CH720396A2 - Shock-resistant piezoelectric rotary motor, particularly for watchmaking - Google Patents
Shock-resistant piezoelectric rotary motor, particularly for watchmaking Download PDFInfo
- Publication number
- CH720396A2 CH720396A2 CH001580/2022A CH15802022A CH720396A2 CH 720396 A2 CH720396 A2 CH 720396A2 CH 001580/2022 A CH001580/2022 A CH 001580/2022A CH 15802022 A CH15802022 A CH 15802022A CH 720396 A2 CH720396 A2 CH 720396A2
- Authority
- CH
- Switzerland
- Prior art keywords
- movable element
- rotor
- piezoelectric motor
- piezoelectric
- resonators
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
- G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
- G04C3/04—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a balance
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
- G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B43/00—Protecting clockworks by shields or other means against external influences, e.g. magnetic fields
- G04B43/002—Component shock protection arrangements
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
- G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
- G04C3/08—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a mechanical oscillator other than a pendulum or balance, e.g. by a tuning fork, e.g. electrostatically
- G04C3/12—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a mechanical oscillator other than a pendulum or balance, e.g. by a tuning fork, e.g. electrostatically driven by piezoelectric means; driven by magneto-strictive means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/105—Cycloid or wobble motors; Harmonic traction motors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
L'invention concerne un moteur piézoélectrique (1) rotatif, notamment pour une pièce d'horlogerie, le moteur (1) comprenant : – un rotor (3) configuré pour pouvoir tourner et actionner un dispositif mécanique, – un stator (2) configuré pour faire tourner le rotor (3), le stator (2) comprenant un actionneur piézoélectrique, l'actionneur piézoélectrique comprenant un élément mobile (5) dont le déplacement fait tourner le rotor (3) dans un premier sens, l'actionneur piézoélectrique comprenant seulement deux résonateurs actionnables électriquement, les deux résonateurs étant reliés à l'élément mobile (5) pour le déplacer contre le rotor (3) afin de le faire tourner, les deux résonateurs (6, 7) étant agencés par rapport à l'élément mobile (5) de manière à faire osciller l'élément mobile (5) dans une première et une deuxième direction différentes l'une de l'autre, chaque résonateur (6, 7) comportant un centre de rotation, les deux résonateurs (6, 7) étant disposés par rapport à l'élément mobile (5), de sorte qu'autour de chaque centre de rotation, le couple résultant de toutes les forces d'accélération s'appliquant dans le plan de chaque résonateur (6, 7) soit nul.The invention relates to a rotary piezoelectric motor (1), in particular for a timepiece, the motor (1) comprising: – a rotor (3) configured to be able to rotate and actuate a mechanical device, – a stator (2) configured for rotating the rotor (3), the stator (2) comprising a piezoelectric actuator, the piezoelectric actuator comprising a movable element (5) whose movement causes the rotor (3) to rotate in a first direction, the piezoelectric actuator comprising only two electrically actuable resonators, the two resonators being connected to the movable element (5) to move it against the rotor (3) in order to make it rotate, the two resonators (6, 7) being arranged relative to the element movable (5) so as to oscillate the movable element (5) in a first and a second direction different from each other, each resonator (6, 7) comprising a center of rotation, the two resonators (6 , 7) being arranged relative to the movable element (5), so that around each center of rotation, the torque resulting from all the acceleration forces applying in the plane of each resonator (6, 7) ) is zero.
Description
Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention
[0001] L'invention se rapporte au domaine technique des moteurs piézoélectriques rotatifs. L'invention se rapporte également au domaine technique des pièces d'horlogerie munies d'un tel moteur piézoélectrique rotatif. [0001] The invention relates to the technical field of rotary piezoelectric motors. The invention also relates to the technical field of timepieces equipped with such a rotary piezoelectric motor.
Arrière-plan technologiqueTechnology background
[0002] Les moteurs électriques usuellement utilisés en horlogerie sont des moteurs rotatifs de type „Lavet“, qui fonctionnent sur des principes physiques électromagnétiques. Un tel moteur comporte généralement un stator muni de bobines et un rotor aimanté, qui tourne par actionnement déphasé des bobines. [0002] The electric motors usually used in watchmaking are rotary motors of the “Lavet” type, which operate on electromagnetic physical principles. Such a motor generally comprises a stator equipped with coils and a magnetized rotor, which rotates by out-of-phase actuation of the coils.
[0003] Cependant, ces moteurs ont une résistance limitée aux champs magnétiques élevés. A partir d'une certaine valeur de champs magnétique, le moteur se bloque. En général, ils se bloquent sous l'effet d'un champ magnétique qui dépasse 2 mT. [0003] However, these motors have limited resistance to high magnetic fields. From a certain magnetic field value, the motor blocks. In general, they block under the effect of a magnetic field that exceeds 2 mT.
[0004] Ainsi, pour éviter ce problème, il est nécessaire de concevoir des moteurs fonctionnant sur d'autres principes physique. [0004] Thus, to avoid this problem, it is necessary to design motors operating on other physical principles.
[0005] Il existe par exemple des moteurs électrostatiques à peignes, tel que celui décrit dans le brevet CH709512. Mais les peignes prennent de la place, et ils consomment une énergie plus élevée que les moteurs de type „Lavet“. [0005] There are, for example, electrostatic comb motors, such as that described in patent CH709512. But the combs take up space, and they consume more energy than “Lavet” type motors.
[0006] Des moteurs basés sur l'effet piézoélectrique ont aussi été mis au point, par exemple dans le brevet EP0587031. Mais celui-ci est limité à l'actionnement d'un quantième. Cependant, sa consommation élevée et le risque d'usure prématurée ne permettent pas l'entraînement d'une aiguille des secondes, qui demande en général le plus d'énergie. [0006] Motors based on the piezoelectric effect have also been developed, for example in patent EP0587031. But this is limited to the activation of a date. However, its high consumption and the risk of premature wear do not allow the driving of a seconds hand, which generally requires the most energy.
[0007] Pour limiter la consommation, un moteur piézoélectrique à mouvement orbital est décrit dans la demande de brevet EP21216102.0 déposée au nom The Swatch Group Research and Development Ltd. Dans ce moteur, le rotor est entraîné par un élément mobile en forme d'anneau décrivant un mouvement orbital, de manière à venir en contact avec le rotor, qui est agencé à l'intérieur de l'anneau. Pour déplacer l'élément mobile, un actionneur piézoélectrique comprend plusieurs résonateurs piézoélectriques formés de bras flexibles oscillant, les bras tenant et déplaçant l'élément mobile, les bras comportant un matériau piézoélectrique actionnable. [0007] To limit consumption, a piezoelectric motor with orbital movement is described in patent application EP21216102.0 filed in the name The Swatch Group Research and Development Ltd. In this motor, the rotor is driven by a movable ring-shaped element describing an orbital movement, so as to come into contact with the rotor, which is arranged inside the ring. To move the movable element, a piezoelectric actuator comprises several piezoelectric resonators formed of oscillating flexible arms, the arms holding and moving the movable element, the arms comprising an actuable piezoelectric material.
[0008] Cependant, en dépit de la grande compacité de cette solution, un choc latéral provoque directement une force sur l'anneau, perturbant ainsi le mouvement orbital et pouvant causer une perte chronométrique du mouvement d'horlogerie équipée d'un tel moteur piézoélectrique. [0008] However, despite the great compactness of this solution, a lateral impact directly causes a force on the ring, thus disrupting the orbital movement and potentially causing a chronometric loss of the clock movement equipped with such a piezoelectric motor. .
Résumé de l'inventionSummary of the invention
[0009] Le but de la présente invention est de proposer un moteur piézoélectrique rotatif, qui peut résister à des champs électromagnétiques élevés, qui supporte les chocs latéraux, tout en gardant une consommation d'énergie et un volume réduit. [0009] The aim of the present invention is to provide a rotary piezoelectric motor, which can withstand high electromagnetic fields, which withstands lateral shocks, while keeping energy consumption and a reduced volume.
[0010] A cet effet, l'invention se rapporte à un moteur piézoélectrique rotatif, notamment pour une pièce d'horlogerie, le moteur comprenant : – un rotor configuré pour pouvoir tourner et actionner un dispositif mécanique, – un stator configuré pour faire tourner le rotor, le stator comprenant un actionneur piézoélectrique,l'actionneur piézoélectrique comprenant un élément mobile dont le déplacement fait tourner le rotor dans un premier sens. [0010] For this purpose, the invention relates to a rotary piezoelectric motor, in particular for a timepiece, the motor comprising: – a rotor configured to be able to rotate and actuate a mechanical device, – a stator configured to rotate the rotor, the stator comprising a piezoelectric actuator, the piezoelectric actuator comprising a movable element whose movement causes the rotor to rotate in a first direction.
[0011] L'invention est remarquable en ce que l'actionneur piézoélectrique comprend deux résonateurs piézoélectriques actionnables électriquement, les deux résonateurs étant reliés à l'élément mobile pour le déplacer contre le rotor afin de le faire tourner, les deux résonateurs étant agencés par rapport à l'élément mobile de manière à faire osciller l'élément mobile dans une première et une deuxième direction différentes l'une de l'autre, chaque résonateur comportant un centre de rotation, les deux résonateurs étant disposés par rapport à l'élément mobile, de sorte qu'autour de chaque centre de rotation, le couple résultant de toutes les forces d'accélération s'appliquant dans le plan de chaque résonateur soit nul. [0011] The invention is remarkable in that the piezoelectric actuator comprises two electrically actuable piezoelectric resonators, the two resonators being connected to the movable element to move it against the rotor in order to make it rotate, the two resonators being arranged by relative to the movable element so as to cause the movable element to oscillate in a first and a second direction different from each other, each resonator having a center of rotation, the two resonators being arranged relative to the element mobile, so that around each center of rotation, the torque resulting from all the acceleration forces applying in the plane of each resonator is zero.
[0012] Un stator ayant une telle configuration permet de transmettre facilement un mouvement de rotation au rotor grâce à un actionneur piézoélectrique. En effet, l'élément mobile peut être déplacé afin d'être en contact avec le rotor pour transmettre un mouvement dans un premier sens. Ainsi, lorsque les résonateurs oscillent, l'élément mobile effectue un mouvement rotatif orbital pour venir en contact avec le rotor et lui transmet une force pour le faire tourner dans un premier sens. [0012] A stator having such a configuration makes it possible to easily transmit a rotational movement to the rotor thanks to a piezoelectric actuator. Indeed, the mobile element can be moved in order to be in contact with the rotor to transmit a movement in a first direction. Thus, when the resonators oscillate, the mobile element performs an orbital rotary movement to come into contact with the rotor and transmits a force to it to make it rotate in a first direction.
[0013] Comme le couple résultant de toutes les forces exercées sur chaque centre de rotation est nul dans le plan de chaque résonateur, l'effet des chocs latéraux est fortement diminué, voire annulé. Ainsi, on évite le risque de perturber le mouvement orbital et donc des pertes chronométriques dans le cas d'un moteur d'horlogerie. [0013] As the torque resulting from all the forces exerted on each center of rotation is zero in the plane of each resonator, the effect of lateral shocks is greatly reduced, or even canceled. Thus, the risk of disrupting the orbital movement and therefore chronometric losses in the case of a clock engine is avoided.
[0014] En outre, en disposant de deux résonateurs piézoélectriques pour produire des oscillations dans des directions sensiblement différentes, on peut déplacer l'élément mobile dans un mouvement orbital, sans avoir besoin de multiplier le nombre de résonateurs. [0014] Furthermore, by having two piezoelectric resonators to produce oscillations in significantly different directions, the mobile element can be moved in an orbital movement, without needing to multiply the number of resonators.
[0015] Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, le premier et le deuxième résonateur sont agencés perpendiculairement l'un par rapport à l'autre, de sorte que la première et la deuxième direction soient sensiblement perpendiculaires. On peut ainsi obtenir un mouvement orbital circulaire. According to a particular embodiment of the invention, the first and the second resonator are arranged perpendicular to each other, so that the first and the second directions are substantially perpendicular. We can thus obtain a circular orbital movement.
[0016] Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, le premier et le deuxième résonateur sont chacun agencés sur un côté différent de l'élément mobile, les deux côtés étant de préférence adjacents. [0016] According to a particular embodiment of the invention, the first and the second resonator are each arranged on a different side of the movable element, the two sides being preferably adjacent.
[0017] Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, le moteur piézoélectrique comprend une première table de translation permettant à l'élément mobile de se mouvoir selon la première direction. [0017] According to a particular embodiment of the invention, the piezoelectric motor comprises a first translation table allowing the mobile element to move in the first direction.
[0018] Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, le moteur piézoélectrique comprend une deuxième table de translation permettant à l'élément mobile de se mouvoir selon la deuxième direction. [0018] According to a particular embodiment of the invention, the piezoelectric motor comprises a second translation table allowing the movable element to move in the second direction.
[0019] Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, la deuxième table de translation est agencée en série de la première table de translation, l'élément mobile étant relié à la deuxième table de translation. [0019] According to a particular embodiment of the invention, the second translation table is arranged in series with the first translation table, the mobile element being connected to the second translation table.
[0020] Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, la première table de translation et la deuxième table de translation sont sensiblement perpendiculaires l'une par rapport à l'autre. [0020] According to a particular embodiment of the invention, the first translation table and the second translation table are substantially perpendicular to each other.
[0021] Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, une table de translation est agencée de l'autre côté de l'élément mobile par rapport à un résonateur. [0021] According to a particular embodiment of the invention, a translation table is arranged on the other side of the movable element relative to a resonator.
[0022] Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, chaque résonateur est muni d'une masse oscillante actionnée par une paire de lames flexibles comportant un matériau piézoélectrique. According to a particular embodiment of the invention, each resonator is provided with an oscillating mass actuated by a pair of flexible blades comprising a piezoelectric material.
[0023] Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, l'élément mobile effectue un mouvement orbital dans un deuxième sens inverse du premier sens. [0023] According to a particular embodiment of the invention, the movable element performs an orbital movement in a second direction opposite to the first direction.
[0024] Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, l'élément mobile est toujours en contact avec le rotor pendant le fonctionnement du moteur rotatif. According to a particular embodiment of the invention, the movable element is always in contact with the rotor during operation of the rotary motor.
[0025] Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, le déplacement de l'élément mobile fait tourner le rotor de manière continue. According to a particular embodiment of the invention, the movement of the movable element causes the rotor to rotate continuously.
[0026] Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, l'élément mobile a une forme d'anneau, le rotor étant agencé à l'intérieur de l'anneau. According to a particular embodiment of the invention, the movable element has the shape of a ring, the rotor being arranged inside the ring.
[0027] Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, le contact entre l'élément mobile et le rotor mobile est à l'intérieur de l'anneau. According to a particular embodiment of the invention, the contact between the movable element and the movable rotor is inside the ring.
[0028] Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, le rotor comprend une roue dentée, l'anneau comportant une denture interne coopérant avec une denture externe de la roue dentée. [0028] According to a particular embodiment of the invention, the rotor comprises a toothed wheel, the ring comprising internal teeth cooperating with external teeth of the toothed wheel.
[0029] Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, l'élément mobile est immobile en rotation sur lui-même. [0029] According to a particular embodiment of the invention, the movable element is immobile in rotation on itself.
[0030] Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, l'élément mobile est agencé autour du rotor. [0030] According to a particular embodiment of the invention, the movable element is arranged around the rotor.
[0031] Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, le premier et le deuxième résonateur sont actionnés avec un déphasage de 90°. According to a particular embodiment of the invention, the first and the second resonator are actuated with a phase shift of 90°.
[0032] Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, le premier et le deuxième résonateur sont chacun agencés sur un côté différent de l'élément mobile, les deux côtés étant de préférence adjacents. According to a particular embodiment of the invention, the first and the second resonator are each arranged on a different side of the movable element, the two sides being preferably adjacent.
[0033] L'invention se rapporte également à une pièce d'horlogerie comportant un mouvement d'horlogerie comprenant une transmission d'engrenages configurée pour faire tourner au moins une aiguille, et comprenant un tel moteur piézoélectrique agencé pour actionner la transmission d'engrenages. [0033] The invention also relates to a timepiece comprising a timepiece movement comprising a gear transmission configured to rotate at least one hand, and comprising such a piezoelectric motor arranged to actuate the gear transmission .
Brève description des figuresBrief description of the figures
[0034] D'autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : – la figure 1 représente schématiquement une vue de dessus d'un mode de réalisation du moteur piézoélectrique rotatif selon l'invention à l'arrêt, le rotor et le stator n'étant pas en contact, – la figure 2 représente schématiquement une vue de dessus du mode de réalisation du moteur piézoélectrique rotatif selon l'invention en fonctionnement, le rotor et le stator étant en contact à six heures, – la figure 3 représente schématiquement une vue de dessus du mode de réalisation du moteur piézoélectrique rotatif selon l'invention en fonctionnement, le rotor et le stator étant en contact à neuf heures, – la figure 4 représente schématiquement une vue de dessus du mode de réalisation du moteur piézoélectrique rotatif selon l'invention en fonctionnement, le rotor et le stator étant en contact à midi, – la figure 5 représente schématiquement une vue de dessus du mode de réalisation du moteur piézoélectrique rotatif selon l'invention en fonctionnement, le rotor et le stator étant en contact à trois heures, et – la figure 6 représente schématiquement une vue de dessus d'un résonateur du moteur piézoélectrique.[0034] Other particularities and advantages will emerge clearly from the description given below, for information only and in no way limiting, with reference to the appended drawings, in which: - Figure 1 schematically represents a top view of an embodiment of the rotary piezoelectric motor according to the invention when stopped, the rotor and the stator not being in contact, - Figure 2 schematically represents a top view of the embodiment of the rotary piezoelectric motor according to the invention in operation, the rotor and the stator being in contact at six o'clock, - Figure 3 schematically represents a top view of the embodiment of the rotary piezoelectric motor according to the invention in operation, the rotor and the stator being in contact at nine o'clock, - Figure 4 schematically represents a top view of the embodiment of the rotary piezoelectric motor according to the invention in operation, the rotor and the stator being in contact at noon, - Figure 5 schematically represents a top view of the embodiment of the rotary piezoelectric motor according to the invention in operation, the rotor and the stator being in contact at three o'clock, and - Figure 6 schematically represents a top view of a resonator of the piezoelectric motor.
Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention
[0035] Les figures 1 à 5 montrent un mode de réalisation d'un moteur piézoélectrique 1 rotatif. Le moteur piézoélectrique 1 peut notamment servir dans une pièce d'horlogerie pour actionner un dispositif d'affichage, comme des aiguilles agencées sur un cadran. Le moteur piézoélectrique 1 s'étend de préférence sensiblement dans un plan. Figures 1 to 5 show an embodiment of a rotary piezoelectric motor 1. The piezoelectric motor 1 can in particular be used in a timepiece to operate a display device, such as hands arranged on a dial. The piezoelectric motor 1 preferably extends substantially in a plane.
[0036] Le moteur piézoélectrique 1 comprend un rotor 3 mobile en rotation sur lui-même, et configuré pour pouvoir tourner et actionner une transmission d'engrenages mécaniques, notamment pour un dispositif d'affichage. Le moteur piézoélectrique 1 comprend un stator 2 configuré pour actionner et faire tourner le rotor 3. The piezoelectric motor 1 comprises a rotor 3 movable in rotation on itself, and configured to be able to rotate and actuate a transmission of mechanical gears, in particular for a display device. The piezoelectric motor 1 includes a stator 2 configured to actuate and rotate the rotor 3.
[0037] Le rotor 3 est par exemple une roue dentée 9 agencée au centre du moteur piézoélectrique 1. La roue dentée 9 est par exemple montée sur un axe muni d'un pivot à chaque extrémité, ces pivots étant montés dans des paliers permettant à l'axe de tourner. La roue dentée 9 comporte un anneau externe 28 et un moyeu 27 au centre, le moyeu 27 étant relié à l'anneau 28 par des rayons rigides 19. L'axe 13 comporte un pignon 21 parallèle à la roue dentée 9, et agencé pour transmettre le mouvement reçu par la roue dentée 9 à une transmission d'engrenages, par exemple à un mouvement d'une pièce d'horlogerie. Le rotor 3 est muni d'une denture périphérique 10 sur l'anneau 28, qui permet d'actionner la roue dentée 9. The rotor 3 is for example a toothed wheel 9 arranged in the center of the piezoelectric motor 1. The toothed wheel 9 is for example mounted on an axis provided with a pivot at each end, these pivots being mounted in bearings allowing the axis to rotate. The toothed wheel 9 comprises an external ring 28 and a hub 27 in the center, the hub 27 being connected to the ring 28 by rigid spokes 19. The axis 13 comprises a pinion 21 parallel to the toothed wheel 9, and arranged to transmit the movement received by the toothed wheel 9 to a gear transmission, for example to a movement of a timepiece. The rotor 3 is provided with peripheral teeth 10 on the ring 28, which makes it possible to operate the toothed wheel 9.
[0038] De préférence, le rotor 3 et/ou le stator 2 comprend un matériau micro-usinable, tel que du silicium, de préférence en totalité. Alternativement, le rotor 3 peut-être en métal de façon à limiter l'usure et les frottements, lorsque le stator 2 est en silicium, et réciproquement. Preferably, the rotor 3 and/or the stator 2 comprises a micro-machinable material, such as silicon, preferably entirely. Alternatively, the rotor 3 may be made of metal so as to limit wear and friction, when the stator 2 is made of silicon, and vice versa.
[0039] Encore alternativement, par micro-usinage, le rotor 3 et/ou le stator 2 comprend, de préférence en totalité, un matériau, tel que du quartz, du Nickel (obtenu par électrodéposition de métal ou par un procédé de type LIGA), ou du diamant (obtenu par un dépôt de type ALD), ou du verre (obtenu par Sélective Laser Etching ou SLE). [0039] Still alternatively, by micro-machining, the rotor 3 and/or the stator 2 comprises, preferably entirely, a material, such as quartz, nickel (obtained by electrodeposition of metal or by a LIGA type process ), or diamond (obtained by an ALD type deposit), or glass (obtained by Selective Laser Etching or SLE).
[0040] Le stator 2 comprend un élément fixe 4 immobile et un élément mobile 5 configuré pour actionner la roue dentée 9 du rotor 3. L'élément mobile 5 est agencé à distance de l'élément fixe 4. L'élément mobile 5 a ici une forme d'anneau de forme extérieure en cadre carré, et de forme intérieure circulaire. The stator 2 comprises a stationary fixed element 4 and a movable element 5 configured to actuate the toothed wheel 9 of the rotor 3. The movable element 5 is arranged at a distance from the fixed element 4. The movable element 5 has here a ring shape with a square frame exterior shape, and a circular interior shape.
[0041] L'élément mobile 5 est disposé autour du rotor 3, le rotor 3 étant agencé à l'intérieur de l'anneau. L'élément mobile 5 est muni d'une denture interne 12 sur la forme circulaire de l'anneau, la denture interne 12 coopérant avec la denture périphérique 10 du rotor 3 pour la faire tourner. L'anneau est plus large que le rotor 3 pour pouvoir insérer le rotor 3, et pour permettre le déplacement de l'élément mobile 5. The movable element 5 is arranged around the rotor 3, the rotor 3 being arranged inside the ring. The movable element 5 is provided with internal teeth 12 on the circular shape of the ring, the internal teeth 12 cooperating with the peripheral teeth 10 of the rotor 3 to make it rotate. The ring is wider than the rotor 3 to be able to insert the rotor 3, and to allow the movement of the mobile element 5.
[0042] Grâce au déplacement de l'élément mobile 5, et de son contact avec le rotor 3, le rotor 3 tourne dans un premier sens. [0042] Thanks to the movement of the movable element 5, and its contact with the rotor 3, the rotor 3 rotates in a first direction.
[0043] A cette fin, le stator 2 est doté d'un actionneur piézoélectrique. [0043] To this end, the stator 2 is equipped with a piezoelectric actuator.
[0044] L'actionneur piézoélectrique comprend deux résonateurs 6, 7 actionnables électriquement. Un premier résonateur 6 et un deuxième résonateur 7 sont reliés à l'élément mobile 5 pour pouvoir le déplacer contre le rotor 3 afin de faire tourner ce dernier. The piezoelectric actuator comprises two electrically actuable resonators 6, 7. A first resonator 6 and a second resonator 7 are connected to the movable element 5 to be able to move it against the rotor 3 in order to rotate the latter.
[0045] Les résonateurs 6, 7 sont configurés pour générer un mouvement oscillatoire, de manière à guider l'élément mobile 5 dans un mouvement orbital. Le premier résonateur 6 permet à l'élément mobile 5 de se déplacer dans une première direction X horizontale, et le deuxième résonateur 6 permet à l'élément mobile 5 de se déplacer dans une deuxième direction Y verticale. The resonators 6, 7 are configured to generate an oscillatory movement, so as to guide the mobile element 5 in an orbital movement. The first resonator 6 allows the mobile element 5 to move in a first horizontal direction X, and the second resonator 6 allows the mobile element 5 to move in a second vertical direction Y.
[0046] Le premier résonateur 6 et le deuxième résonateur 7 comportent chacun une masse oscillante 20. Chaque masse oscillante 20 a une forme longitudinale s'étendant le long d'un côté 9 de l'élément mobile 5. Chaque masse oscillante 20 comprend au moins une masselotte à une extrémité. The first resonator 6 and the second resonator 7 each comprise an oscillating mass 20. Each oscillating mass 20 has a longitudinal shape extending along one side 9 of the movable element 5. Each oscillating mass 20 comprises at minus a flyweight at one end.
[0047] Lorsqu'un résonateur 6, 7 est actionné, la masse oscillante 20 pivote autour d'un centre de rotation en oscillant. When a resonator 6, 7 is actuated, the oscillating mass 20 pivots around a center of rotation while oscillating.
[0048] Les caractéristiques et le fonctionnement des résonateurs 6, 7 sont décrits en détail plus loin dans la description. Les oscillations s'effectuent transversalement au côté du cadre. The characteristics and operation of the resonators 6, 7 are described in detail later in the description. The oscillations take place transversely to the side of the frame.
[0049] Chaque masse oscillante 20 est reliée à l'élément mobile 5 par une lame flexible secondaire 11, 12 sensiblement droite. Les lames flexibles secondaires 11, 12 sont rattachées à une masselotte 21 agencée à l'extrémité de la masse oscillante 20, depuis un plot 22 s'étendant de deux côtés adjacents de l'élément mobile 5. Les lames flexibles secondaires 11, 12 sont sensiblement perpendiculaires aux bras de masse oscillante 20. Each oscillating mass 20 is connected to the movable element 5 by a secondary flexible blade 11, 12 which is substantially straight. The secondary flexible blades 11, 12 are attached to a weight 21 arranged at the end of the oscillating mass 20, from a stud 22 extending from two adjacent sides of the movable element 5. The secondary flexible blades 11, 12 are substantially perpendicular to the oscillating mass arms 20.
[0050] Les lames flexibles secondaires 11, 12 sont disposées orthogonalement l'une par rapport à l'autre, le long des deux côtés adjacents de l'élément mobile 5. The secondary flexible blades 11, 12 are arranged orthogonally relative to each other, along the two adjacent sides of the movable element 5.
[0051] Lorsque les masses oscillantes 20 oscillent en déphasage, chaque lame flexible secondaire 11, 12 tire puis pousse alternativement l'élément mobile 5. [0051] When the oscillating masses 20 oscillate out of phase, each secondary flexible blade 11, 12 alternately pulls then pushes the mobile element 5.
[0052] Ainsi, on crée un mouvement orbital de l'élément mobile 5. On entend par mouvement orbital, un mouvement circulaire de l'élément mobile 5 autour d'un axe de rotation décentré. De plus, l'élément mobile 5 ne fait pas de mouvement rotatif sur lui-même, car ce degré de liberté est bloqué par des tables de translation flexibles tek que décrit plus loin. [0052] Thus, an orbital movement of the mobile element 5 is created. By orbital movement we mean a circular movement of the mobile element 5 around an off-center axis of rotation. In addition, the mobile element 5 does not make any rotary movement on itself, because this degree of freedom is blocked by flexible translation tables tek described below.
[0053] Dans cette invention, on n'utilise que deux résonateurs 6, 7 pour créer ce mouvement orbital. Il n'est pas nécessaire de prévoir un résonateur supplémentaire pour obtenir ce déplacement. [0053] In this invention, only two resonators 6, 7 are used to create this orbital movement. It is not necessary to provide an additional resonator to obtain this displacement.
[0054] Pour actionner l'élément mobile 5, le premier et le deuxième résonateur 6, 7 oscillent dans des directions sensiblement orthogonales. To actuate the movable element 5, the first and second resonators 6, 7 oscillate in substantially orthogonal directions.
[0055] Les deux résonateurs sont de préférence agencés perpendiculairement l'un par rapport à l'autre, et sont disposés sur deux côtés adjacents de l'élément mobile 5. Ainsi, on obtient un mouvement orbital sensiblement circulaire. The two resonators are preferably arranged perpendicular to each other, and are arranged on two adjacent sides of the movable element 5. Thus, a substantially circular orbital movement is obtained.
[0056] Pour accompagner et guider le mouvement de l'élément mobile 5 sur un troisième côté, l'élément mobile 5 est en outre relié au stator 4 par deux tables de translation flexibles 24, 25. Une première table de translation 24 et une deuxième table de translation 25 sont agencées en série, l'élément mobile 5 étant rattaché à la deuxième table de translation 25. [0056] To accompany and guide the movement of the movable element 5 on a third side, the movable element 5 is further connected to the stator 4 by two flexible translation tables 24, 25. A first translation table 24 and a second translation table 25 are arranged in series, the movable element 5 being attached to the second translation table 25.
[0057] Chaque table de translation 24, 25 est munie de deux lames flexibles tertiaires 31, 32, 33, 34 sensiblement parallèles, et d'une partie rigide 35, 36 mobile sur lesquelles sont raccordées les lames flexibles tertiaires 31, 32, 33, 34. [0057] Each translation table 24, 25 is provided with two substantially parallel tertiary flexible blades 31, 32, 33, 34, and with a rigid movable part 35, 36 to which the tertiary flexible blades 31, 32, 33 are connected. , 34.
[0058] Les lames flexibles tertiaires 31, 32 de la première table de translation 24 sont raccordées au stator 2 à une extrémité et à une première partie rigide 30 à l'autre extrémité. The tertiary flexible blades 31, 32 of the first translation table 24 are connected to the stator 2 at one end and to a first rigid part 30 at the other end.
[0059] Les lames flexibles tertiaires 33, 34 de la deuxième table de translation 25 sont raccordées à la première partie rigide 35 à une extrémité, et à une deuxième partie rigide 36 à l'autre extrémité. La deuxième partie rigide 36 est reliée au cadre de l'élément mobile 5. The tertiary flexible blades 33, 34 of the second translation table 25 are connected to the first rigid part 35 at one end, and to a second rigid part 36 at the other end. The second rigid part 36 is connected to the frame of the mobile element 5.
[0060] La première table de translation 24 permet à l'élément mobile 5 de se mouvoir selon un premier degré de liberté, horizontalement selon l'axe X, et la deuxième table de translation 25 permet à l'élément mobile 5 de se mouvoir selon un deuxième degré de liberté, verticalement selon l'axe Y. De préférence, le deuxième degré de liberté est sensiblement orthogonal au premier degré de liberté. The first translation table 24 allows the mobile element 5 to move according to a first degree of freedom, horizontally along the axis X, and the second translation table 25 allows the mobile element 5 to move according to a second degree of freedom, vertically along the Y axis. Preferably, the second degree of freedom is substantially orthogonal to the first degree of freedom.
[0061] A cette fin, la première table de translation 24 et la deuxième table de translation 25 sont sensiblement orthogonales l'une par rapport à l'autre. Les deux lames flexibles tertiaires 31, 32, 33, 34 empêchent l'élément mobile 5 de pivoter sur lui-même, mais autorisent un déplacement latéral. Cette caractéristique permet à l'élément mobile 5 de transmettre un couple au rotor 3 comme décrit plus loin. [0061] To this end, the first translation table 24 and the second translation table 25 are substantially orthogonal to each other. The two tertiary flexible blades 31, 32, 33, 34 prevent the mobile element 5 from pivoting on itself, but allow lateral movement. This characteristic allows the mobile element 5 to transmit a torque to the rotor 3 as described below.
[0062] Chaque table de translation 24, 25 est agencée de l'autre côté de l'élément mobile 5 par rapport à l'un des résonateurs 6, 7. Autrement dit, un couple formé d'un résonateur 6, 7 et d'une table de translation 24, 25 est disposé de part et d'autre de l'élément mobile 5 selon une même direction, assurant ainsi une grande compacité du moteur 1. [0062] Each translation table 24, 25 is arranged on the other side of the movable element 5 with respect to one of the resonators 6, 7. In other words, a pair formed of a resonator 6, 7 and d a translation table 24, 25 is arranged on either side of the movable element 5 in the same direction, thus ensuring great compactness of the motor 1.
[0063] Les résonateurs 6, 7 sont configurés pour déplacer l'élément mobile 5 contre le rotor 3 pour le faire tourner. A cette fin, les résonateurs 6, 7 sont actionnés d'une manière déphasée entre eux. The resonators 6, 7 are configured to move the mobile element 5 against the rotor 3 to make it rotate. To this end, the resonators 6, 7 are operated out of phase with each other.
[0064] Le déphasage entre les résonateurs 6, 7 engendre le mouvement orbital, de préférence circulaire, de l'élément mobile 5. L'élément mobile 5 effectue un mouvement circulaire, tout en restant immobile en rotation sur lui-même, grâce aux deux tables de translation 24,25. [0064] The phase shift between the resonators 6, 7 generates the orbital movement, preferably circular, of the mobile element 5. The mobile element 5 performs a circular movement, while remaining immobile in rotation on itself, thanks to the two translation tables 24.25.
[0065] Le mouvement de l'élément mobile 5 est de préférence continu, et fait tourner le rotor 3 de manière continue. A cette fin, l'élément mobile 5 est toujours en contact avec le rotor 3 pendant le fonctionnement du moteur. Le point de contact P entre l'élément mobile 5 et le rotor 3 est mobile à l'intérieur de l'anneau. The movement of the movable element 5 is preferably continuous, and causes the rotor 3 to rotate continuously. To this end, the movable element 5 is always in contact with the rotor 3 during engine operation. The contact point P between the movable element 5 and the rotor 3 is movable inside the ring.
[0066] Les figures 2 à 5 montrent différents instants successifs au cours desquels, le point de contact P entre le rotor 3 et l'élément mobile 5 se déplace à l'intérieur de l'anneau, ici en sens horaire. Le mouvement orbital de l'anneau, dont l'espace intérieur est plus large que le rotor 3, engendre un point de contact P mobile entre l'anneau et le rotor 3. Une portion différente de la denture interne 12 de l'anneau engrène la denture périphérique 10 de la roue dentée 9 à chaque instant. Ainsi, le rotor 3 est entraîné en rotation sur l'lui-même dans le sens opposé à P, soit en sens antihoraire. [0066] Figures 2 to 5 show different successive moments during which the contact point P between the rotor 3 and the movable element 5 moves inside the ring, here in a clockwise direction. The orbital movement of the ring, the interior space of which is wider than the rotor 3, generates a mobile contact point P between the ring and the rotor 3. A different portion of the internal teeth 12 of the ring meshes the peripheral teeth 10 of the toothed wheel 9 at each moment. Thus, the rotor 3 is rotated on itself in the direction opposite to P, i.e. counterclockwise.
[0067] Sur la figure 2, l'élément mobile 5 est remonté, de sorte que le point de contact P est en bas de la roue dentée 9, soit à six heures. Sur la figure 3, l'élément mobile 5 s'est décalé à droite, de sorte que le point de contact P est à gauche de la roue dentée 9, soit à neuf heures. Puis l'élément mobile 5 est descendu, de sorte que le point de contact P est en haut de la roue dentée 9, soit à midi, comme le montre la figure 4. Enfin, sur la figure 5, l'élément mobile 5 s'est décalé à gauche, de sorte que le point de contact P est à droite de la roue dentée 9, soit à trois heures. D'une figure à la suivante, l'élément mobile 5 a effectué un mouvement orbital d'un quart de tour. Les lames flexibles secondaires 11, 12 de liaison, les lames flexibles tertiaires 31, 32, 33, 34 des deux tables de translation 24, 25, et les lames flexibles des résonateurs 6,7 se courbent en fonction de la direction selon laquelle l'élément mobile 5 se déplace. Les masses oscillantes 20 suivent également le mouvement: elles oscillent de façon sinusoïdale avec un déphasage de 90° entre chacun des résonateurs 6, 7. [0067] In Figure 2, the movable element 5 is reassembled, so that the contact point P is at the bottom of the toothed wheel 9, i.e. at six o'clock. In Figure 3, the movable element 5 has shifted to the right, so that the contact point P is to the left of the toothed wheel 9, i.e. at nine o'clock. Then the mobile element 5 is lowered, so that the contact point P is at the top of the toothed wheel 9, i.e. at noon, as shown in Figure 4. Finally, in Figure 5, the mobile element 5 s 'is shifted to the left, so that the contact point P is to the right of toothed wheel 9, i.e. at three o'clock. From one figure to the next, the mobile element 5 has made an orbital movement of a quarter turn. The secondary flexible connecting blades 11, 12, the tertiary flexible blades 31, 32, 33, 34 of the two translation tables 24, 25, and the flexible blades of the resonators 6,7 bend depending on the direction in which the mobile element 5 moves. The oscillating masses 20 also follow the movement: they oscillate sinusoidally with a phase shift of 90° between each of the resonators 6, 7.
[0068] Le rotor 3 et l'élément mobile 5 forment ce que l'on appelle couramment en mécanique un réducteur harmonique. La denture 10 du rotor 3 comprend par exemple 56 dents, tandis que la denture 12 de l'élément mobile 5 comprend 60 dents. Ainsi, le facteur de réduction r entre la vitesse du point de contact et la vitesse du rotor est donnée par où Zm désigne le nombre de dents de l'élément mobile 5, et Zr désigne le nombre de dents du rotor 3. Ainsi, dans notre exemple, . Cette réduction est avantageuse car elle est directement intégrée au moteur, réduisant ainsi le nombre de rouages de réduction supplémentaires nécessaires pour entraîner une aiguille par exemple. The rotor 3 and the mobile element 5 form what is commonly called in mechanics a harmonic reducer. The teeth 10 of the rotor 3 comprise for example 56 teeth, while the teeth 12 of the movable element 5 comprise 60 teeth. Thus, the reduction factor r between the speed of the contact point and the speed of the rotor is given by where Zm designates the number of teeth of the movable element 5, and Zr designates the number of teeth of the rotor 3. Thus, in our example, . This reduction is advantageous because it is directly integrated into the motor, thus reducing the number of additional reduction cogs needed to drive a needle for example.
[0069] De préférence, au moins une dent de la denture 10 du rotor 3 sont en contact avec la denture 12 de l'élément mobile 5 pour transmettre le mouvement. Ainsi, on évite le risque de blocage du rotor 3. On peut dimensionner l'élément mobile 5 et le rotor 3 pour que seulement une dent de la denture 10 soient en contact avec la denture 12 du rotor 3. Preferably, at least one tooth of the teeth 10 of the rotor 3 are in contact with the teeth 12 of the movable element 5 to transmit the movement. Thus, the risk of blocking the rotor 3 is avoided. The mobile element 5 and the rotor 3 can be dimensioned so that only one tooth of the toothing 10 is in contact with the toothing 12 of the rotor 3.
[0070] De préférence, les amplitudes des tensions alternatives appliquées aux résonateurs 6, 7, propres à faire osciller l'élément mobile 5, sont variables de façon à rendre parfaitement circulaire l'oscillation de l'élément mobile 5, dans le but de compenser une éventuelle ovalisation non souhaitée de la trajectoire, et ainsi également d'augmenter le rendement du moteur 1. [0070] Preferably, the amplitudes of the alternating voltages applied to the resonators 6, 7, capable of causing the mobile element 5 to oscillate, are variable so as to make the oscillation of the mobile element 5 perfectly circular, with the aim of compensate for any unwanted ovalization of the trajectory, and thus also increase the efficiency of motor 1.
[0071] Les signaux électriques appliqués à chacun des deux résonateurs 6,7 sont de préférence sinusoïdaux et déphasés de 90° : lorsque l'une des amplitudes est à son maximum, l'autre est nulle, et vice-versa. [0071] The electrical signals applied to each of the two resonators 6,7 are preferably sinusoidal and phase shifted by 90°: when one of the amplitudes is at its maximum, the other is zero, and vice versa.
[0072] Si l'on veut faire tourner le rotor 3 dans l'autre sens, il suffit d'inverser le signe du déphasage des tensions électriques appliquées aux résonateurs 6, 7. Ainsi, les oscillations des masses oscillantes 20 provoquent la rotation de l'élément mobile 5 du stator 2 dans l'autre sens. Dans le cas de l'actionnement d'un affichage à aiguilles, cela permet de régler la position des aiguilles dans les deux sens. [0072] If we want to rotate the rotor 3 in the other direction, it suffices to reverse the sign of the phase shift of the electrical voltages applied to the resonators 6, 7. Thus, the oscillations of the oscillating masses 20 cause the rotation of the movable element 5 of the stator 2 in the other direction. In the case of operating a needle display, this allows the position of the hands to be adjusted in both directions.
[0073] Dans le cas d'une montre, la fréquence de résonance ou fréquence propre de chacun des résonateurs 6, 7 du moteur piézoélectrique 1 est adaptée à la fréquence du quartz, lequel sert à régler la marche du mouvement. En fonctionnant à la fréquence de résonance, on obtient une amplitude raisonnable pour une consommation donnée. [0073] In the case of a watch, the resonance frequency or natural frequency of each of the resonators 6, 7 of the piezoelectric motor 1 is adapted to the frequency of the quartz, which is used to adjust the running of the movement. By operating at the resonant frequency, a reasonable amplitude is obtained for a given consumption.
[0074] On choisit une fréquence d'excitation correspondant non seulement à la fréquence de résonance, mais aussi à un sous-multiple de la fréquence du quartz, qui est généralement de 32764 Hz. Par exemple, on choisit une fréquence de 128Hz ou 256Hz. La fréquence du moteur 1 est de préférence ajustée et accordée à la fréquence d'excitation de sorte que son amplitude d'oscillation ne descende pas en-dessous de 90-95% de l'amplitude maximale à la résonance. [0074] We choose an excitation frequency corresponding not only to the resonance frequency, but also to a submultiple of the quartz frequency, which is generally 32764 Hz. For example, we choose a frequency of 128 Hz or 256 Hz. . The frequency of motor 1 is preferably adjusted and tuned to the excitation frequency so that its oscillation amplitude does not fall below 90-95% of the maximum amplitude at resonance.
[0075] On adapte la fréquence en modifiant la masse de l'élément mobile 5 et/ou la rigidité des lames flexibles. On peut par exemple assembler un anneau sous l'élément mobile 5 pour l'alourdir afin de baisser sa fréquence d'oscillation. L'anneau, qui n'est pas représenté sur les figures, comprend par exemple du maillechort, de préférence en totalité. [0075] The frequency is adapted by modifying the mass of the mobile element 5 and/or the rigidity of the flexible blades. For example, we can assemble a ring under the mobile element 5 to weigh it down in order to lower its oscillation frequency. The ring, which is not shown in the figures, comprises for example nickel silver, preferably entirely.
[0076] On peut aussi ajouter des micro-points de colle pour faire baisser finement la fréquence. [0076] We can also add micro-dots of glue to finely lower the frequency.
[0077] On peut aussi faire baisser la fréquence par enlèvement de matière des éléments élastiques, par exemple au moyen d'un laser ou par fraisage, pour diminuer leur rigidité. [0077] The frequency can also be lowered by removing material from the elastic elements, for example by means of a laser or by milling, to reduce their rigidity.
[0078] Pour augmenter la fréquence, on peut alléger la masse de l'élément mobile 5 en enlevant de la matière, par exemple aussi au moyen d'un laser ou par fraisage. Comme ces procédés permettent un ajustement très précis, on les utilisera de préférence pour accorder le moteur au quartz. [0078] To increase the frequency, the mass of the mobile element 5 can be reduced by removing material, for example also by means of a laser or by milling. As these processes allow very precise adjustment, they will preferably be used to tune the quartz motor.
[0079] Comme les résonateurs 6, 7 sont micro-usinés, on peut aussi réaliser, lors de la construction, de petites masselottes à enlever pour augmenter la fréquence jusqu'à une valeur cible. [0079] As the resonators 6, 7 are micro-machined, it is also possible to produce, during construction, small weights to be removed to increase the frequency to a target value.
[0080] Le pic de résonance du moteur accouplé à sa charge est dimensionné suffisamment large, soit beaucoup plus que celui du quartz. C'est pourquoi il est possible de varier légèrement la vitesse du moteur en changeant sa fréquence d'excitation, sans perdre beaucoup d'amplitude, par exemple pour rattraper une perte d'état suite à un choc ou tout autre perturbation, afin de réaligner la base de temps quartz avec la position des aiguilles. [0080] The resonance peak of the motor coupled to its load is dimensioned sufficiently large, i.e. much larger than that of quartz. This is why it is possible to slightly vary the speed of the motor by changing its excitation frequency, without losing much amplitude, for example to compensate for a loss of state following a shock or any other disturbance, in order to realign the quartz time base with the position of the hands.
[0081] Selon l'invention, les deux résonateurs 6, 7 sont disposés par rapport à l'élément mobile 5, de sorte que le couple résultant de toutes les forces d'accélération s'appliquant dans le plan de chaque résonateur 6, 7 soit nul. [0081] According to the invention, the two resonators 6, 7 are arranged relative to the movable element 5, so that the torque resulting from all the acceleration forces applying in the plane of each resonator 6, 7 or zero.
[0082] On obtient cet avantage, grâce à la configuration du moteur piézoélectrique décrite précédemment. This advantage is obtained thanks to the configuration of the piezoelectric motor described previously.
[0083] Par exemple, lors d'une accélération brusque horizontale (selon l'axe X) vers la droite, le résonateur 6, l'élément mobile 5 et la paire de tables de translation 24, 25 subissent des forces d'accélération qui tendent à les pousser vers la gauche. [0083] For example, during a sudden horizontal acceleration (along the axis tend to push them to the left.
[0084] Les résonateurs 6,7 sont dimensionnés et agencés par rapport à l'élément mobile 5, de telle sorte que le couple résultant de toutes les forces s'appliquant autour du centre de rotation du résonateur 6,7 soit nul dans le plan de chaque résonateur 6, 7. [0084] The resonators 6.7 are sized and arranged relative to the movable element 5, such that the torque resulting from all the forces applying around the center of rotation of the resonator 6.7 is zero in the plane of each resonator 6, 7.
[0085] Ainsi, le résonateur 6,7 peut osciller sans être perturbé par un choc latéral. Cela est toujours vrai pour d'autres directions de choc agissant sur ce même résonateur 6, 7, si le centre de masse du seul résonateur est situé sur une droite passant par le point de pivotement. [0085] Thus, the resonator 6.7 can oscillate without being disturbed by a lateral impact. This is always true for other shock directions acting on this same resonator 6, 7, if the center of mass of the single resonator is located on a straight line passing through the pivot point.
[0086] La figure 6 montre un résonateur 6, 7, tel que ceux utilisés dans le moteur piézoélectrique des figures 1 à 5. Le résonateur 6 comporte une masse oscillante 20 munie d'un bras principal, une première masselotte 44 à une première extrémité, et une deuxième masselotte 45 à une deuxième extrémité, la deuxième masselotte 45 formant un coude replié sous le bras principal. [0086] Figure 6 shows a resonator 6, 7, such as those used in the piezoelectric motor of Figures 1 to 5. The resonator 6 comprises an oscillating mass 20 provided with a main arm, a first flyweight 44 at a first end , and a second flyweight 45 at a second end, the second flyweight 45 forming an elbow folded under the main arm.
[0087] L'embase 43 a une forme parallélépipédique décalée vers la première masselotte 44 sensiblement droite, un premier coin étant orienté vers le coude replié de la deuxième masselotte 45. L'embase 43 est agencée entre la première masselotte 44 et le coude replié de la deuxième masselotte 45. L'embase 43 comprend un canal oblique 38 ouvert depuis le premier coin vers l'intérieur de l'embase 43. The base 43 has a parallelepiped shape offset towards the first flyweight 44 which is substantially straight, a first corner being oriented towards the folded elbow of the second flyweight 45. The base 43 is arranged between the first flyweight 44 and the folded elbow of the second flyweight 45. The base 43 includes an oblique channel 38 open from the first corner towards the inside of the base 43.
[0088] Le résonateur comprend un guidage flexible muni d'une première lame flexible 36 reliant la masse oscillante 20 à l'embase 43, depuis l'extrémité du coude replié, la première lame flexible 36 s'étendant dans la canal oblique 38 jusqu'à un point d'attache au fond du canal oblique 38. [0088] The resonator comprises a flexible guide provided with a first flexible blade 36 connecting the oscillating mass 20 to the base 43, from the end of the folded elbow, the first flexible blade 36 extending in the oblique channel 38 up to 'at an attachment point at the bottom of the oblique channel 38.
[0089] Le guidage flexible comprend une deuxième lame flexible 37 s'étendant parallèlement au bras de la masse oscillante 20, depuis un deuxième coin de l'embase 43 jusqu'à un point d'attache à l'intérieur du coude replié de la masse oscillante 20. La deuxième lame flexible 37 est agencée au-dessus de la première lame flexible 36. [0089] The flexible guide comprises a second flexible blade 37 extending parallel to the arm of the oscillating mass 20, from a second corner of the base 43 to an attachment point inside the folded elbow of the oscillating mass 20. The second flexible blade 37 is arranged above the first flexible blade 36.
[0090] La première lame flexible 36 et la deuxième lame flexible 37 forment un „Y“, et s'étendent de manière à former un angle non nul compris entre 10° et 80°, de préférence compris entre 30° et 60°, voire compris entre 40° et 50°. [0090] The first flexible blade 36 and the second flexible blade 37 form a “Y”, and extend so as to form a non-zero angle of between 10° and 80°, preferably between 30° and 60°, or even between 40° and 50°.
[0091] Les deux lames flexibles 36, 37 comportent un matériau piézoélectrique, disposé ici en totalité sur la deuxième lame flexible 37, et en partie sur la première lame flexible 36. L'actionnement des lames flexibles 36, 37 est identique à celui des modes de réalisation précédents, grâce à des contacts électriques non représentés sur les figures. [0091] The two flexible blades 36, 37 comprise a piezoelectric material, placed here entirely on the second flexible blade 37, and partly on the first flexible blade 36. The actuation of the flexible blades 36, 37 is identical to that of the previous embodiments, thanks to electrical contacts not shown in the figures.
[0092] Les lames flexibles ont par exemple une couche de matériau piézoélectrique prise en sandwich entre deux couches d'électrodes. Les couches d'électrodes sont elles-mêmes agencées au-dessus d'un matériau structurel de support monolithique, par exemple du silicium monocristallin ou polycristallin, tel que du quartz, du verre, du métal, etc... [0092] The flexible blades have, for example, a layer of piezoelectric material sandwiched between two layers of electrodes. The electrode layers are themselves arranged above a monolithic structural support material, for example monocrystalline or polycrystalline silicon, such as quartz, glass, metal, etc.
[0093] Pour actionner les lames flexibles 36, 37, l'embase 43 comprend plusieurs contacts électriques 9 reliés aux couches d'électrodes pour recevoir un courant électrique et actionner les couches piézoélectriques des lames flexibles. [0093] To actuate the flexible blades 36, 37, the base 43 comprises several electrical contacts 9 connected to the electrode layers to receive an electric current and actuate the piezoelectric layers of the flexible blades.
[0094] Les couches piézoélectriques comportent de préférence un matériau cristallin ou polycristallin, par exemple en céramique solide (pour niobate de Potassium sodium) ou de type PZT (pour titano-zirconates de plomb, les lames flexibles 36, 37 ayant une épaisseur leur permettant de se déformer. [0094] The piezoelectric layers preferably comprise a crystalline or polycrystalline material, for example solid ceramic (for sodium potassium niobate) or PZT type (for lead titano-zirconates), the flexible blades 36, 37 having a thickness allowing them to to deform.
[0095] Ainsi, en activant électriquement les couches de matériau piézoélectrique, les lames flexibles 36, 37 se déforment alternativement latéralement en direction du centre et de l'extérieur. L'activation est produite avec une tension alternative. Grâce à l'actionnement des couches piézoélectriques, les lames flexibles 36, 37 se courbent légèrement, puis se redressent alternativement à une fréquence prédéfinie. [0095] Thus, by electrically activating the layers of piezoelectric material, the flexible blades 36, 37 deform alternately laterally towards the center and the outside. Activation is produced with an alternating voltage. Thanks to the actuation of the piezoelectric layers, the flexible blades 36, 37 bend slightly, then straighten alternately at a predefined frequency.
[0096] En choisissant un actionnement des deux lames flexibles 36, 37 en opposition de phase, la masse oscillante 20 effectue de petites oscillations autour d'un centre de rotation correspondant au point de croisement des deux lames flexibles. Ainsi, la masse oscillante 20 oscille et les deux masselottes 44, 45 se déplacent latéralement à une certaine fréquence. [0096] By choosing to actuate the two flexible blades 36, 37 in opposition to phase, the oscillating mass 20 makes small oscillations around a center of rotation corresponding to the crossing point of the two flexible blades. Thus, the oscillating mass 20 oscillates and the two weights 44, 45 move laterally at a certain frequency.
[0097] Les résonateurs 6, 7 comportent, de préférence majoritairement, un matériau mono- cristallin ou poly-cristallin, tels que le silicium, le verre, la céramique, ou un métal. [0097] The resonators 6, 7 preferably comprise a monocrystalline or polycrystalline material, such as silicon, glass, ceramic, or a metal.
[0098] Les résonateurs 6, 7 sont par exemple obtenus par des procédés photo-lithographiques de micro-usinage de type MEMS (pour micro-electro mechanical systems), Les qualités de rigidité, d'élasticité et la précision d'usinage de tels matériaux confèrent une grande qualité de résonance aux résonateurs 6, 7. [0098] The resonators 6, 7 are for example obtained by photo-lithographic micro-machining processes of the MEMS type (for micro-electro mechanical systems). The qualities of rigidity, elasticity and the machining precision of such materials confer a high quality of resonance to the resonators 6, 7.
[0099] De plus, les caractéristiques d'amagnétisme et de basse conductivité de certains de ces matériaux permettent d'obtenir une excellente résistance aux champs magnétiques continus et alternatifs de valeurs élevées. [0099] Furthermore, the non-magnetism and low conductivity characteristics of some of these materials make it possible to obtain excellent resistance to high-value direct and alternating magnetic fields.
[0100] En outre, les résonateurs 6, 7 sont configurés pour faire osciller la masse oscillante 20 à la fréquence propre du résonateur 6, 7. Ainsi, on limite la consommation d'énergie du résonateur, notamment en augmentant la course angulaire de la masse oscillante. [0100] Furthermore, the resonators 6, 7 are configured to oscillate the oscillating mass 20 at the natural frequency of the resonator 6, 7. Thus, the energy consumption of the resonator is limited, in particular by increasing the angular travel of the oscillating mass.
[0101] D'autres types de résonateurs sont bien sûr possibles, tels des résonateurs de type RCC, double RCC ou des résonateurs à spiral. Des exemples de résonateurs piézoélectrique sont décrits dans les demandes de brevet EP22216410.5, EP22216418.8 et EP22216423.8. [0101] Other types of resonators are of course possible, such as RCC, double RCC type resonators or spiral resonators. Examples of piezoelectric resonators are described in patent applications EP22216410.5, EP22216418.8 and EP22216423.8.
[0102] On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations et/ou combinaisons évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différentes formes d'exécution de l'invention exposée ci-dessus sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications annexées. [0102] It will be understood that various modifications and/or improvements and/or combinations obvious to those skilled in the art can be made to the different embodiments of the invention set out above without departing from the scope of the invention defined by the appended claims.
Claims (18)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH001580/2022A CH720396A2 (en) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | Shock-resistant piezoelectric rotary motor, particularly for watchmaking |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH001580/2022A CH720396A2 (en) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | Shock-resistant piezoelectric rotary motor, particularly for watchmaking |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH720396A2 true CH720396A2 (en) | 2024-06-28 |
Family
ID=91852383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH001580/2022A CH720396A2 (en) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | Shock-resistant piezoelectric rotary motor, particularly for watchmaking |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH720396A2 (en) |
-
2022
- 2022-12-23 CH CH001580/2022A patent/CH720396A2/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0587031B1 (en) | Timepiece with driving means consisting of a piezoelectric motor | |
| WO2009118310A1 (en) | Escapement mechanism | |
| EP3182213B2 (en) | Mechanism for adjusting an average speed in a clock movement and clock movement | |
| EP3365734B1 (en) | Oscilator for mechanical clockwork | |
| EP1797483B9 (en) | Drive device, particularly for a clockwork mechanism | |
| CH707471B1 (en) | controller system for mechanical watch. | |
| EP4198648A1 (en) | Rotating piezoelectric motor, in particular for timepieces | |
| EP0580049B1 (en) | Piezo-electric motor | |
| EP4391349B1 (en) | Shock-resistant piezoelectric rotary motor, in particular for timepieces | |
| WO2017102917A1 (en) | Mechanical oscillator for timepiece, adjustment mechanism including said mechanical oscillator, and clock movement | |
| CH720396A2 (en) | Shock-resistant piezoelectric rotary motor, particularly for watchmaking | |
| EP3944027B1 (en) | Portable object, in particular a wristwatch, comprising a power supply device provided with an electromechanical converter | |
| EP4391348B1 (en) | Piezoelectric resonator with double rcc pivot, in particular for rotary motors in horology | |
| EP4390557A1 (en) | Piezoelectric spiral resonator, in particular for a clock rotary motor | |
| CH720393A2 (en) | Piezoelectric resonator, piezoelectric motor and timepiece | |
| CH720391A2 (en) | Piezoelectric resonator, piezoelectric motor and timepiece | |
| EP4391347A1 (en) | Piezoelectric resonator with flexible guide, in particular for rotary motors in horology | |
| CH720388A2 (en) | Piezoelectric resonator, piezoelectric motor and timepiece | |
| EP4092492A1 (en) | Timepiece movement comprising a generator | |
| CH517958A (en) | Electromechanical oscillator for measuring time, including a vibrator | |
| HK40107907A (en) | Shock-resistant piezoelectric rotary motor, in particular for timepieces | |
| CH717674A2 (en) | Portable object, in particular wristwatch, comprising a power supply device fitted with an electromechanical converter. | |
| CH716057B1 (en) | Oscillator for electromechanical watch movement | |
| EP1283592A1 (en) | Piezoelectric motor | |
| CH712265B1 (en) | Timepiece movement and timepiece comprising such a movement. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| U11 | Full renewal or maintenance fee paid |
Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: U-0-0-U10-U11 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE) Effective date: 20260101 |