures de la bobine cylindrique d'excitation.

La figure 146 est une vue en bout de la figure 14a, la forme constructive de ces figures, décrites dans la troisième addition étant préférentielle.

Les figures 15, 16a et 16b sont des variantes de forme des palettes des figures lla-116.

Les figures 17a à 17c? représentent une modalité où l'équipage mobile est placé tout entier à l'intérieur de la bobine d'excitation co-axiale à l'axe et munie de pièces magnétiques polaires intérieures au lieu d'être extérieures.

La figure 18 est une première réalisation de montage d'un « transistor » avec le moteur tel que décrit.

Les figures de 19a à 25c représentent schéma-tiquement un mode nouveau à aimant mobile de déblocage d'un transistor avec circuit magnétique de fermeture de flux de l'aimant et perfectionnement de détails qui seront expliqués dans la description.

Sur toutes les figures, M désigne l'enroulement d'excitation du circuit ferro-magnétique du

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moteur, m une petite bobine pour induction locale ■ sans entrefer d'une portion de ce circuit ferromagnétique, F les éléments magnétiques statori-ques, P les éléments magnétiques de l'équipage oscillant lié au spiral constituant le balancier de la montre, A désigne un petit aimant, me l'enroulement induit par l'aimant, ces lettres étant affectées de différents indices dans le cas où les mêmes pièces présentent des modifications de forme ou sont multiples.

Sur la figure 1, F'j et F"j représentent les palettes fixes attenantes à un pôle de la bobine M par les pièces qi, l'autre pôle magnétisant la double palette Pî-P'î attenante à une tigelle z traversant le centre de la bobine, comme on le voit sur la coupe suivant l'axe de la figure 2. Cet agencement constructif est dans son principe identique à celui décrit pour les figures de 10a à 10g de la troisième addition, mais le repliement des palettes fixes dans un plan perpendiculaire à l'axe de pivotement permet d'utiliser une armature mobile contenue dans un plan perpendiculaire à l'axe de pivotement. L'âme magnétique z, outre la conduite du flux, permet par son extrémité opposée à l'armature, d'obtenir s'il y a dépassement (fig. 2) une attraction axiale compensatrice de l'attraction axiale s'exerçant sur les palettes, comme expliqué dans la troisième addition, ce qui soulage les pivots.

La figure 3 représente un premier mode de saturation locale du circuit magnétique, statorique avec une ou deux petites bobines auxiliaires soit 77i-7»' en série avec la bobine d'excitation M ou en dérivation sur la même source d'alimentation bj et 62 représentant partiellement les bras magnétiques polaires statoriques. Les pièces magnétiques du moteur oscillant d'entretien culasse et armature sont en alliage très perméable pour des champs faibles tel que le mumétal, la caractéristique magnétique de l'induction présentant une courbure accentuée à partir d'une certaine valeur du champ magnétisant facilement atteinte par un nombre d'ampères-tours très faible d'une petite bobine auxiliaire, si le circuit magnétique de cette bobine ne présente pas d'entrefer appréciable. Cette propriété est connue en soi, mais la difficulté d'ordre pratique est de bobiner un enroulement sur un circuit métallique entièrement fermé (comme utilisé dans les selfs-inductances saturables dites cc transducteurs »), la question du faible prix de revient pour une montre électrique, principalement montre d'auto ne permettra pas de manipulations minutieuses.

Les bobines m et m' sont introduites dans deux fentes des bras bi-lb par une entaille A qu'on ferme par une rondelle magnétique d appliquée fortement par un écrou e vissée sur le bout d'axe fileté qui prolonge l'âme a de la bobine M. Le contact intime entre la rondelle d et la partie circulaire 7, du fait de leur élasticité, donne un joint magnétique de réluctance pratiquement négligeable.

En variante (fig. 4) la galette de fil m est introduite dans une fente A de forme rectangulaire. On peut supprimer le trou d'air central de la bobine avec un rivet magnétique S (fig. 5) qui sera de préférence en mumétal. La figure 6 est une vue de face en plan de la figure 5. De petites fentes d pratiquées dans le bras q permettent de régler facilement la valeur critique de l'induction de saturation dans les parties de circulation locale du flux de la bobine m, de sorte qu'à partir d'un certain seuil de la tension de la source d'alimentation, le couple moteur n'est plus proportionnel au carré de la tension et se stabilise. L'âme a de la bobine principale motrice M peut être pleine ou tubulaire T. Dans ce dernier cas, le tube T peut être constitué en alliage saturable pour des champs très faibles et de préférence fendu, pour obtenir un serrage élastique sur les génératrices. L'enroulement m est bobiné sur une tigelle yo, entre deux joues V1-V2 (coupe axiale figure la — demie coupe perspective figure 76) et on l'introduit à force dans le tube T qui se dilate élastique-ment. On obtient de même pour la bobine m un circuit magnétique bien fermé, le flux de la bobine circulant suivant les génératrices du tube T et dans toutes les directions radiales. Si l'on se reporte aux formes de la culasse de l'électro-aimant représenté figure 1-figure 2, on voit que, sans rien changer au principe de fonctionnement, on peut remplacer les bras q reliant magnétiquement un pôle de la bobine d'excitation M aux palettes fixes FVF"i par une rondelle circulaire mince et les parties b (fig. 2) parallèles à l'axe de pivotement par une partie cylindrique ou cuvette concentrique à la bobine M (fig. 8a, coupe par l'axe — figure 86, vue au-dessus en plan). La galette de fil 771 est alors logée dans le fond de la cuvette coneentriquement à l'âme z et on interpose entre la bobine motrice et la bobine 771 une mince rondelle magnétique d, de sorte que le flux de cette bobine circule entièrement dans un circuit fermé dans tous les azimuths, les parties intéressées étant constituées en tout ou parties par un alliage saturable pour des champs très faibles. Cette forme à culasse en cuvette est représentée suivant deux variantes figure 9a (coupe) et figure 96 (perspective).

Pour la figure 9a les parties des palettes fixes F'j-F"! et de l'armature P2-P'2 perpendiculaires à l'axe de pivotement z sont dans un plan de la longueur axiale de la bobine M, tandis que pour la figure 96, les parties F'i-"i sont plus relevées, l'armature P2-P72 étant alors toute entière dans un plan. La position représentée sur la figure 96 est celle de la position stable en fin de course, si le contact était prolongé. La position de l'armature à l'instant du contact (position d'équilibre électromagnétique instable) est sur un axe perpendiculaire à celui de la position représentée figure 96, ce qui permet d'obtenir un couple moteur dans

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les deux directions où se dirige le balancier.

Les figures 10 et lia (perspective), figure 116 (coupe par l'axe de la figure lia) représentent une variante des figures l-2-9a et 96. Comme on le voit, les deux extrémités de l'âme de la bobine M (pôles de nom contraires électro-magnétiques) sont respectivement attenantes à deux paires de pattes ou palettes F2-F'2 pour un pôle, Fj-F'i pour le pôle opposé. L'armature mobile a la forme de la lettre V (fig. 10), les palettes P2-P'2 actives étant parallèles à l'axe de pivotement, alors que sur la figure lia l'armature est dans un plan perpendiculaire à l'axe. On voit facilement que l'armature est sollicitée par un couple électro-magnétique de façon à fermer le circuit magnétique d'un pôle au pôle opposé dans un sens ou l'autre sens, selon le sens de l'oscillation de cette armature liée au balancier.

En constituant toute la carcasse magnétique culasse et armature en alliage très saturable pour des champs faibles et traité spécialement, on peut pratiquer dans une région du circuit magnétique un resserrement des lignes de force assez accentué pour obtenir dans cette région un effet de saturation marqué, c'est-à-dire atteindre le genou de la caractéristique magnétique à partir duquel le couple moteur se stabilise et devient indépendant d'une augmentation de la tension de la source d'alimentation. On obtient alors une amplitude constante dans une large gamme de variation de tension, en procédant à des essais systématiques pour un matériau déterminé. Tout se passe comme si dans un circuit électrique sous tension continue on introduisait dans le circuit une résistance ohmique de réglage, variable avec la tension afin de régulariser le courant. De telles résistances sont en effet utilisées dans ce but dans la pratique électrique en dérivation ou en série, selon le signe de la variation ohmique, mais le procédé tel que décrit dans la présente quatrième addition qui permet d'obtenir une relation entre une variation de tension et un couple moteur électro-magnétique dans le sens favorable à la stabilisation de ce couple est particulièrement simple, comme on le voit par les exemples représentés figure 12 et figure 13.

Pour la figure 12 on pratique un resserrement du flux, en donnant à l'endroit de la jonction du bras F2 (relié à un pôle de la bobine d'excitation) et de la palette P2 (siège de l'attraction motrice) une section plus petite s, ce qui peut être aussi obtenu en pratiquant un trou x (fig. 13). La profondeur de l'entaille ou diamètre du trou est déterminée pour un seuil de tension et selon les caractéristiques, formes et profils de la culasse. Les pièces magnétiques siège du resserrement ou étranglement du flux d'excitation appartiennent à la culasse, c'est-à-dire aux parties fixes de l'électro- , aimant d'entretien du balancier. Ces parties du | circuit magnétique à saturation locale agissent I comme une réluctance en série dans le circuit i

: magnétique, réluctance croissant très rapidement 1 à partir d'une certaine valeur déterminée de la tension, ce mode particulier de régulation, lorsqu'il est appliqué à un électro-aimant d'entretien d'un balancier de montre électrique pour rendre l'amplitude constante, constituant un nouveau produit industriel.

Les figures 14a (vue de côté) et 146 (vue en bout d'axe en dessous) représentent le moteur d'entretien de la montre électrique, tel que décrit dans le troisième certificat d'addition au brevet d'invention principal n° 1.154.153, particulièrement pour les figures 10<i-10e-10/-10g de ladite troisième addition, la seule différence étant que pour la présente quatrième addition il a été figuré quatre palettes fixes et quatre palettes mobiles, ces dernières équipées avec un ressort spiral constituant le balancier proprement dit de la montre, afin de bien montrer que, sans rien changer au principe de l'invention, à la forme caractéristique du moteur et à son agencement mécanique et élec-tro-magnétique, au lieu de deux palettes fixes et mobiles, comme représenté à titre d'exemple dans la troisième addition au brevet principal, on peut adopter un plus grand nombre de palettes axiales et bras radiaux, leurs largeurs dans le sens perpendiculaire à l'axe, (arcs co-axiaux à la bobine) étant évidemment réduites en proportion du nombre, toutes les autres proportions relatives des entrefers entre les bords des palettes fixes et mobiles dans la position symétrique de l'équilibre instable restant sensiblement les mêmes, la durée du contact, ou si l'on veut, l'angle correspondant à l'instant du contact et à sa rupture étant d'autant plus réduit que le nombre de palettes est plus grand. La raison de la subdivision des palettes en plusieurs branches parallèles est que l'on obtient un gain de consommation, comme il a été prouvé aux essais, mais on est limité dans cette voie, car des impulsions électriques de durée trop brèves dans la période, si elles améliorent un peu l'iso-chronisme, diminuent le travail moteur. En ce qui concerne l'utilisation d'un tel moteur dans une montre électrique sur courant continu à contact mécanique ou à transistor, on a trouvé aux essais que six palettes pour la culasse et six palettes pour l'armature mobile étaient un cas limite réservé aux montres de grande précision où la plus faible consommation possible était nécessaire. Deux palettes fixes et deux palettes mobiles : figure lOrf (perspective) de la troisième addition conviennent aux montres électriques où un très faible prix de revient et une grande robustesse sont impératives (montre d'auto par exemple) alors crue la modalité à quatre palettes fixes et mobiles (figures 14a et 146 de la présente quatrième addition) convient aux pendulettes aussi bien qu'aux montres d'auto, réunissant les qualités de faible consommation, haut rendement et durée d'impulsion motrice d'horlogerie de ces types de montre, le mode à six palettes pouvant convenir aussi aux montres

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bracelet.

Pour les appareillages horaires autres que ceux concernant un moteur électrique d'entretien d'un balancier de montre alimenté par une pile électrochimique ou accumulateur, par exemple pour la télé-commande par courants puisés d'un ou de plusieurs mouvements d'horlogerie pour une horloge mère ou pour la synchronisation d'un tel moteur récepteur par un transmetteur produisant des courants puisés ou hachés ou alternés ou sinusoïdaux, qui doivent imposer au moteur un rythme précis d'oscillation ou une rotation synchrone dans le même sens (auquel se prête le moteur décrit, en supprimant le contact fixe et mobile et en alimentant directement la bobine d'excitation par le courant de commande) on peut avoir intérêt au contraire à adopter un grand nombre de palettes fixes et mobiles, ce qui ne change rien au principe et aux engagements constructifs généraux de l'invention.

Le moteur se prête aussi à la marche sous-syn-chrone sur un réseau à fréquence stabilisée et dans ce cas la multiplication des palettes permet de réduire en proportion la vitesse angulaire de l'équipage mobile.

Pour l'utilisation en montre électrique sur pile, montre de poche ou pendulette, la forme constructive du moteur représenté de KM à 10g (troisième addition au brevet n° 1,154.153 du 4 juin 1956) et celle des figures 14a-14(£ de la présente quatrième addition a permis d'obtenir des performances remarquables puisque équipé avec un mouvement d'horlogerie bon marché de pendulette, la consommation ne dépasse pas 100 microampères sous 1,5 V, le rendement étant de l'ordre de 30 %, ce qui est une valeur très élevée pour un petit moteur oscillant à fer doux, attendu qu'un électro-aimant a théoriquement, en négligeant toutes les pertes, un rendement de 50 %.

Sur les figures 14a et 146, suivant la notation adoptée, M est la bobine d'excitation des palettes fixes Fi-F2-F3-F4 et des palettes mobiles P1-P2-P3-P4. Les palettes mobiles sont solidaires de l'axe de pivotement, relié au centre du ressort-spiral K. Cet axe de pivotement comporte une tigelle cylindrique magnétique, traversant de bout en bout le centre de la bobine M à l'intérieur d'un mince cylindre magnétique. Le bout dépassant à l'extrémité opposée de la bobine compense la petite attraction axiale qui s'exerce sur les bras radiaux des palettes mobiles, tendant à les rapprocher de la face circulaire de la bobine au-dessus de laquelle ils se déplacent angulairement. g représente le contact solidaire du balancier, 1 l'autre contact constitué par une lame souple reliée à la platine W est la pièce à deux inclinées hélicoïdes faisant avancer à chaque alternance demie dent par demie dent, la roue d'échappement 1 entraînant dans le même sens les rouages tels que 2-3-4 de la minuterie qui ne seront pas détaillés, parce que usuels et en dehors de l'invention laquelle ne concerne

F =

F =

que le moteur oscillant proprement dit.

Il est facile de se rendre compte par des considérations théoriques élémentaires des avantages obtenus par un tel agencement constructif au point de vue de l'importance du couple en regard de la faible consommation.

Soit électro-aimant de N spires parcourues par un courant i, dont l'armature se déplaçant de dx, fait augmenter le flux de dz. L'énergie électromagnétique fournie au système N£ dz se partage entre le travail mécanique utile dT et l'énergie d'aimantation W.

dT = Fdx = 1 Ni dt.

2

— Ni —- = 27i(Ni)3 — ou encore 2 dx dx

1 p

2 dx

P étant la perméance, L la self inductance.

Pour une rotation a :

dP

C = 2ts(N£)2 -

as

Le couple à chaque instant est proportionnel au carré de l'induction B et à la rapidité de la variation du flux dans les entrefers, c'est-à-dire à la tangente en chaque point de la courbe du flux en fonction du déplacement angulaire oc.

1 Y V = — Li2 ou encore W ~

2 8tu

V volume du fer.

champ magnétisant.

Cette énergie intrinsèque ~W doit être réduite au minimum puisqu'elle se dissipe en étincelle et chaleur dans l'enroulement, alors que le travail moteur cZT doit être le plus élevé possible, desiderata qui ne peuvent être satisfaits que par une solution de compromis où intervient essentiellement l'application d'un tel moteur à fer doux. Pour l'application à l'horlogerie électrique, il est surtout nécessaire d'obtenir une très faible consommation, des étincelles d'extra courant aux contacts très faibles ou nulles, une aimantation rémanente pratiquement négligeable et une influence très réduite des variations de tension, car le couple, comme il a été vu, avec un moteur à fer doux est proportionnel au carré de la tension. Par ailleurs, comme le flux circulant dans le circuit proportionnel à la force magnéto-motrice, c'est-à-dire aux ampères tours divisé par la somme des reluctances dans l'air et dans les fers, il faut diminuer au maximum les réluctances des entrefers en leur donnant de grandes surfaces et celles du circuit magnétique en le faisant aussi court que possible. Or dans la pratique de l'horlogerie électrique, qu'il s'agisse du remontage intermittent d'un ressort moteur ou de l'entretient direct d'un balancier solidaire d'une armature motrice, l'électro-aimant est en général constitué par un fer bobiné à deux branches coudées, aboutissant à

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des pôles fixes, entre lesquels une armature de fer doux est attirée lorsque la bobine est excitée.

Cette construction classique n'est pas favorable aux desiderata de fonctionnement tels qu'énoncés. Le trajet du flux dans les branches de la culasse jusqu'aux pôles actifs n'est pas celui qu'emprunteraient naturellement les tubes d'induction d'une bobine qui décrivent des courbes plus ou moins allongées, passant de l'intérieur de la bobine à l'extérieur en suivant toutes les génératrices extérieures. Il y a des fuites entre la bobine magnéto-motrice et les pièces polaires.

Selon le mode classique le volume du fer sta-torique est relativement élevé, car on doit avoir des surfaces polaires suffisantes, ce qui subordonne la section des branches de la culasse qui sont de forme rectangulaire.

Si on se rapporte aux figures typiques 14a et 14&, on voit que les formes constructives selon l'invention diffèrent essentiellement de celles adoptées dans la pratique courante et les raisons pour lesquelles on a pu obtenir, avec cette construction, des performances remarquables au point de vue couple et consommation.

1° Le flux de la bobine M (fig. 14a-14&) se fermerait naturellement dans l'air par le centre et extérieurement suivant toutes les génératrices, la densité du flux étant la plus grande au voisinage immédiat des fils externes. C'est précisément dans cette région que sont placées les palettes magnétiques, symétriquement distribuées sur la circonférence, de sorte que tout le flux est capté d'un pôle à l'autre par les palettes, en traversant les entrefers et pratiquement (ce qui a été observé par les spectres) il n'y a aucune fuite magnétique ;

2° Pour réduire l'énergie intrinsèque, il faut diminuer le volume du fer et le champ magnétisant au dépens du couple moteur. On concilie ces deux exigences en constituant les palettes en tôles très minces, 0,2 à 0,4 mm et en leur donnant de larges surfaces actives, ce qui a aussi l'avantage de diminuer la réluctance des entrefers. Comme les sections plus réduites des bras radiaux augmenteraient la réluctance des portions du circuit magnétique, on utilise un alliage à haute perméabilité tel que le mumétal traité, ce qui pratiquement rend négligeable pour le trajet très court considéré la réluctance du circuit magnétique en regard de celle des entrefers dont les larges surfaces réduisent la réluctance ;

3° L'expérience a montré qu'à condition de fermer le circuit magnétique selon un trajet sensiblement identique à celui qu'emprunterait naturellement les lignes de force moyenne du circuit aérien pour une bobine de forme judicieuse, il suffit de très minces lames perméables pour « conduire » le flux et le concentrer dans les entrefers avec une force magnéto-motrice bien plus faible que celle nécessaire à la production de la même induction dans les entrefers d'électro-aimant de forme différente de celle ci-dessus décrite ;

4° Enfin la répartition des surfaces actives à la périphérie de la bobine permet d'obtenir une variation maxima du flux de la position d'équilibre instable, lorsque chaque palette mobile est dans la position médiane entre deux palettes fixes voisines à la position d'équilibre stable, lorsque les palettes se recouvrent, le contact étant rompu un tiers avant le recouvrement complet et ceci pour une distance d'entrefer déterminée entre les bords d'une palette mobile et les deux bords des deux palettes fixes d'encadrement. On distinguera dans ce mode deux entrefers, l'entrefer radial de l'ordre de 3/10 de m/m et les entrefers angulaires en position symétrique d'équilibre instable, l'angle sous tendant les bords voisins d'une palette fixe et mobile étant de 10° environ.

En résumé l'électro-aimant moteur d'entretien d'un mouvement d'horlogerie tel que représenté figures de 10a à 10g de la troisième addition et figures 14a-14& de la présente quatrième addition est comparable à un électro-aimant blindé, c'est-à-dire au type d'électro-aimant à grande force attractive comprenant un noyau fixe, un noyau mobile et une chemise de fer doux extérieure à la bobine, construction qui s'est montrée la plus efficace pour l'obtention de déplacements énergiques, rec-tilignes, à grande course. Selon l'agencement cons-tructif de l'invention, pour obtenir des forces tan-gentielles, le noyau est fixe et la chemise magnétique extérieure est fendue, suivant des génératrices parallèles à l'axe et des lignes orthogonales de façon à obtenir un groupe de palettes fixes et un groupe de palettes mobiles s'embrevant mutuellement et formant dans l'ensemble une coque magnétique très mince, cylindrique d'écoulement du flux d'un groupe à l'autre, d'où faible réluctance du circuit magnétique à trajet très court du flux, avec un volume de fer proportionnellement petit en regard des grandes surfaces actives d'attraction différentielle. Le système culasse et armature est symétrique et interchangeable, contrairement aux électro-aimants usuels, comportant une culasse importante liée à l'enroulement et une armature réduite. Comme les deux groupes de palettes sont soumises aux mêmes forces motri- . ces, il est prévu dans l'invention, ce qui est rendu possible par cette construction spéciale, d'affecter un groupe de palettes à grande course angulaire et formant balancier à l'unique manœuvre des contacts (coupure et impulsions de courant) et d'utiliser l'effet de « recul » de l'autre groupe (à petit déplacement angulaire) pour l'avancement dent par dent de la roue d'échappement, ce qui délivre le balancier de tout effort passif moteur. Cet agencement peut être établi avantageusement avec la variante décrite plus loin (bobine creuse) avec des palettes intérieures et extérieures, les palettes intérieures étant affectées au mouvement d'horlogerie ou vice-versa, une seule bobine assurant les deux fonctions qui sont séparées au lieu d'être fusionnées, suivant la technique courante.

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La figure 15 (perspective) est une légère variante des figures 10-lla et 116, de même que la figure 16a (vue au-dessus de la culasse) et figure 166 (détail de l'armature mobile). Pour la figure 15, la palette est constituée par une plaquette circulaire Po à deux dents à l'intérieur des pattes polaires Fi-F'i reliées à un pôle de la bobine M et des pattes polaires F2-F'2 reliées au pôle opposé. On évite ainsi les attractions axiales. Pour la figure 16a, les pattes polaires portent sur une face quatre plots magnétiques de forme triangulaire au-dessus desquels se déplacent les palettes de forme triangulaire P2-P'2 (fig. 166), les contacts se produisant sur la position symétrique médiane interpolaire de l'armature mobile, comme représenté sur la figure 10, par exemple, l'armature tendant à se déplacer dans un sens ou l'autre vers la position d'équilibre stable, lorsqu'elle recouvre deux pôles de nom contraire de la culasse, placés sur deux diamètres perpendiculaires.

Si on se reporte à la forme typique de la culasse et armature de l'électro-aimant à position d'équilibre instable des figures 14a et 146, on voit qu'on pourrait élargir le trou central de la bobine d'excitation (bobine torique), les palettes fixes polaires pouvant être repliées à l'intérieur de l'anneau bobiné, ainsi que les palettes constituant l'armature mobile, ce qui est représenté, vue en plan, sur la figure 17a, FrF'i représentant les palettes ou pattes polaires de même nom, F2-F'2 les palettes attenantes au pôle opposé. L'armature est constituée par une double palette plate ou à bords repliés, pour augmenter la surface des entrefers dans le sens axial, comme expliqué pour les figures 14a-14&.

Sur la figure 17a, la palette P est représentée sur la position d'équilibre instable, à l'instant du contact, encadrée symétriquement par deux pôles statoriques de même nom, de sorte que lorsque la bobine M est excitée, l'armature tend à tourner de 45° d'un côté ou de l'autre, selon le sens de l'alternance du balancier, de façon à se placer en regard de deux pôles fixes de nom contraire (position de réluctance minima du circuit magnétique stator et armature).

* Comme il a été expliqué pour les figures 14a et 146, on peut, sans rien changer au principe, augmenter le nombre de pôle statoriques à distribution alternés sur la circonférence, en même temps que le nombre des branches des palettes de l'armature (figure 176 vue en plan ; palette en position d'équilibre instable). En donnant à la bobine une faible épaisseur dans le sens axial, l'armature à plusieurs branches peut être découpée dans une tôle mince de mumétal, comme représenté (détail de l'armature) figure 17c. Une telle forme convient à une montre électrique très plate (montre bracelet).

La figure 176 (détail partiel perspective) montre un agencement constructif pour constituer économiquement une culasse à pattes polaires alternées, suivant figure 176. L'enroulement M est inserré entre deux couronnes magnétiques. Les pôles pairs, par exemple F2-F2, etc., appartiennent à une plaquette ou flanc circulaire Wi, venu de découpe avec les dents ou pattes polaires. Il suffit de replier ces pattes perpendiculairement au flanc circulaire De même pour le deuxième flanc non représenté, dont les pattes viennent se placer entre celles du premier flanc Wj.

Remarque est faite que le principe de fonctionnement à position d'équilibre électro-magnétique instable d'une armature subdivisée sur le pourtour en regard de pôles alternés, (excités par une bobine annulaire et placée de telle sorte qu'à l'instant du contact qui se produit à la fois sur l'axe de torsion nulle du spiral et l'axe de position électro-magnétique instable — chaque palette mobile se trouvant dans la position symétrique encadrée par deux pôles statoriques) caractérise, en association avec les contacts d'impulsions motrices, la nouveauté de l'invention, la forme de la culasse statorique à bobine creuse suivant figure 176 ayant déjà utilisée dans la construction classique de petits moteurs synchrones sur réseau alternatif, mais avec rotor à aimants ou fer doux polarisé par aimant.

Le système de moteur d'entretien d'un mouvement d'horlogerie et modalités étant décrit pour les figures de 1 à 176, on décrira maintenant pour les figures de 18 à 25c les éléments de détail destinés à remplacer le contact matériel mécanique par un passage d'électron sans rupture de conducteurs (transistor par exemple). Ces modes cons-tructifs et électroniques ont été conçus et étudiés en vue de s'appliquer au moteur électro-magnétique oscillant, tel que décrit, afin d'obtenir des impulsions électriques sans troubler le fonctionnement du moteur. En effet ce moteur constitué en alliage très perméable pour des champs faibles et fonctionnant de par son principe avec des courants hachés de très faible intensité (dans des conditions d'isochronisme d'autant plus précises que l'amplitude des oscillations du balancier est rendue invariable par saturation locale du circuit magnétique, selon le perfectionnement décrit pour les figures de 3 à 86 et figures 12 et 13), ne doit pas être troublé par le champ magnétique de l'aimant mobile nécessaire au fonctionnement avec transistor, les pôles magnétiques de l'aimant pouvant donner lieu à des polarisations ou fuites dans les éléments moteurs, stator et armature, et perturber aussi le réglage de l'effet saturateur. Cette non-influence est d'ailleurs applicable à tous les moteurs de montres à fer doux, de sorte que la solution du problème a une portée générale et en dehors de l'application à l'électro-aimant moteur de l'invention, est aussi applicable à d'autres types d'électro-aimants moteurs, lorsque ceux-ci sont équipés avec des transistors à la place des contacts métalliques.

La figure 18 représente un premier mode plus

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particulièrement applicable au moteur électromagnétique de l'invention, pour lequel, afin de fixer les idées, il a été choisie la variante des figures 1 et 2, bien que d'autres figures pourraient aussi bien convenir, par exemple les figures préférentielles figure 14a et figure 146.

Comme on l'a vu dans le mode constructif typique de l'invention, l'armature mobile fait corps avec une âme magnétique qui traverse le centre de la bobine M d'excitation et ressort légèrement à l'extrémité opposée à l'armature, le rôle de cet axe magnétique plein ou tubulaire étant de canaliser le flux et de compenser par attraction axiale électro-magnétique l'attraction axiale qui s'exerce à l'extrémité opposée sur l'armature. L'axe z (fig. 18) à l'extrémité opposée de la palette porte une petite rondelle en Feorcolite ou Ferroxdur Ag (céramique magnétique) aimanté Nord-Sud axia-lement, c'est-à-dire sur les deux faces planes circulaires, dont les pôles sont attenants à deux rondelles de fer très perméables, prolongés par deux petites palettes encadrant à faible entrefer une galette de fil, de sorte que la force électro-motrice induite dans cette bobine au passage des deux palettes débloque le transistor T0 et livre passage au courant d'impulsion motrice dans la bobine M. Le flux de l'aimant se fermant par deux palettes très rapprochées, les fuites sont négligeables de même pour des fuites résiduelles, celles-ci ne pourraient influencer la palette à l'autre extrémité, la partie voisine du siège statorique constituant une surface jouant le rôle d'écran magnétique vis-à-vis des autres pièces.

On peut, au lieu de superposer les deux palettes magnétisées par l'aimant, leur donner un certain déportement angulaire, par exemple 180° (fig. 19a) ou un angle a (fig. 19d). Cette disposition est remarquable par le fait qu'on met en jeu les deux pôles de l'aimant et que le déportement des deux palettes dans deux plans axiaux parallèles correspondant à l'épaisseur de la rondelle-aimant (distance axiale interpolaire) permet de n'avoir qu'un déblocage du transistor pour toute l'amplitude du balancier, du fait que la petite bobine captrice n'est traversée par un flux magnétique croissant ou décroissant que pour une position angulaire de l'aimant mobile dans un peu moins de la circonférence décrite, par conséquent une fois pour toute l'amplitude, ce qu'on voit facilement sur la figure schématique 19 d où me représente schématiquement la bobine captrice.

Dans la position représentée, le flux de l'aimant se ferme par les pôles FrF2 attenants à la bobine et déportés dans deux plans différents. Pour une rotation de 180°, les pôles fixes et mobiles ne sont plus en regard et aucune force électromotrice n'est induite dans me. A noter qu'à titre de variante sur les figures 19a-19fe, la bobine captrice me a une forme annulaire, comme le stator de la figure lia, mais ne comporte que deux pattes polaires fixes, alors que le moteur proprement dit peut avoir un |

nombre quelconque de pôles pour la raison évidente qu'on ne doit avoir qu'une impulsion motrice par alternance du balancier.

Ce système à transistor fonctionne exactement comme le contact bi-latéral à plot fixé au balancier et lame conductrice fixée à la platine. L'impulsion motrice s'effectue après passage par la position d'équilibre (flux décroissant dans la bobine captrice) dans un sens et dans l'autre sens, c'est-à-dire deux fois par période. A chaque alternance il y a production de deux forces électro-motrices de polarité inverse, une des deux (celle produite après passage par la position d'équilibre) débloquant les transistors, les connexions étant correctement établies pour obtenir ce résultat.

Le montage de la figure 20 est remarquable par le fait qu'il est utilisé un circuit magnétique fermé et non aérien pour l'aimant de déblocage, sans entailles ni encoches pouvant engendrer des accrochages magnétiques, ce qui évite toutes fuites extérieures et permet d'engendrer des forces électro-motrices relativement importantes avec un enroulement capteur très réduit. On remarquera que le petit freinage pouvant être dû aux courants de Foucault et hytérésis agit comme un frottement dans les deux sens et n'influence pas pratiquement l'isochronisme. Comme la couronne / peut être constituée par un empilage de tôles très minces en anhyster ou alliage spécial, les pertes par Foucault et hytérésis sont infimes et l'amplitude à peine affectée. On verra plus loin le mode original d'introduction de la bobine captrice dans la couronne.

Sur les figures 20j à 20 v, l'aimant est une rondelle Ao à deux palettes polaires polarisées N-S, faisant un angle a, pivoté à l'intérieur d'une couronne f portant un enroulement me.

Sur la figure 20r on voit qu'une dérivation du flux magnétique traverse la bobine me sans varier et sans engendrer de force électro-motrice, l'aimant tournant dans le sens de la flèche : arrivé à la position 2 On, le flux dans la bobine qui a décru est devenu égal à zéro puis au stade 20m 1® flux est inversé par rapport au sens de la figure 20i. Après dépassement (fig. 20IV) le flux dans la bobine me reprend le même sens que celui de la position de départ 20i, puis ne varie plus (fig. 20v) jusqu'à ce que les palettes reprennent la position angulaire 20j, le cycle étant bouclé.

Chaque variation de sens du flux s'accompagne d'une force électro-motrice dans la bobine, l'angle a sous-tendant les deux palettes et en conséquence celui de la bobine étant déterminé pour que dans l'amplitude oscillatoire en moyenne 270° il n'y ait que deux alternances de la force électromotrice induite dont l'une est utilisée pour le déblocage du transistor, l'autre étant de la polarité qui ne rend pas le transistor conducteur.

On remarquera que dans les systèmes actuels connus, la variation du flux dans la surface de la bobine captrice passe de zéro à une valeur maxima

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3. puis décroît jusqu'à zéro, tandis que selon le > montage électro-magnétique décrit, la bobine cap- 1 trice est traversée par un flux invariable qui ne î donne aucune force électro-motrice, sauf à l'instant du passage des deux palettes polarisées sur l'axe d'équilibre du balancier dans l'azimuth duquel est orientée la bobine captrice. A ce moment le flux tombe brusquement à zéro, puis inverse son sens. Comme la grandeur de la force électromotrice est proportionnelle à la rapidité de la variation du flux, on obtient une valeur suffisante pour débloquer le transistor avec un très petit aimant et un nombre de spires peu élevé. L'avantage est de pouvoir constituer tous les éléments de déblocage avec des pièces de faible volume et poids.
4. Dans un système de montre à balancier du type à bobine fixe et aimant mobile, le même aimant étant utilisé pour créer le signal de déblocage et engendrer la force motrice d'entretien, les éléments capteurs et moteurs sont fusionnés et l'augmentation de volume et poids de par le principe de fonctionnement est insensible. Avec une montre ferro-dynamique, le problème est différent, car les moteurs et capteurs ne peuvent être fusionnés étroitement, d'où l'avantage de réduire en dimension et poids les éléments mobiles liés au balancier qui remplacent le contact matériel si l'on veut que ce remplacement soit réellement avantageux.
5. Les figures 21 et 22 montrent deux modes constructifs permettant d'introduire la couronne dans la bobine me.
6. Pour la figure 21, la couronne est constituée par un certain nombre d'anneaux très minces et ouverts. Les ouvertures étant alignées, on introduit la bobine, puis on déporte en les tournant les entailles et on fixe le tout.
7. Pour la figure 22, la couronne magnétique est formée de quelques spires plates hélicoïdales et on introduit la bobine comme l'anneau d'une clef dans un bracelet porte-clef bien connu.
8. Au lieu d'un aimant polarisant Nord-Sud deux palettes suivant figures de 19a à 20, on peut aussi bien utiliser un aimant A3 à deux petites plages bi-polaires ponctuelles (fig. 23), le reste de la rondelle-aimant étant neutre.
9. Les figures 25a et 256 représentent l'ensemble des éléments de déblocage avec aimant à plages polaires rapprochées, ;3' et ,3" représentant la couronne magnétique de fermeture du flux qui à titre de variante figure 48, n'est pas entièrement fermée, afin de localiser tout le flux dans la bobine, sans dérivation. Il se produit, lorsque les pôles passent sur l'entaille, une légère réaction magnétique dont l'influence est négligeable si l'entaille est de petite largeur. On pourrait aussi bien fermer le flux magnétique par les parties latérales de la couronne /, l'aimant A'o en disque plat étant alors disposé dans un plan parallèle à la couronne, au lieu d'être à l'intérieur de cette couronne.
10. r La figure 25e est un détail vue en coupe de la 1 bobine captrice me, correspondant à la disposition î de la figure 24. Le fil est logé dans une saignée de la couronne, ce qui permet de réduire l'entrefer entre les pôles d'aimant et couronne /.
11. résumé
12. Quatrième certificat d'addition au brevet d'invention intitulé : « système magnéto-électrique à répulsion pour entretien d'un mouvement d'horlogerie sur source de courant continu ou alternatif » n° 1.154.153 déposé le 4 juin 1956 à Paris et le 6 juin 1955 en Suisse et ayant pour objet des variations de formes constructives et des perfectionnements permettant principalement d'augmenter le rendement, de diminuer la consommation, de régulariser l'amplitude des oscillations dix moteur ferro-magnétique d'entretien d'un mouvement d'horlogerie, tel que décrit dans le brevet principal et ses trois certificats d'addition et aussi de remplacer, si besoin était, les conducteurs métalliques de contact et rupture du circuit électrique d'excitation de la culasse de l'électro-aimant du moteur oscillant d'entretien, par un amplificateur électronique du type à cristaux dit transistor.
13. Le moteur oscillant ferro-magnétique étant constitué, comme décrit dans le brevet principal et ses trois additions par une culasse fixe comportant un enroulement solénoïdal co-axial à l'axe de pivotement, avec une âme en matière magnétique qui traverse le centre de la bobine de forme cylindrique munie de palettes magnétiques plates et incurvées, placées sur les génératrices extérieures de la bobine, attenantes à un pôle de celle-ci et une armature mobile formant balaneier solidaire de l'âme axiale et polarisée par l'autre pôle de la bobine, comporte dans la présente quatrième addition les modifications et perfectionnements constructifs ci-après :
14. 1° Toutes les parties magnétiques de la culasse et de l'armature sont constituées par un alliage très perméable pour les champs faibles en mumétal ou de préférence en mumétal au molybdène, traité spécialement pour avoir une grande perméabilité, un coude de la caractéristique de l'induction en fonction du champ très accentué à partir duquel la perméabilité décroît rapidement et un remanant pratiquement nul ;
15. 2° Les palettes fixes et mobiles qui épousent la circonférence extérieure de la bobine ont une épaisseur très petite, de larges surfaces et sont symétriquement distribuées sur la circonférence au nombre de deux, de quatre ou de six pour la culasse, de même que pour l'armature formant le balancier ;
16. 3° L'ensemble du moteur se présente comme un électro-aimant cuirassé et le contact ou impulsion motrice est produit lorsque chaque palette mobile est encadrée à égale distance par deux palettes fixes sur la position d'équilibre statique du balan-
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19. cier et sur la position d'équilibre instable électromagnétique du moteur, le contact étant rompu un peu avant la position d'équilibre stable électromagnétique (recouvrement des palettes fixes et mobiles) ;
20. 4° Les formes de la culasse et de l'armature sont telles que les lignes de force à trajet ovale suivent sensiblement dans le circuit magnétique, le même trajet qu'elles auraient en circuit aérien de la bobine sans fer, la réluctance de tout le circuit étant très faible du fait de la grande perméabilité du matériau magnétique et des grandes surfaces délimitant les entrefers qui sont radiaux dans la réalisation préférentielle et axiaux dans d'autres réalisations où les palettes mobiles peuvent être alors dans un plan perpendiculaire à l'axe de pivotement, les autres caractéristiques, bobine d'excitation co-axiale à l'axe de pivotement et attraction dans les deux sens de l'oscillation de part et d'autre de l'axe de position d'équilibre instable restant inchangées ;
21. 5° La culasse et l'armature selon la forme préférentielle peuvent échanger leurs fonctions. Les palettes fixes et mobiles s'embrèvent dans la position symétrique d'équilibre instable ;
22. 6° Les palettes fixes attenantes à un pôle sont repliées à angle droit, leurs surfaces actives vis-à-vis des surfaces des palettes mobiles délimitant une surface d'entrefer dans un plan perpendiculaire à l'axe de pivotement ;
23. 7° Le circuit magnétique à fer saturable comporte un évidement, encoche ou entaille où est logée une petite bobine auxiliaire créant une circulation locale d'un flux en circuit fermé, susceptible, à partir d'une tension déterminée de la source, d'atteindre le coude de la caractéristique magnétique de l'induction, ce qui par décroissance rapide de la perméabilité de cette portion du circuit traversée par le flux principal de la bobine d'excitation, stabilise le couple moteur qui n'augmente plus proportionnellement au carré de l'intensité, comme celà se produirait si l'induction était proportionnelle à l'intensité.
24. L'effet saturateur est produit sans bobine auxiliaire en rétrécissant une région déterminée du circuit magnétique sur le trajet du flux d'induction entre un pôle de la bobine et les palettes fixes appartenant à la culasse.
25. Serge HELD
26. 31, rue de Chazelles. Paris (xviie)
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