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Moteur stabilisé pour mouvement d'horlogerie Il est connu d'utiliser un diapason associé à un circuit électrique pour la stabilisation de la vitesse d'un moteur utilisé pour entraîner un mouvement d'horlogerie. Dans toutes les constructions proposées, le couplage du diapason avec le circuit électrique est exclusivement électromagnétique. Le circuit capteur exige donc l'emploi d'une bobine captrice relativement chère lorsqu'il s'agit de moteur miniature, et dont la fréquence d'utilisation est limitée.
On a d'autre part proposé de réaliser un moteur à rotor pour montre électrique, dans lequel l'entretien du mouvement et la stabilisation est opérée au moyen d'un couplage capacitif entre une plaque fixe et une plaque tournant avec le moteur, la coïncidence des deux plaques enclenchant un oscillateur électrique.
Si la vitesse du rotor est relativement réduite, ce qui est le cas généralement dans un moteur pour mouvement d'horlogerie, il est nécessaire de prévoir plusieurs plaques entraînées par le rotor, pour que l'oscillateur soit enclenché de façon suffisamment répétée et que les impulsions d'entraînement du rotor formées par l'oscillateur parviennent au rotor avec une fréquence de répétition suffisante. Or il est relativement difficile de répartir les plaques mobiles angulairement avec une précision suffisante.
D'autre part l'oscillateur doit fournir une énergie considérable pour l'entretien du mouvement du rotor. On se rend en outre facilement compte que l'isochronisme d'un tel moteur est bien inférieur à celui d'un moteur stabilisé par un résonateur mécanique qui présente en outre l'avantage de constituer un emmagasineur d'énergie contribuant à la marche continue du moteur.
L'invention a pour but de réaliser un moteur stabilisé pour mouvement d'horlogerie, et présentant les avantages d'une stabilisation par un résonateur mécanique et ceux d'un auto-entretien par couplage capacitif sans pour autant que l'ensemble soit plus compliqué dans sa réalisation qu'une construction utilisant l'une ou l'autre de ces solutions, tout au contraire.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de la présente invention. La fig. 1 représente le principe du moteur et son circuit électrique associé.
La fig. 2 représente une vue de côté du moteur.
La fig. 3 représente un détail du capteur haute fréquence.
La fig. 4 montre une vue de dessus sans le capteur. La fig. 5 montre une vue de face du moteur complet. Dans le circuit représenté en fig. 1, le moteur est schématiquement représenté par ses deux rotors parallèles 1 et 2 aimantés diamétralement de manière à présenter des pôles 3 et 4. Ce double rotor est couplé magnétiquement avec un résonateur symétrique 5, du type diapason, fixé par son pied à la masse 6. Chacune des branches du résonateur 5a, 5b porte un petit barreau magnétique 7, respectivement 8 à son extrémité. L'axe d'aimantation de ces barreaux est parallèle à l'axe de rotation du moteur.
Ces barreaux magnétiques sont d'autre part disposés de manière soit à se rapprocher l'un de l'autre soit à s'éloigner à chaque passage des deux pôles du double rotor. Entre les branches du résonateur est disposé d'autre part un élément capteur à haute fréquence 9 relié à un circuit générateur à haute fréquence 10 constitué par un oscillateur à diode tunnel 11.
Cette diode tunnel est associée à un circuit résonnant comprenant l'enroulement 12 d'un transformateur de couplage en série avec un condensateur 13, et un condensateur variable 14 connecté entre les deux extrémités de l'enroulement du transformateur, permettant d'ajuster la fréquence de l'oscillateur. Le circuit-moteur 15 est relié inductivement au circuit générateur haute fréquence par le secondaire 16 du transformateur auquel est monté en
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shunt un condensateur variable d'accord 17. Le moteur étant à courant continu, le courant engendré par le générateur haute fréquence doit être redressé par une diode 18 avant d'être appliqué à la bobine motrice 19.
La bobine motrice 19 est ainsi excitée par des impulsions obtenues en quelque sorte par la modulation du courant à haute fréquence issue du circuit générateur 10. Le générateur haute fréquence et le circuit moteur sont alimentés par une source de courant continu indiquée au dessin par les signes -f- et - qui peut être de tension très faible, grâce à l'utilisation d'une diode tunnel, l'emploi d'une pile chargée d'un isotope radioactif fournissant une tension au-dessous de 1 volt étant possible et très avantageux du fait de sa longue durée de vie.
Le fonctionnement du moteur est le suivant. Le moteur est tout d'abord lancé à une vitesse supérieure à la fréquence de résonance du résonateur symétrique. A chaque tour, sous l'effet des pôles 3 et 4, les rotors 1 et 2 donnent une impulsion au résonateur symétrique qui oscille légèrement en oscillation forcée non accordée avec le circuit détecteur constitué par le générateur haute fréquence. Le moteur ralentissant, sa vitesse correspondra, à un certain moment, à la fréquence de résonance du résonateur symétrique, et celui-ci se mettra à osciller à une fréquence que l'on choisira la plus élevée possible.
Le résonateur 5 étant couplé capacitivement avec le circuit générateur haute fréquence 10, ce dernier se mettra à osciller et un courant redressé traversera la bobine motrice 19. Le moteur reprendra alors de la vitesse, et celle-ci ne correspondant plus à la fréquence de résonance du résonateur symétrique, ce dernier cessera d'osciller, et le circuit générateur haute fréquence 10 cessera son oscillation. La bobine 19 ne recevant plus de courant, le moteur ralentira, et le même cycle se répétera jusqu'à ce que la vitesse du moteur soit stabilisée. Grâce à l'emploi d'un couplage capacitif entre le résonateur mécanique et le circuit détecteur 10, il est donc possible de réaliser un circuit électrique très simple ne consommant qu'une faible énergie.
L'utilisation d'un couplage capacitif et d'un oscillateur à diode tunnel permet d'utiliser des fréquences très élevées et de réduire les dimensions du capteur. La haute fréquence et le facteur élevé de surtension du circuit 10 permet d'atteindre une grande précision dans la stabilisation de la vitesse du moteur. En utilisant la diode tunnel par exemple à 500 mégacycles, il est possible d'associer à celle-ci des cavités résonnantes. La très basse impédance de la diode tunnel permet d'utiliser des bobines de très faible dimension avec du fil de diamètre normal.
La fia. 2 montre un exemple de réalisation pratique du moteur selon la fig. 1. Les mêmes signes de référence étant utilisés, on y reconnaît le double rotor 1 et 2, dont l'axe 20 est monté sur des paliers 21 et 22. Les branches 5a et 5b du résonateur symétrique sont en forme de S aplati, les branches du S fixées au support étant plus longues que les autres, et soumises pratiquement à aucune flexion, de telle sorte que l'influence de l'encastrement sur l'oscillation est nulle.
La forme en S a d'autre part un effet thermocompensateur. Deux montants latéraux 23 et 24 servent à la fois à guider les branches du résonateur symétrique (fig. 4) et d'autre part à supporter une plaque isolante 25 portant d'une part le capteur 9 et d'autre part les éléments du circuit électrique non représenté.
La fig. 3 montre un détail de la fi.. 2, dans lequel on peut voir de quelle manière est effectué le couplage capacitif entre le résonateur mécanique et le capteur 9. A cet effet les extrémités des branches 5a et 5b du résonateur symétrique portent les pièces en U 5c et 5d dans lesquelles sont disposés les aimants 7 et 8 pour le couplage magnétique avec les rotors. Ces pièces 5c et 5d se déplacent entre les ailes du capteur 9 constitué par une pièce métallique dont la section est en forme de double T. On obtient ainsi, par des moyens très simples, un couplage capacitif tout à fait suffisant pour les hautes fréquences utilisées.
L a fi-* 4 représente le même moteur vu de dessus sans la plaque 25 et le capteur 9. On y reconnaît les mêmes éléments que dans la fig. 2, et en outre un réducteur de vitesse constitué par un pignon 26 et la roue dentée 27.
La fig. 5 représente une autre vue de côté du même moteur. On y reconnaît le rotor 2, de forme circulaire, un montant 23, la plaque isolante pour le montage des éléments électriques 25 et l'engrenage réducteur 27. Chaque élément du rotor est constitué d'un disque relativement mince renforcé à sa périphérie, tel que schématiquement représenté à la fig. 1.
Le rotor double peut naturellement présenter plusieurs paires de pôles. L'emploi du dispositif da synchronisation tel que décrit en relation avec un moteur à rotor tournant de façon continue, n'est pas limité à un tel moteur mais peut être associé également à un moteur avançant pas à pas, la bobine motrice étant alors alimentée par des impulsions de la fréquence désirée. Il est également possible de synchroniser un moteur-vibra- teur comprenant un élément mobile magnétique monté élastiquement et vibrant dans l'entrefer d'un électroaimant.
D'autre part, le capteur à haute fréquence peut être de construction différente, la forme des pièces constituant les deux plaques de la capacité et leur distance étant calculées de manière à obtenir des impulsions de commande de la forme et de la durée désirées.
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Stabilized motor for a clockwork movement It is known to use a tuning fork associated with an electric circuit for stabilizing the speed of a motor used to drive a clockwork movement. In all the constructions proposed, the coupling of the tuning fork with the electric circuit is exclusively electromagnetic. The sensor circuit therefore requires the use of a relatively expensive sensor coil in the case of a miniature motor, and whose frequency of use is limited.
On the other hand, it has been proposed to produce a rotor motor for an electric watch, in which the maintenance of the movement and the stabilization is carried out by means of a capacitive coupling between a fixed plate and a plate rotating with the motor, the coincidence of the two plates triggering an electric oscillator.
If the speed of the rotor is relatively low, which is generally the case in a motor for a clockwork movement, it is necessary to provide several plates driven by the rotor, so that the oscillator is engaged sufficiently repeatedly and that the Rotor drive pulses formed by the oscillator reach the rotor with sufficient repetition frequency. Now, it is relatively difficult to distribute the angularly movable plates with sufficient precision.
On the other hand, the oscillator must provide considerable energy to maintain the movement of the rotor. It is also easy to realize that the isochronism of such a motor is much lower than that of a motor stabilized by a mechanical resonator which also has the advantage of constituting an energy store contributing to the continuous operation of the motor. engine.
The object of the invention is to provide a stabilized motor for a clockwork movement, and having the advantages of stabilization by a mechanical resonator and those of self-maintenance by capacitive coupling without the assembly being more complicated. in its realization than a construction using one or the other of these solutions, quite the contrary.
The accompanying drawing shows, by way of example, one embodiment of the object of the present invention. Fig. 1 represents the principle of the motor and its associated electrical circuit.
Fig. 2 shows a side view of the engine.
Fig. 3 shows a detail of the high frequency sensor.
Fig. 4 shows a top view without the sensor. Fig. 5 shows a front view of the complete engine. In the circuit shown in fig. 1, the motor is schematically represented by its two parallel rotors 1 and 2 magnetized diametrically so as to have poles 3 and 4. This double rotor is magnetically coupled with a symmetrical resonator 5, of the tuning fork type, fixed by its foot to the ground 6. Each of the branches of the resonator 5a, 5b carries a small magnetic bar 7, 8 respectively at its end. The magnetization axis of these bars is parallel to the axis of rotation of the motor.
These magnetic bars are on the other hand arranged so as to either move closer to one another or to move away each time the two poles of the double rotor pass. On the other hand, between the branches of the resonator is a high frequency sensor element 9 connected to a high frequency generator circuit 10 formed by a tunnel diode oscillator 11.
This tunnel diode is associated with a resonant circuit comprising the winding 12 of a coupling transformer in series with a capacitor 13, and a variable capacitor 14 connected between the two ends of the winding of the transformer, making it possible to adjust the frequency. of the oscillator. The motor circuit 15 is inductively connected to the high frequency generator circuit by the secondary 16 of the transformer to which is mounted in
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shunt a variable tuning capacitor 17. The motor being direct current, the current generated by the high frequency generator must be rectified by a diode 18 before being applied to the motor coil 19.
The motor coil 19 is thus excited by pulses obtained in a way by the modulation of the high frequency current coming from the generator circuit 10. The high frequency generator and the motor circuit are supplied by a direct current source indicated in the drawing by the signs. -f- and - which can be of very low voltage, thanks to the use of a tunnel diode, the use of a battery charged with a radioactive isotope providing a voltage below 1 volt being possible and very advantageous due to its long service life.
The operation of the engine is as follows. The motor is first started at a speed greater than the resonant frequency of the symmetrical resonator. At each turn, under the effect of poles 3 and 4, rotors 1 and 2 give an impulse to the symmetrical resonator which oscillates slightly in forced oscillation not in tune with the detector circuit formed by the high frequency generator. As the motor slows down, its speed will correspond, at a certain moment, to the resonant frequency of the symmetrical resonator, and the latter will begin to oscillate at a frequency that will be chosen as high as possible.
The resonator 5 being capacitively coupled with the high frequency generator circuit 10, the latter will begin to oscillate and a rectified current will flow through the motor coil 19. The motor will then resume speed, and this no longer corresponds to the resonant frequency. of the symmetrical resonator, the latter will stop oscillating, and the high frequency generator circuit 10 will cease its oscillation. As coil 19 no longer receives current, the motor will slow down, and the same cycle will repeat until the motor speed is stabilized. Thanks to the use of a capacitive coupling between the mechanical resonator and the detector circuit 10, it is therefore possible to produce a very simple electrical circuit consuming only low energy.
The use of a capacitive coupling and of a tunnel diode oscillator makes it possible to use very high frequencies and to reduce the dimensions of the sensor. The high frequency and the high overvoltage factor of circuit 10 makes it possible to achieve high precision in stabilizing the speed of the motor. By using the tunnel diode, for example at 500 megacycles, it is possible to associate resonant cavities therewith. The very low impedance of the tunnel diode allows the use of very small coils with normal diameter wire.
The fia. 2 shows a practical embodiment of the motor according to FIG. 1. The same reference signs being used, we recognize there the double rotor 1 and 2, whose axis 20 is mounted on bearings 21 and 22. The branches 5a and 5b of the symmetrical resonator are in the shape of a flattened S, the branches of the S fixed to the support being longer than the others, and subjected to practically no bending, so that the influence of the embedding on the oscillation is zero.
The S-shape on the other hand has a thermocompensating effect. Two lateral uprights 23 and 24 serve both to guide the branches of the symmetrical resonator (fig. 4) and on the other hand to support an insulating plate 25 carrying on the one hand the sensor 9 and on the other hand the elements of the circuit. electric not shown.
Fig. 3 shows a detail of fi .. 2, in which it is possible to see how the capacitive coupling is carried out between the mechanical resonator and the sensor 9. For this purpose the ends of the branches 5a and 5b of the symmetrical resonator carry the parts in U 5c and 5d in which the magnets 7 and 8 are arranged for the magnetic coupling with the rotors. These parts 5c and 5d move between the wings of the sensor 9 formed by a metal part whose section is in the shape of a double T. This gives, by very simple means, a capacitive coupling quite sufficient for the high frequencies used. .
L a fi- * 4 represents the same motor seen from above without the plate 25 and the sensor 9. We recognize the same elements as in FIG. 2, and furthermore a speed reducer constituted by a pinion 26 and the toothed wheel 27.
Fig. 5 shows another side view of the same engine. We recognize the rotor 2, circular in shape, an upright 23, the insulating plate for mounting the electrical elements 25 and the reduction gear 27. Each element of the rotor consists of a relatively thin disc reinforced at its periphery, such as that schematically shown in FIG. 1.
The double rotor can naturally have several pairs of poles. The use of the synchronization device as described in relation to a continuously rotating rotor motor is not limited to such a motor but can also be associated with a motor advancing step by step, the driving coil then being supplied. by pulses of the desired frequency. It is also possible to synchronize a motor-vibrator comprising a mobile magnetic element mounted elastically and vibrating in the air gap of an electromagnet.
On the other hand, the high frequency sensor can be of different construction, the shape of the parts constituting the two plates of the capacitor and their distance being calculated so as to obtain control pulses of the desired shape and duration.