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Pièce d'horlogerie électrique La présente invention concerne une pièce d'horlogerie électrique.
Pour avoir un bon isochronisme, dans le cas d'un balancier circulaire, il faut laisser le balancier osciller librement sur un angle étendu et ne le soumettre à la force d'entretien que pendant un temps court, au voisinage de la position d'équilibre statique, qui est celle où le ressort spiral est détendu. Les impulsions motrices doivent se produire de part et d'autre, aussi près que possible de la position d'équilibre, ce qu'on réalise sensiblement dans les montres mécaniques, par une ancre et une roue d'échappement qui, régularisée par le balancier, communique à celui-ci deux impulsions motrices dans le sens de son déplacement.
Le balancier a le rôle de régulateur et l'énergie qu'il reçoit de la roue d'échappement est utilisée seulement pour compenser les pertes dues aux résistances passives qu'il doit surmonter, l'énergie nécessaire à l'entraînement de tous les rouages étant fournie par le ressort moteur.
Dans le type de pièce d'horlogerie électrique auquel l'objet de l'invention appartient, le balancier est à la fois régulateur et moteur, en ce sens qu'il doit entraîner les aiguilles par l'intermédiaire d'un train de rouages à une vitesse en rapport constant avec sa période oscillatoire réglée et invariable. Il faut donc que l'énergie qu'on lui communique à chaque oscillation soit suffisante pour entraîner tout le mouvement.
La pièce d'horlogerie selon l'invention comprend un balancier moteur constitué au moins en partie par le rotor d'un moteur électrique oscillant dont les oscillations sont entretenues par des impulsions électromagnétiques. Cette pièce est caractérisée par le fait que ledit moteur comprend, d'une part, au moins une paire d'éléments en matériau magnétique non rémanent dont l'un appartient au stator et l'autre au rotor dudit moteur, ces éléments étant en regard l'un de l'autre lorsque le balancier est dans sa position d'équilibre statique et un circuit d'excitation formé par au moins une bobine entourant au moins l'un desdits éléments en matériau magnétique et par un interrupteur fermant temporairement, au moins à chaque demi- période, au moment où le balancier franchit sa position d'équilibre statique,
ledit circuit, le tout de manière à engendrer lesdites impulsions par répulsion magnétique desdits éléments.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention, les parties nécessaires à la compréhension de l'invention étant seules représentées.
Les fig. 1, 2 et 6 représentent schématiquement en perspective, en plan et en coupe longitudinale, une première forme d'exécution dans laquelle les éléments en matériau magnétique ont la forme d'aiguilles.
Les fig. 3 et 4 (coupe perpendiculaire à l'axe et perspective) montrent une autre forme d'exécution dans laquelle les éléments magnétiques sont formés par des tôles très minces, dont le profil est une portion de cylindre.
La fig. 5 est une variante comprenant deux paires d'éléments équilibrés.
Les fig. 71- 7. - 8 - 9 - 10 et 11 représentent schématiquement d'autres formes d'exécution dans lesquelles les éléments en matériau magnétisable sont
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entourés chacun d'un enroulement, afin de réduire au minimum la consommation du courant.
La fig. 121 est une vue de face, et la fig. 122, une coupe suivant l'axe de rotation d'une variante dans laquelle les éléments magnétiques, constitués par deux palettes, sont disposés dans une bobine plate, la palette mobile se déplaçant dans un plan parallèle aux nappes de fils.
La fig. 131 est une coupe perpendiculaire à l'axe et la fig. 132, une coupe parallèle à l'axe représentant une autre forme d'exécution à faible consommation. Sur les fig. 1, 2 et 6, M représente une bobine traversée longitudinalement par un arbre pivoté portant un élément Fl en forme d'aiguille, en matériau magnétique non rémanent, très perméable, se dépla- çant vis-à-vis d'un élément semblable fixe F2 contenu à l'intérieur de la bobine, à très faible entrefer de FI. Pratiquement, la bobine est enroulée sur un cylindre de laiton très mince, l'élément F2 soudé à l'extérieur du cylindre qui, ensuite, est recouvert par le bobinage.
Bien entendu, l'élément mobile est équilibré par un contrepoids (non représenté) ; cet ensemble forme le balancier, associé au spiral réglant S. Si le moment d'inertie n'est pas suffisant, on ajoute une petite rondelle B, en laiton, par exemple ; cette rondelle porte une goupille conductrice- qui vient en contact avec une lamelle flexible 1 dans la position où les deux éléments FI et F2 sont en coïncidence exacte ; le circuit de la pile est alors fermé sur l'enroulement M et les deux éléments aimantés. Les polarités aux extrémités étant de même signe, l'élément fixe repousse l'élément mobile et, dans la position de coïncidence exacte, la force ainsi créée passe par l'axe de rotation a.
Cette position d'équilibre est très instable, puisque les deux éléments tendent à se repousser mutuellement. Pour un très petit déportement, de part et d'autre, sitôt que l'élément mobile a dépassé la position de cdincidence des centres des deux fers, pratiquement pour un déportement égal à l'épaisseur d'un élément, une force s'exerce sur le balancier, qui est proportionnelle sensiblement au carré de l'intensité et inversement proportionnelle au carré de la distance des deux éléments et qui dure tant que la lamelle 1 reste en contact avec la goupille g, c'est-à- dire sur un angle de quarante degrés environ à partir de la ligne neutre,
puis la lamelle qui avait accompagné la goupille par suite de son élasticité, est lâchée, revient à sa position de repos sur la ligne neutre, et le balancier, mû par sa force vive, devenu entièrement libre, continue sa course, atteint son amplitude maxima et, revenant en sens inverse, établit à nouveau le contact lorsqu'il atteint la position d'équilibre instable des éléments, qui est celle où leurs centres sont dans un même plan radial ; par suite de son lancer, le balancier continue son mouvement et la force électromagnétique lui donne une nouvelle impulsion en sens inverse de la précédente.
La position angulaire où a lieu le contact étant pratiquement celle correspondant à l'équilibre statique du balancier, c'est-à-dire à la tension nulle du spiral réglant S, on voit que les conditions idéales de fonctionnement d'un bon isochronisme sont respectées puisque, conformément à la technique horlogère, il se produit deux impulsions motrices de part et d'autre de la position d'équilibre statique et très près de celle-ci. Il est inutile de souligner qu'il y a action de part et d'autre de la position d'équilibre, et croissance rapide, presque rectangulaire, de la courbe des couples en fonction de la déviation angulaire, puis décroissance lorsque le contact est près de se rompre.
Ce qui était un désavantage pour un appareil électromagnétique de ce type, utilisé comme ampèremètre par exemple, où la loi du carré le rendait insensible aux très faibles courants et où l'éloignement des éléments magnétiques pour grandes déviations diminuait fortement le couple, est dans cette application à l'horlogerie, un avantage, car le courant maximum est établi d'emblée et on n'utilise la répulsion que dans la partie la plus favorable, celle où les deux éléments sont très près l'un de l'autre et se repoussent avec énergie ; en d'autres termes, les deux lois de la proportionnalité de la force au carré du courant et à l'inverse du carré de la distance des éléments magnétiques répondent très bien aux desiderata cherchés.
Dans la forme d'exécution des fig. 3 et 4, les éléments magnétisables Fl et F2 ont la forme de palettes incurvées à très faible entrefer, la palette mobile étant solidarisée à l'axe a par un support non magnétique.
La forme d'exécution de la fig. 5 comprend deux paires d'éléments Fi et F@ et F'1 et F'. diamétralement opposés ; cette disposition permet d'obtenir un équipage équilibré sans contrepoids.
Les fig. 71 et 72 montrent une forme d'exécution dont l'élément mobile FI, en forme de U, présente une partie axiale de préférence renforcée, entourée à très faible distance par un enroulement Ml fixe, ce qui permet d'avoir un équipage mobile très léger; l'élément fixe F2 porte au contraire un enroulement M2 directement bobiné et faisant corps avec lui.
La fig. 8 est une variante des fig. 71 et 72, où les éléments magnétiques sont constitués par deux petits barreaux FI et F2 de section cylindrique par exemple, l'un fixé au volant du balancier B et l'autre fixe, les axes des barreaux étant en direction radiale, les deux pôles de même nom passant en vis-à-vis, à très faible entrefer, comme représenté. II est prévu, pour diminuer les pertes par ventilation, de donner aux barreaux un aplatissement dans le sens de l'axe, c'est-à-dire une section méplate.
Dans la forme d'exécution de la fig. 9, les éléments Fl et Fz sont parallèles à l'axe de rotation a, c'est-à-dire disposés suivant les génératrices du cylindre décrit ; ces éléments sont constitués par une âme centrale de section circulaire, portant sur ses extrémités deux petites rondelles circulaires r1 - r,, les en-
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roulements étant bobinés directement sur les âmes, sur une épaisseur correspondant au rayon des rondelles qui ont le même diamètre, l'élément F1 et sa bobine sont solidarisés à l'arbre du balancier par un étrier K1.
La forme d'exécution représentée à la fig. 10, est basée sur le même principe que celle de la fig. 8, mais avec des éléments magnétiques dont les axes sont parallèles à l'axe de rotation, au lieu d'être perpendiculaires; les éléments sont au nombre de quatre, ce qui évite d'équilibrer le balancier par une petite masselotte, comme celle j sur la fig. 8. Dans la construction représentée à la fig. 11, les éléments F1 et F2, en forme de U, sont très plats, en tôle découpée et sont disposés en vis-à-vis, la force répulsive s'exerçant sur la tranche de leurs parties terminales.
Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 121 et 122, Mp est une bobine très plate, en deux parties pour laisser passer l'arbre du balancier, entourant étroitement l'élément fixe F2 et l'élément F1 qui sont constitués par de la tôle découpée, de forme ovalaire ou elliptique et dont le plan est perpendiculaire à l'axe de rotation. Dans la position correspondant à la fermeture de l'interrupteur de commande, les deux surfaces se recouvrent exactement et les dimensions transversales de la bobine sont prévues pour permettre la libre rotation, avec espacement minimum.
Cette disposition, qui donnerait un fonctionnement défavorable pour un appareil de mesure électromagnétique, étant donné la déformation de la graduation et la décroissance rapide du couple est, au contraire, très favorable à l'entretien des oscillations, étant donné que le courant est coupé pour une faible élongation, de part et d'autre de la position d'équilibre.
La forme d'exécution représentée aux fig. 131 et 132 comprend un enroulement circulaire extérieur Ni, dont le sens de circulation du courant est indiqué par la flèche Xi, et un enroulement intérieur N:, ., dont le sens de circulation du courant est indiqué par la flèche X,;
les deux enroulements délimitent un faible espace annulaire dans lequel se déplacent les éléments mobiles Fi et F'1 portés par un bras K, alors que les éléments fixes F2 et F'2 sont disposés sur la couche intérieure de l'enroulement NI; on voit dans ces conditions que les portions de conducteurs voisins donnent des flux qui s'ajoutent, comme s'il s'agissait des deux côtés parallèles d'un cadre bobiné sans discontinuité. Il en résulte un accroissement de flux magnétisant, donnant à ce point de vue, un avantage sur la disposition constructive avec une seule bobine, telle que décrite pour les figures 1 à 6.
Il est aussi possible d'employer deux bras k, montés sur l'arbre a, chacun d'eux portant deux éléments Fi et F'1.
Une des qualités de l'objet de l'invention réside dans la production d'une force active dans le sens de l'oscillation, à l'instant où les deux éléments ne sont plus exactement en coïncidence, c'est-à-dire très légèrement déportés de part et d'autre au-delà de la position d'équilibre instable.
L'équilibre est rompu dès que les centres des éléments ne sont plus en coïncidence, car c'est seulement dans cette position de coïncidence que la force répulsive passe par l'axe de rotation et est annulée par la réaction des supports. Une composante tangentielle apparaît sitôt que la position d'équilibre est dépassée et la force d'inertie du balancier est suffisante pour lui faire franchir cette position d'équilibre instable.
On n'a pas décrit les parties mécaniques de la minuterie proprement dite, ni l'organe mécanique transformant le mouvement oscillatoire du balancier en rotation de même sens de la première roue des rouages horlogers qui, par démultiplication, entraînent les aiguilles de la montre, attendu que ces moyens sont usuels et bien connus.