Moteur électrodynamique La présente invention a pour objet un moteur électrodynamique, caractérisé par le fait qu'une de ses parties<B>-</B> stator et partie mobile<B>-</B> est consti tuée par un aimant discdidal multipolaire et caracté risé par le fait que l'autre présente des nappes con ductrices réparties uniformément sur la face plane d'un disque coaxial<B>à</B> l'aimant, ces nappes, dont le pas est égal au pas polaire, étant reliées entre elles, de manière<B>à</B> former au moins un bobinage dans lequel les nappes adjacentes sont parcourues par des courants<B>de</B> sens inverse.
Ce moteur peut être utilisé comme moteur syn chrone utilisant le courant alternatif engendré par un oscillateur basse fréquence ou comme moteur oscil lant, notamment dans une pièce d'horlogerie, telle qu'un chronographe, une pendulette ou une montre- bracelet électronique.
Le dessin ci-annexé représente,<B>à</B> titre d7exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention, cons tituant un balancier moteur et régulateur d'une mon tre-bracelet électrique.
La fig. <B>1</B> en est une vue en coupe axiale<B>;</B> la fig. 2 montre schématiquement, en plan, la disposition des nappes conductrices<B>;</B> la fig. <B>3</B> est une vue en plan, par-dessous, du rotor<B>;</B> la fig. 4 est le schéma électrique du balancier.
Le balancier représenté comprend un axe<B>10</B> pi voté entre une platine<B>11</B> et un pont 12, et un ressort spiral<B>13</B> attaché d'une part<B>à</B> l'axe<B>10</B> et d'autre part <B>à</B> une raquette réglable non représentée, permettant de modifier légèrement la position de repos de l'équi page oscillant du balancier.
Cet équipage<B>-</B> ou rotor<B>-</B> comporte un disque aimanté 14 (fig. <B>3)</B> calé sur l'axe<B>10.</B> Ce disque cons titue un aimant multipolaire présentant dix paires de pôles alternés et uniformément répartis sur chacune de ses faces.
Le balancier comprend encore une partie fixe<B>-</B> ou stator<B>-</B> formée par vingt nappes conductrices<B>15</B> noyées dans la surface supérieure d'un support cir culaire isolant plat<B>16</B> fixé sur la platine<B>11</B> et situé <B>à</B> faible distance de l'aimant 14. Les nappes<B>15</B> sont radiales et distribuées uniformément sur le pourtour du support<B>16 ;</B> leur pas est égal au pas polaire du rotor.
Ces nappes sont formées par des faisceaux de fils conducteurs reliés de manière<B>à</B> constituer deux bobinages<B>17</B> et<B>18.</B> Le premier de ceux-ci<B>-</B> dit bobinage capteur<B>-</B> dont les deux bornes sont dési gnées par l7a et l7b, comprend deux nappes adja centes, le second<B>-</B> dit bobinage inducteur ou mo teur<B>-</B> dont les deux bornes sont désignées par l8a et l8b, les dix-huit autres nappes. Deux nappes adja centes quelconques d'un même bobinage sont tou jours parcourues par des courants inverses.
Les deux bobinages<B>17</B> et<B>18</B> sont insérés res pectivement (fig. 4) dans le circuit d'entrée et de sor tie d'un amplificateur<B>à</B> transistor<B>19</B> monté en émet teur commun (trait plein) ou en base commune (trait pointillé). La base de ce transistor, alimenté par une pile 20, est polarisée par une résistance 21 découplée par un condensateur 22.
Le balancier décrit ci-dessus qui est relié<B>à</B> un rouage traditionnel, non représenté, par l'intermé diaire d'un mécanisme transformant son mouvement oscillant en un mouvement rotatif intermittent, fonc tionne de la façon suivante: En l'absence de tout signal aux bornes du bobi nage capteur<B>17,</B> le transistor<B>19</B> est le siège d'un courant de collecteur résultant du courant de base fourni par la résistance 21.
Dès qu'une oscillation du rotor est amorcée, la tension induite dans le bobinage<B>17</B> module le cou- rant de collecteur. Ce courant modulé, qui traverse le bobinage<B>18,</B> soumet le rotor<B>-</B> si les connexions sont convenablement faites<B>- à</B> un couple moteur qui tend<B>à</B> amplifier son mouvement jusqu'à ce que la force contre-électromotrice induite dans, ce, bobi nage atteigne la tension de la pile, 20.<B>A</B> ce moment le fonctionnement<B>de</B> l'amplificateur cesse brusque ment.
Etant donné la multiplicité des pôles, la fréquence de la tension induite dans le bobinage<B>17</B> est plus élevée que celle<B>de</B> l'oscillation du rotor. Cette fré quence est d'ailleurs variable, passant par un maxi mum en même temps que la vitesse angulaire du rotor. Dès que Pamplitude <B>de</B> ce dernier atteint une certaine valeur, le signal capté par le bobinage<B>17</B> est assez ample pour assurer une modulation d1m- pulsion sur le collecteur, c'est-à-dire que seules les crêtes de tension, de polarité convenable, engendrent un courant de collecteur.
La capacité 22 doit être telle que les fluctuations <B>de</B> la tension de polarisation n'excèdent pas quelques millivolts, ce qui est facilement réalisable, sous une forme très réduite, avec les condensateurs électro lytiques. Seuls les maximum maximorum de polarité convenable de la tension induite dans le bobinage<B>17</B> donneront alors lieu<B>à</B> des impulsions motrices qui sont automatiquement localisées au voisinage de la vitesse angulaire maximum du rotor. Chaque alter nance de ce dernier peut donner lieu<B>à</B> une ou plu sieurs impulsions motrices, selon les caractéristiques du circuit, mais toutes ces impulsions sont localisées dans le temps au voisinage du passage du rotor par sa vitesse angulaire maximum, répondant ainsi<B>à</B> une condition bien connue d'isochronisme.
On pourrait envisager, dans une variante, de dédoubler le circuit électrique pour rendre motrices les deux alternances de chaque période de la tension induite dans le bobi nage capteur.
La forme d'exécution décrite présente l'avantage de ne pas avoir de contacts frottants et de compren dre un rotor dont la masse a une géométrie beaucoup mieux déterminée que celle d'un rotor bobiné. La multiplicité du nombre de ses pôles présente encore l'avantage de limiter la dispersion du flux magnéti que et d'éviter les nombreux inconvénients d'une telle dispersion tout en permettant de réaliser un champ magnétique intense. Les portions inactives des con ducteurs dont les tronçons radiaux forment les nap pes<B>16</B> sont également réduites dans une forte pro portion, facteur important pour atteindre un rende ment élevé indispensable dans une montre.
Pour fixer les idées, la consommation d!un balan cier spiral tel que celui représenté au dessin peut être de l'ordre du microwatt. <B>Il</B> est recommandable de faire usage d7un transistor au silicium, peu sensible<B>à</B> la température. Si la tension de la pile 20 est de l'or dre du volt, la résistance 21 sera de deux ou trois mégohms et la capacité du condensateur 22 d'envi ron dix [t F. Un tel condensateur électrolytique au tantale peut occuper un volume de quelques millimè- très cubes seulement.
Pour un diamètre du rotor de dix millimètres, la hauteur axiale du balancier peut ne pas excéder un millimètre, axe et pivots non compris. Pour atteindre une tension de l'ordre de un volt le bobinage<B>18</B> devra compter environ<B>10 000 à</B> 20<B>000</B> conducteurs, c'est- à-dire que chaque nappe comprendra environ de<B>500</B> <B>à 1000</B> conducteurs.
Chaque nappe peut être constituée par l'un des deux côtés actifs d'une bobine élémentaire, de telle manière que les 20 nappes du stator représenté<B>à</B> la fig. 2, nécessitent<B>10</B> bobines élémentaires.<B>Il</B> pour rait<B>y</B> avoir un avantage<B>à</B> constituer chaque nappe par les côtés actifs adjacents<B>de</B> deux bobines succes sives, les 20 nappes nécessitant alors 20 bobines<B>élé-</B> mentaires et l'intervalle entre les nappes correspon dant<B>à</B> la largeur d'une bobine.
Electrodynamic motor The present invention relates to an electrodynamic motor, characterized by the fact that one of its <B> - </B> stator parts and moving part <B> - </B> is constituted by a multipolar discdidal magnet and characterized by the fact that the other has conductive layers distributed uniformly on the flat face of a disk coaxial <B> with </B> the magnet, these layers, whose pitch is equal to the pole pitch, being interconnected, so <B> to </B> form at least one coil in which the adjacent layers are traversed by currents <B> of </B> in the opposite direction.
This motor can be used as a synchronous motor using the alternating current generated by a low frequency oscillator or as an oscillating motor, in particular in a timepiece, such as a chronograph, a clock or an electronic wristwatch.
The appended drawing represents, <B> by </B> by way of example, an embodiment of the object of the invention, constituting a motor and regulator balance of an electric watch bracelet.
Fig. <B> 1 </B> is a view in axial section <B>; </B> FIG. 2 shows schematically, in plan, the arrangement of the conductive layers <B>; </B> FIG. <B> 3 </B> is a plan view, from below, of the rotor <B>; </B> in fig. 4 is the electric diagram of the balance.
The balance shown comprises an axis <B> 10 </B> pi voted between a plate <B> 11 </B> and a bridge 12, and a spiral spring <B> 13 </B> attached on the one hand < B> to </B> axis <B> 10 </B> and on the other hand <B> to </B> an adjustable racket not shown, allowing the team's rest position to be slightly modified oscillating balance.
This <B> - </B> or rotor <B> - </B> crew comprises a magnetic disk 14 (fig. <B> 3) </B> wedged on the axis <B> 10. </ B > This disc consists of a multipolar magnet with ten pairs of alternating poles and uniformly distributed on each of its faces.
The balance also comprises a fixed part <B> - </B> or stator <B> - </B> formed by twenty conductive layers <B> 15 </B> embedded in the upper surface of an insulating circular support flat <B> 16 </B> fixed on the plate <B> 11 </B> and located <B> at </B> a short distance from the magnet 14. The cables <B> 15 </B> are radial and uniformly distributed around the periphery of the <B> 16; </B> support their pitch is equal to the pole pitch of the rotor.
These layers are formed by bundles of conductive wires connected so <B> to </B> to form two windings <B> 17 </B> and <B> 18. </B> The first of these <B > - </B> said sensor winding <B> - </B> whose two terminals are designated by l7a and l7b, comprises two adjacent layers, the second <B> - </B> called inductor winding or mo tor <B> - </B> whose two terminals are designated by l8a and l8b, the eighteen other layers. Any two adjacent layers of the same coil are always traversed by reverse currents.
The two coils <B> 17 </B> and <B> 18 </B> are respectively inserted (fig. 4) in the input and output circuit of an amplifier <B> to </ B > transistor <B> 19 </B> mounted as a common emitter (solid line) or as a common base (dotted line). The base of this transistor, powered by a battery 20, is biased by a resistor 21 decoupled by a capacitor 22.
The balance described above which is connected <B> to </B> a traditional cog, not shown, by the intermediary of a mechanism transforming its oscillating movement into an intermittent rotary movement, operates as follows: In the absence of any signal at the terminals of the sensor coil <B> 17, </B> the transistor <B> 19 </B> is the seat of a collector current resulting from the base current supplied by the resistor 21.
As soon as a rotor oscillation is initiated, the voltage induced in the winding <B> 17 </B> modulates the collector current. This modulated current, which passes through the winding <B> 18, </B> subjects the rotor <B> - </B> if the connections are properly made <B> - to </B> a motor torque which tends <B > to </B> amplify its movement until the counter-electromotive force induced in, this, bobi nage reaches the voltage of the battery, 20. <B> A </B> this moment the operation <B> of </B> the amplifier suddenly stops.
Given the multiplicity of poles, the frequency of the voltage induced in the winding <B> 17 </B> is higher than that of <B> </B> the oscillation of the rotor. This frequency is moreover variable, passing through a maximum at the same time as the angular speed of the rotor. As soon as the amplitude <B> of </B> the latter reaches a certain value, the signal picked up by winding <B> 17 </B> is large enough to ensure pulse modulation on the collector, that is to say. that is, only voltage peaks of suitable polarity generate a collector current.
The capacitor 22 must be such that the fluctuations <B> of </B> the bias voltage do not exceed a few millivolts, which is easily achievable, in a very reduced form, with electrolytic capacitors. Only the maximum maximorum of suitable polarity of the voltage induced in the winding <B> 17 </B> will then give rise to <B> </B> driving pulses which are automatically localized in the vicinity of the maximum angular speed of the rotor. Each alternation of the latter can give rise to <B> </B> one or more driving pulses, depending on the characteristics of the circuit, but all these pulses are localized in time in the vicinity of the passage of the rotor by its maximum angular speed , thus responding <B> to </B> a well-known condition of isochronism.
One could consider, in a variant, to split the electrical circuit to make the two half-waves of each period of the voltage induced in the sensor coil drive.
The embodiment described has the advantage of not having any friction contacts and of comprising a rotor whose mass has a much better determined geometry than that of a wound rotor. The multiplicity of the number of its poles also has the advantage of limiting the dispersion of the magnetic flux and of avoiding the numerous drawbacks of such a dispersion while allowing an intense magnetic field to be produced. The inactive portions of the conductors, the radial sections of which form the pads <B> 16 </B>, are also reduced in a large proportion, an important factor in achieving the high efficiency which is essential in a watch.
To fix ideas, the consumption of a spiral balance such as the one shown in the drawing can be of the order of a microwatt. <B> It </B> is recommended to use a silicon transistor, which is not very sensitive to <B> to </B> temperature. If the voltage of the battery 20 is in the order of one volt, the resistor 21 will be two or three megohms and the capacity of the capacitor 22 will be about ten [t F. Such a tantalum electrolytic capacitor can occupy a volume of a few very cubic millimeters only.
For a rotor diameter of ten millimeters, the axial height of the balance may not exceed one millimeter, axis and pivots not included. To reach a voltage of the order of one volt the winding <B> 18 </B> will have to have approximately <B> 10,000 to </B> 20 <B> 000 </B> conductors, that is to say - say that each cable will have approximately <B> 500 </B> <B> to 1000 </B> conductors.
Each sheet may be formed by one of the two active sides of an elementary coil, such that the 20 layers of the stator shown <B> to </B> in FIG. 2, require <B> 10 </B> elementary coils. <B> It </B> could <B> y </B> have an advantage <B> in </B> constituting each layer by the active sides adjacent <B> of </B> two successive coils, the 20 layers then requiring 20 <B> elementary </B> coils and the interval between the layers corresponding <B> to </B> the width of a coil.