[0001] La présente invention concerne un dispositif d'entraînement pour pièces d'horlogerie
permettant de faire tourner les aiguilles d'affichage dans les deux directions.
[0002] L'utilisation d'un entraînement bidirectionnel est intéressante dans le cas d'une
mise à l'heure électronique de la montre, car elle permet le choix du trajet de correction
le plus court.
[0003] L'entraînement bidirectionnel des aiguilles d'une montre à l'aide d'un moteur pas
à pas est connu. Le brevet USA N° 4 112 671 décrit un moteur pas à pas monophasé à
deux sens de rotation. La commande de la rotation dans un sens ou dans l'autre se
fait à l'aide d'un circuit électronique qui délivre des impulsions de formes différentes.
L'inconvénient majeur de ce mode d'entraînement réside dans l'étroitesse de la plage
de fonctionnement en tension du moteur. Lorsqu'on s'écarte de la tension nominale
du moteur, les pas ne sont plus assurés, surtout pour le fonctionnement dans le sens
opposé du sens de rotation normal de l'aiguille d'une montre.
[0004] La demande de brevet français N° 79 222 76 décrit un moteur pas à pas biphasé comportant
un rotor bipolaire et deux bobines disposées obliquement par rapport à un axe de symétrie,
afin de soumettre au rotor des champs magnétiques déphasés dans l'espace. Si ce moteur
offre un fonctionnement sûr dans les deux sens de rotation, il possède par contre
un rendement relativement faible. Le rendement d'un micromoteur de montre dépend,
d'une part, de son volume de bobine, généralement faible à cause des impératifs de
construction, et d'autre part, du flux créé par l'aimant et couplé avec la bobine.
La disposition des pièces polaires dans ce moteur implique une surface de passage
du flux de l'aimant limitée à l'épaisseur du stator et sur un secteur d'environ 120°
(figure 1, pièces polaires 1a et 1b), ce qui présente une réduction d'environ 120°/180°,
soit 2/3 par rapport au flux couplé dans un moteur monophasé de même dimension. De
ce fait, ce moteur biphasé présente un rendement plus faible par rapport à un moteur
monophasé de même dimension. Le but de la présente invention est de remédier à ces
inconvénients en fournissant un dispositif d'entraînement bidirectionnel possédant
une large plage de fonctionnement en tension dans les deux directions et un rendement
énergétique élevé.
[0005] L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, en se référant,
à titre d'exemple, au dessin annexé dans lequel
- la figure 1 représente schématiquement une première forme d'exécution du dispositif
d'entraînement selon l'invention;
- les figures 2 et 3 représentent les détails des moteurs pas à pas de la figure 1;
- la figure 4 représente une deuxième forme d'exécution du dispositif selon l'invention;
- la figure 5 représente les détails du rotor des moteurs des figures 2, 3 et 4;
- la figure 6 représente les lois de couple statorique des moteurs utilisés dans le
dispositif d'entraînement selon l'invention;
- les figures 7 et 8 représentent les impulsions de tension d'alimentation.
[0006] La figure 1 représente schématiquement une première forme d'exécution du dispositif
d'entraînement selon l'invention. Dans cette figure, les moteurs pas à pas 1 et 2
engrènent le mobile 3. Ces moteurs sont agencés de façon à ce qu'au repos, en l'absence
des courants dans les bobines 10 et 20, aucun couple ne s'exerce sur les rotors 11
et 21. Pour ce faire, la denture des pignons 12 et 22 montés sur les rotors 11 et
21 est orientée d'un angle α par rapport à l'axe magnétique des aimants de rotor,
comme l'illustre la figure 5. Cet angle d'orientation α dépend du nombre de dents
des pignons et du mobile 3, ainsi que de la position relative des 2 rotors. Les positions
angulaires des rotors au repos sont de ce fait déterminées uniquement par les encoches
de positionnement 13a et 13b, respectivement 23a et 23b se trouvant sur le stator
des moteurs 1 et 2, comme illustré par les figures 2 et 3. Les axes passant par les
encoches de positionnement forment avec l'axe horizontal du flux mutuel entre l'aimant
et la bobine les angles β₁ et β₂. Les positions asymétriques des aimants au repos
donnent un sens de rotation préférentiel à chaque moteur. Dans l'exemple illustré
par les figures 2 et 3, le sens de rotation préférentiel du moteur 1 est le sens horaire
et celui du moteur 2 est antihoraire. Pour commander la rotation du mobile 3 dans
un sens ou dans l'autre, il suffit d'alimenter soit un moteur, soit l'autre.
[0007] Il est possible d'augmenter le couple développé au niveau du mobile 3 en alimentant
les 2 bobines avec des impulsions décalées dans le temps.
[0008] La figure 6 représente le lois de couple statorique des 2 moteurs en fonction de
l'angle de rotation ϑ. Dans cette figure, la courbe 60 représente le couple de positionnnement
de chaque moteur pris séparément, la courbe 61 représente le couple de positionnement
résultant, la courbe 62 le couple mutuel développé par le moteur 1 et la courbe 63
le couple mutuel développé par le moteur 2. Pour passer du point d'équilibre stable
S₁ au point S₂, on alimente la bobine 10 qui fournit le couple 62 pour faire avancer
le rotor jusqu'au voisinage du point I. A partir de ce moment, on interrompt l'alimentation
de la bobine 10 et on alimente la bobine 20, étant donné que le couple 63 est supérieur
ou égal au couple 62 à partir de cette position.
[0009] La figure 7 représente les impulsions de tension au bornes des bobines 10 et 20 en
fonction du temps.
[0010] Pour faire tourner les moteurs dans le sens opposé, il suffit d'inverser l'ordre
d'alimentation des bobines 10 et 20 comme illustré par la figure 8.
[0011] La figure 4 représente une deuxième forme d'exécution du dispositif d'entraînement
selon l'invention. Dans cette forme d'exécution, les moteurs 1 et 2 possèdent une
branche commune 40 du circuit magnétique statorique, cette forme d'exécution permettant
de réduire l'encombrement total des 2 moteurs. Les essais pratiques ont montré que
l'utilisation de cette branche commune ne provoquait par d'interaction néfaste au
niveau des flux magnétiques et ne créait pratiquement pas de saturation au niveau
du circuit magnétique.
1. Dispositif d'entraînement pour pièces d'horlogerie comportant deux moteurs pas à pas
monophasés (1, 2) engrenant un même mobile (3), chaque moteur pas à pas étant constitué
d'un circuit magnétique statorique, d'une bobine (10, 20) et d'un rotor (11, 21) en
aimant permanent, caractérisé par le fait que chacun des moteurs pas à pas est arrangé
pour fournir un sens de rotation préférentiel et que les sens de rotation préférentiels
des moteurs sont opposés
2. Dispositif d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les
moteurs pas à pas possèdent en commun une des branches du circuit magnétigue statorigue
(40).
3. Moteur pas à pas utilisé dans le dispositif d'entraînement selon les revendications
1 et 2, caractérisé par le fait que la denture du pignon (12, 22) de rotor est orientée
par rapport à l'axe magnétique de l'aimant du rotor.
