WO2015097172A2 - Dispositif regulateur de la vitesse angulaire d'un mobile dans un mouvement horloger comprenant un echappement magnetique - Google Patents

Dispositif regulateur de la vitesse angulaire d'un mobile dans un mouvement horloger comprenant un echappement magnetique Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to the field of devices regulating the relative angular velocity between a magnetic structure and a resonator magnetically coupled so as to define an oscillator together.
  • the regulating device of the present invention paces the course of a mechanical clockwork movement. More particularly, the invention relates to magnetic escapements for mechanical watch movements in which there is provided a direct magnetic coupling between a resonator and a magnetic structure. In general, their function is to subject the rotational frequencies of the wheels of a counter wheel of such a watch movement to the resonance frequency of the resonator.
  • the regulator device thus comprises a resonator, an oscillating portion of which is provided with at least one magnetic coupling element, and a magnetic escapement arranged to control the relative angular velocity between a magnetic structure forming this magnetic escapement and this resonator. It replaces the sprung balance and the classic exhaust mechanism, including the exhaust with a Swiss-type anchor and a toothed escape wheel.
  • the resonator or the magnetic structure is integral in rotation with a mobile driven in rotation with a certain engine torque which maintains oscillation of the resonator.
  • the mobile is incorporated in a cog or more generally a kinematic chain of a mechanism. This oscillation makes it possible to adjust the relative angular velocity between the magnetic structure and the resonator by virtue of the magnetic coupling between them.
  • the devices for regulating the speed of a wheel, also called a rotor, by a magnetic coupling, also called a magnetic coupling, between a resonator and a magnetic wheel have been known for many years in the watchmaking field.
  • a magnetic coupling also called a magnetic coupling
  • Several patents relating to this field have been issued to Horstmann Clifford Magnetics for C. F. Clifford's inventions.
  • US Pat. No. 2,946,183 is mentioned.
  • the control device described in this document has various drawbacks, in particular anisochronism problem (a non-isochronism, that is to say an absence of isochronism), namely a significant variation of the pulsation (angular velocity ) of the rotor as a function of the engine torque applied to this rotor.
  • anisochronism results from an anisochronism of the oscillator formed by the resonator and the magnetic wheel.
  • the reasons for this anisochronism were included in the context of the developments that led to the present invention. These reasons will emerge later on reading the description of the invention.
  • JPS 5240366 Application No JP197501 1 6941
  • JPS 5245468U Application No JP19750132614U
  • JPS 5263453U Application No JP19750149018U
  • FIG 1 is shown schematically a regulator device or oscillator 2 of the prior art comprising a magnetic escapement of the type described in the Japanese documents mentioned above.
  • This device comprises a magnetic structure 4 and a resonator 6.
  • the magnetic structure is supported by a mobile 8 of non-magnetic material on the surface of which are arranged two pluralities of rectangular magnets with axial magnetization, the first and second pluralities of magnets 10 and 12 respectively forming first and second annular magnetic tracks 11 and 13 which are adjacent and concentric.
  • Each of the two plurality of magnets has the same number of magnets angularly distributed regularly and defining the same angular period ⁇ ⁇ , the first track being out of phase by half a period (corresponding to a phase shift of 180 °).
  • the resonator 6 is represented symbolically by a spring 15, corresponding to its elastic deformation capacity defined by an elastic constant, and by an inertia 16 (symbol T) defined by its mass and its structure.
  • This resonator comprises a magnet 18 having a rectangular shape and defining a coupling element to the magnetic structure.
  • This magnet has an axial magnetization of direction opposite to that of the magnets 10 and 12, so that it is arranged in repulsion of these. It is able to oscillate with a natural frequency in a resonance mode where it has a radial oscillation relative to the axis of rotation of the mobile 8 which coincides with the central axis of the annular magnetic structure.
  • This resonance mode is excited and maintained when the magnetic structure 4 is rotated by a motor torque in a range of useful torque, for example counterclockwise to the angular velocity ⁇ as shown in Figure 1.
  • the magnet 1 8 is located above the mobile 8 so that its center of mass is axially superimposed on an intermediate geometric circle defining a common boundary or interface of the two concentric annular tracks and contiguous when the resonator is in his rest position.
  • the magnets 10 and 12 form zones of magnetic interaction with the magnet 1 8 of the resonator and they are located alternately on one side and the other of the aforementioned intermediate geometrical circle, they define a sinuous magnetic path ( sinusoidal) with a determined angular period ⁇ ⁇ , which corresponds to the angular period of each of the first and second annular tracks 1 1 and 13.
  • the magnet 18 oscillates in the following this sinuous magnetic path and the angular velocity ⁇ of the wheel is defined substantially by the oscillation frequency of the resonator. There is thus a synchronization between the frequency of the resonator and the rotation or pulsation frequency of the mobile 8.
  • the active end portion (shown in Figure 1) defines, in axial projection in the general geometric plane of the magnetic structure, a rectangular surface.
  • this active end portion has a general and average outer contour or profile, in a plane parallel to that of the magnetic structure, which is substantially rectangular.
  • the length of said rectangular surface is radial while its width, less than the length, is angular relative to the central axis of the annular or tangential magnetic structure relative to the aforementioned intermediate geometric circle. In the example described here, this length is approximately equal to twice the width.
  • Figure 2 is shown schematically, for a portion of the magnetic structure 4 and a radial range corresponding to the width of the two magnetic tracks 1 1 and 13, the magnetic potential energy (also called potential energy of magnetic interaction) of the oscillator 2 which varies angularly and radially.
  • the contour lines 22 correspond to different levels of the magnetic potential energy. They define equipotential curves.
  • the magnetic potential energy of the oscillator at a given point corresponds to a state of the oscillator when the magnetic coupling element of the resonator is in a given position (its center of mass or geometry being situated at this given point) . It is set to a constant.
  • the magnetic potential energy is defined relative to a reference energy which corresponds to the minimum potential energy of the oscillator.
  • this potential energy corresponds to the work necessary to bring the magnet from a position of minimum energy to a given position.
  • this work is provided by the motor torque applied to the mobile 8.
  • the potential energy accumulated in the oscillator is transferred to the resonator when the resonator coupling member returns to an energy position. less potential, in particular minimum potential energy, by a radial movement relative to the axis of rotation of the moving body (that is to say according to the degree of freedom of the useful resonance mode).
  • this potential energy is transformed into kinetic energy and elastic energy in the resonator by the work of the magnetic force between the coupling element of the resonator and the magnetic structure. This is how the engine torque supplied to the wheel serves to maintain the oscillation of the resonator which in turn brakes the wheel by adjusting its angular velocity.
  • the outer annular track 1 1 defines an alternation of areas of low potential energy 24 and areas of high potential energy 26 while the inner annular track 13 defines, with an angular offset of one half-angular period ⁇ ⁇ / 2 relative to the first track (i.e., a 180 ° phase shift), alternating zones of low potential energy 28 and high potential energy zones 30.
  • the trace 32 gives the position of the center of the magnet 18 when the oscillator 2 is excited and the mobile 8 is rotated with a certain motor torque.
  • This plot is a representation of the oscillation of the magnet of the resonator 6 in a frame linked to the mobile.
  • the zones of low potential energy correspond to the zones between the magnets of the magnetic structure whereas the zones of high potential energy correspond to the zones of these magnets, it is that is, in situations where the magnet 18 is at least partially superimposed on the magnets of the magnetic structure.
  • the magnets are arranged in attraction, alternatively in the case where the magnetic structure or the coupling member of the resonator is ferromagnetic material, there is a spatial inversion between the low potential energy zones and the areas of high potential energy relative to the case of magnets in repulsion.
  • the oscillator accumulates magnetic potential energy at each alternation of the oscillation essentially when the magnet 18 has reached its maximum amplitude. and that he begins to return to his zero position.
  • the force F exerted on the magnet of the resonator is given by the gradient of the magnetic potential energy, which is perpendicular to the contour lines 22.
  • the angular component (degree of freedom of the magnetic structure) works by reaction on the wheel while the radial component (degree of freedom of the resonator) works on the coupling member of the resonator.
  • the angular force corresponds on average to a mobile braking force because the angular reaction force is mainly opposed to the direction of rotation of the mobile over a period of oscillation.
  • the radial force corresponds to a thrust force on the oscillating structure of the resonator. It is observed that the force F (see FIG. 2) has a radial component over a large distance between the extrema of the oscillation 32. A thrust force therefore acts on the magnet of the resonator for the greater part of each alternation.
  • the inventors have thus found that a thrust force on a relatively wide path out of a zone located around the zero position disturbs the oscillator; which varies its frequency as a function of the torque supplied, and thus of the amplitude of oscillation, and is therefore a source of anisochronism.
  • the present invention proposes a device regulating the relative angular velocity between a magnetic structure and a resonator, magnetically coupled. so as to define together an oscillator forming this regulating device, as defined in claim 1 for a first main embodiment and claim 1 1 for a second main embodiment.
  • the regulating device determines the relative angular velocity between a magnetically coupled magnetic structure and a resonator so as to define together an oscillator forming this regulating device, the magnetic structure comprising at least one less an annular magnetic track centered on the axis of rotation of this magnetic structure or the resonator.
  • the magnetic structure and the resonator are arranged to rotate relative to one another about the axis of rotation when a driving torque is applied to the structure magnetic or resonator.
  • the resonator comprises at least one magnetic coupling element to the annular magnetic track, this coupling element having an active end portion formed of a first magnetic material and located on the side of this magnetic strip, the latter being formed at least partially a second magnetic material arranged so that the magnetic potential energy of the oscillator angularly varies periodically along the magnetic track, thereby defining an angular period ( ⁇ ⁇ ) of this magnetic track, and that it defines magnetically first zones and second zones angularly alternated with a first zone and a second adjacent zone in each angular period.
  • Each second zone generates, relative to a first adjacent zone, an upper repulsion force or a lower attraction force for the same zone of said active end portion when this same zone is superimposed, in orthogonal projection to a surface general geometry in which the annular magnetic track extends to this second zone, respectively to this first adjacent zone.
  • the magnetic coupling element is magnetically coupled to the magnetic track so that a degree of freedom oscillation of a resonance mode of the resonator is maintained within a useful range of the motor torque applied to the magnetic structure or the resonator and that a period of this oscillation occurs during said relative rotation in each angular period of the annular magnetic track, the frequency of the oscillation thereby determining the relative angular velocity.
  • the degree of freedom defines an axis of oscillation of the active end portion passing through its center of mass.
  • the resonator is arranged relatively to the magnetic structure so that the active end portion is at least substantially superimposed, in projection orthogonal to the general geometric surface, to this annular magnetic strip during substantially a first time. alternating in each period of said oscillation, and so that the path of the magnetic coupling element during this first half cycle is substantially parallel to the general geometrical surface.
  • the annular magnetic track has in this general geometrical surface a dimension according to the orthogonal projection of the oscillation axis which is greater than the dimension of the active end portion along this axis of oscillation. It will be noted that the oscillation axis may be rectilinear or curvilinear.
  • each of the second zones has, in orthogonal projection in the general geometrical surface of the annular magnetic strip, a general contour with a first portion, defining a penetration line above this second zone for the active end portion of the annular magnetic strip. magnetic coupling element during said oscillation, and a second portion defining an output line from above said second zone for said active end portion during said oscillation;
  • the output line is oriented substantially in an angular direction parallel to a circle of zero position centered on the axis of rotation and passing through the orthogonal projection, in the general geometrical surface, of the center of mass of the active end portion; in the rest position of the coupling element;
  • the magnetic structure further defines, for the active end portion, at least one output zone which extends in the general geometrical surface, this at least one output zone receiving, in projection orthogonal to this general geometrical surface, at least the major part of the active end portion when it emerges, during said oscillation, successively from the annular magnetic track by the respective output lines of the second zones, this at least one output zone generating, relative to the second zones, a repulsive force lower or a higher attraction force for the same area of the active end portion when this same area is superimposed, orthogonal projection to the general geometric surface, to this at least one exit zone, respectively to these second areas;
  • the active end portion of the coupling element in its rest position has, in orthogonal projection in the general geometrical surface, a first dimension, along an axis perpendicular to the zero position circle and passing through the orthogonal projection of the center a mass of this active end portion, and a second dimension, along a second axis defined by the zero position circle, which is greater than this first dimension;
  • the output line of each of the second zones has a length along said at least one output zone and along said second axis, which is greater than the first dimension of the active end portion.
  • first zones in a repulsive magnetic coupling or the second zones in magnetic attraction coupling may be formed by a non-magnetic material or air.
  • 'magnetic material' is meant a material having a magnetic property generating an external magnetic field (magnet) or a good conductor of the magnetic flux (in particular a material having a high magnetic permeability, for example a ferromagnetic material).
  • active end portion it is understood the end portion of the coupling element, located on the side of the magnetic structure in question, through which passes most of the coupling magnetic flux between this coupling element and the magnetic structure.
  • the second dimension of the active end portion is at least twice as large as its first dimension.
  • the dimension of each of the second zones, along an axis perpendicular to said position circle zero at a midpoint of its output line is at least three times larger than the first dimension of the active end portion.
  • the output line of each second zone is substantially coincident with the zero position circle.
  • the invention also relates, according to a second embodiment of
  • a regulating device which determines the relative angular velocity between a magnetic structure and a magnetically coupled resonator so as to define together an oscillator forming this regulating device, the magnetic structure comprising at least one annular magnetic track centered on an axis of rotation of this structure
  • the magnetic structure and the resonator are arranged to rotate relative to one another about said axis of rotation when a driving torque is applied to the magnetic structure or the resonator.
  • the resonator comprises at least one magnetic coupling element to the annular magnetic track, this
  • Coupling member having an active end portion formed of a first magnetic material and located on the side of the annular magnetic strip.
  • This annular magnetic strip is formed at least partially of a second magnetic material arranged so that the magnetic potential energy of the oscillator varies angularly from
  • the magnetic coupling element is magnetically coupled to the annular magnetic track so that a degree of freedom oscillation of a resonance mode of the resonator is maintained within a useful range of the motor torque applied to the magnetic structure or the resonator and that a period of this oscillation occurs during said relative rotation in each angular period of the annular magnetic track, the frequency of the oscillation thus determining the relative angular velocity.
  • the degree of freedom defines an axis of oscillation of the active end portion passing through its center of mass.
  • the second magnetic material is arranged along the annular magnetic strip so that it magnetically defines first zones and second zones that are angularly alternating with a first zone and a second zone adjacent in each angular period;
  • the active end portion of the magnetic coupling element defines magnetically, in a general geometrical surface in which this active end portion extends and including the oscillation axis. , firstly an input zone successively for the second zones orthogonal projection to the general geometric surface, then a magnetic potential energy accumulation zone in the oscillator, which is angularly adjacent to the input zone and in which orthogonally projects at least partially each second zone from this input zone, and finally an output zone adjacent to the magnetic potential energy accumulation zone, this output zone receiving in orthogonal projection at least the major part of each second zone leaving this accumulation zone or a second following zone;
  • each second zone generates, by unit of angular length, relative to a first adjacent zone, a repulsive force
  • the zone of accumulation of magnetic potential energy generates, relative to the entry zone and the exit zone, an upper repulsion force or a lower attraction force for the same zone of each second zone when this the same arbitrary zone is superimposed on this magnetic potential energy accumulation zone, respectively at the entry zone or at the exit zone;
  • the annular magnetic strip has, in orthogonal projection in the general geometrical surface, a dimension along the axis of oscillation which is smaller than the dimension along this axis of oscillation of the active end portion;
  • the resonator is arranged relative to the magnetic structure so that the magnetic potential energy accumulation zone is
  • the magnetic potential energy accumulation zone has a general outline with a first portion defining a line of
  • the output line is oriented, when the magnetic coupling element is in its rest position, substantially in one direction angular parallel to the orthogonal projection of the median geometric circle of the annular magnetic strip;
  • each of the second zones has orthogonal projection, when the center of this second zone is superimposed on the axis of oscillation, a first dimension, along a first axis perpendicular to the orthogonal projection of the median geometric circle and passing through the point d intersecting this orthogonal projection of the median geometric circle with the axis of oscillation, and a second dimension, along a second axis perpendicular to the first axis and passing through the aforementioned intersection point, which is greater than the first dimension;
  • the output line when the magnetic coupling element is in its rest position, the output line has a length, along the exit zone and along the aforementioned second axis, which is greater than the first dimension of the second zones.
  • the magnetic potential energy accumulation zone in a magnetic attraction coupling or the input zone and the output zone in a magnetic repulsion coupling can be defined by a non-magnetic material integral with the magnetic coupling. coupling element or correspond to regions with air at the periphery of the active end portion of the coupling element. Then, it will also be noted that the first zones (repulsion coupling) or the second zones (attraction coupling) may be formed by a non-magnetic material or air.
  • a "general contour of a zone”, when this zone is entirely delimited, is understood to mean an average line defining the general profile of its periphery or, when this zone is open and thus only partially delimited, an average line defining the general profile of the zone. the limit of this zone relative to the magnetic coupling element considered.
  • the output line of the magnetic potential energy accumulation zone is substantially confused, in projection orthogonal to the general geometric surface, with the median geometric circle when the coupling element is in its rest position.
  • the second dimension of each second zone is at least twice as large as its first dimension.
  • the length of the penetration line of the magnetic potential energy accumulation zone along the axis of oscillation is at least five times greater than the dimension of the annular magnetic strip along the axis of oscillation. This axis of oscillation io in orthogonal projection in the general geometric surface.
  • the general geometric surface is a plane perpendicular to the axis of rotation, the degree of freedom being substantially parallel to this plane.
  • the general geometric surface is a cylindrical surface 15 having as central axis the axis of rotation, the degree of freedom being substantially oriented along this axis of rotation.
  • the regulator device forms an oscillator with a cylinder escapement of the magnetic type.
  • this regulating device is characterized in that
  • the active end portion of the coupling member is substantially formed by a truncated cylindrical tube section and having a central axis coincident with an axis of rotation of the resonator, the degree of freedom of the resonator being angular and the axis of circular oscillation.
  • This section of truncated cylindrical tube defines in the general geometric surface a
  • Truncated annular surface corresponding to said magnetic potential energy accumulation zone successively in the two half cycles of each oscillation period.
  • This truncated annular surface has a first end and a second end, and an outer contour defining a first circular penetration line and a
  • Inner contour defining a second line of circular penetration.
  • the first end defines a first output line
  • the second end defines a second output line having characteristics similar to the first output line.
  • the outer contour is associated with the first output line in a first alternation of the oscillation periods of the resonator to successively ensure the magnetic coupling with the second zones of the magnetic track and generate a first pulse at the end of each first alternation, then that the inner contour is associated with the second output line to successively ensure the magnetic coupling with these second zones in the second alternation of oscillation periods and generate a second pulse at the end of each second alternation.
  • FIG. 2 already described, represents the magnetic potential energy in the oscillator of FIG. 1;
  • FIGS. 3 and 3A are schematic plan views of a first main embodiment of the invention.
  • FIGS. 5 and 5A are schematic plan views of a first variant of the first main embodiment
  • FIG. 7 is a schematic plan view of a second main embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a simplified representation of the oscillator of FIG. 7, for the explanation of the operation of the second main embodiment
  • FIG. 10 shows a succession of relative positions between the resonator and an annular magnetic track during an oscillation period for the oscillator of FIG. 7;
  • FIGS. 1 1 and 1 1 A show a first variant of the second main embodiment with a magnetic coupling attraction
  • Figure 12 partially shows a second variant of the second main embodiment, and Figure 12A gives a simplified alternative;
  • Figure 13 shows in part a third variant of the second main embodiment
  • Figure 14 shows schematically an alternative to Figure 13 with a resonator-type sprung balance
  • FIG. 15 shows schematically a third embodiment of the invention
  • FIG. 16 shows schematically a fourth embodiment of the invention
  • FIG. 17 shows schematically a fifth embodiment of the invention
  • Figure 18 is a sectional view of Figure 17;
  • FIG. 19 shows schematically a sixth embodiment of the invention.
  • Figure 20 is a sectional view of Figure 19;
  • FIG. 21 shows schematically a seventh embodiment of the invention
  • FIG. 22 schematically shows an alternative to Figure 21 in a configuration corresponding to the second main embodiment
  • FIG. 23 schematically shows an eighth embodiment of the invention
  • 25A to 25D schematically show a tenth embodiment of the invention in respectively four different relative positions of the resonator and the escape wheel;
  • the regulating device 36 of FIG. 3 determines the relative angular velocity ⁇ between the magnetic structure 4 and a resonator 38 which are coupled magnetically so as to define together a clock oscillator forming this regulating device.
  • the magnetic structure 4 is integral with a rotational axis mobile 20. It is similar to the magnetic structure of FIG. 1 and comprises a first annular magnetic track and a second annular magnetic track centered on the axis of rotation 20 and contiguous.
  • the magnetic structure and the resonator are arranged to rotate relative to one another when a driving torque is applied to the magnetic structure or the resonator.
  • the resonator is integral with the watch movement while the magnetic structure is pivotally arranged and defines a magnetic escape wheel.
  • the resonator comprises a coupling element magnetically coupled to the annular magnetic tracks 1 1 and 1 3, this coupling element having an active end portion 46 formed of a first magnetic material and located on the side of said magnetic structure.
  • Each magnetic track is formed partially of a second magnetic material arranged so that the magnetic potential energy of the oscillator angularly varies periodically along this annular magnetic track, thereby defining the same angular period ( ⁇ ⁇ ) for the two magnetic tracks.
  • each magnetic strip is formed of first zones 40, 42 respectively and second zones 10, respectively 12 which are angularly alternating with a first zone and a second zone adjacent in each angular period.
  • each second zone generates, relative to a first adjacent zone, an upper repulsion force (in the case of a magnetic coupling in repulsion between the end portion 46 and the magnetic tracks 1 1 and 13, as shown in FIG. is the case in the examples of
  • the general geometrical surface is here a general plan of the structure
  • the second zones 1 0 and 1 2 are rectangular and the first zones have a trapezoidal shape.
  • the magnetic coupling element is magnetically coupled to each annular magnetic strip, via the active end portion 46, so that a degree of freedom oscillation of a resonance of the resonator is maintained in a useful range of the motor torque applied to the magnetic structure or the resonator and that a period of this oscillation occurs during the relative rotation between the resonator and the magnetic structure in each angular period ⁇ ⁇ of each track annular magnetic.
  • the frequency of this oscillation thus determines the relative angular velocity ⁇ .
  • the degree of freedom is linear in the schematic examples of FIGS. 3 and 5, and defines an oscillation axis 48 of the active end portion 46 passing through the center of mass of this active end portion. This axis of oscillation here has a radial direction relative to the axis of rotation 20.
  • the axis of oscillation is curvilinear, in particular circular.
  • the first main embodiment is characterized in that the annular magnetic tracks each have a dimension according to the degree of freedom, that is to say along an orthogonal projection of the oscillation axis 48 in the general plane of the magnetic tracks, which is greater than the dimension of the active end portion 46 according to this degree of freedom, that is to say along the axis of oscillation.
  • Each of the second zones 10, 12 of each annular magnetic strip has, in orthogonal projection, a general outline with a first portion, defining a penetration line 10a, 12a above this second zone for the active end portion 46 coming out of the first adjacent zone 40, 42 during the oscillation of this active end portion, and a second portion defining an output line 10b, 12b of this second zone for at least a major part of this passing active end portion; directly from this second zone to an exit zone 42, 40 during this oscillation.
  • This exit zone is defined by the magnetic structure and extends in the general plane of the magnetic tracks.
  • the input zones 40, 42 of a magnetic strip defined by the first areas of this track, correspond to the output areas for the other magnetic track.
  • the exit zones or the annular exit zone are arranged so as to generate, in relation to the second zones, a lower repulsion force or a greater attraction force for the same zone 50 of any the active end portion when this same area is superimposed in projection orthogonal to these / this area (s) output respectively to these second areas.
  • This condition is fulfilled when both the input areas and the output areas are defined by the first areas of the two magnetic tracks coupled to the active end portion, as is the case in Figures 3 and 5.
  • each output line is oriented substantially in an angular direction parallel to a zero position circle 44 which is centered on the axis of rotation 20 and passes through a projection of the center of mass of the active end portion. 46 in the general geometrical surface when this active end portion is in its rest position (position in which the elastic energy of the resonator is minimal and around which it oscillates).
  • the orthogonal projection 54 of the active end portion in its rest position substantially gives the orientation of the exit line of each second zone; which includes in particular the directions tangential to the zero position circle 44 for the portion of this circle situated in an angular sector defined by this second zone.
  • the output line is parallel to the tangent to the circle 44 at the point of intersection with a radial line passing through the middle of this output line.
  • the active end portion 46 of the coupling member in its rest position has, in orthogonal projection in the general plane of the magnetic tracks, a first dimension W2 along a first axis in this general plane which is perpendicular to the circle of zero position 44 and passes through the orthogonal projection of the center of mass of this active end portion.
  • this first axis is rectilinear and coincides with an orthogonal projection of the axis of oscillation 48 in the general plane, and it has a radial direction relative to the axis of rotation 20.
  • the orthogonal projection of the active end portion 46 has a second dimension L2, along a second axis defined by the zero position circle, which is greater than the
  • First dimension W2 a dimension along a circular axis coincident with the zero position circle or along a straight axis tangent to this circle at the point of intersection with the orthogonal projection of the axis of oscillation, that is to say at point determined by the orthogonal projection of the center of mass of Part 46, and perpendicular to
  • each of the second zones 10, 12 has a length L1, along said at least one exit zone and along the second axis defined by the zero position circle, which is greater than the first dimension W2 of the active end portion 46.
  • the angular position of the second zone In the case of the circular axis, the angular position of the second zone
  • the length L1 of a second zone is measured along this tangential axis when the middle of this length is positioned on the first axis.
  • the second dimension L2 of the active end portion is at least twice as large as its first dimension W2 and
  • the length L1 of the exit line is at least twice as large as this first dimension W2.
  • the length-to-width ratio of the end portion 46 is approximately equal to three.
  • the resonator is arranged relative to the magnetic structure so that the active end portion is at least substantially superimposed on this annular magnetic strip during substantially a first half cycle in each period of oscillation of this active end portion, and in such a way that the path of the magnetic coupling element during this first alternation is substantially parallel to the general geometrical surface. It can be considered that this condition is generally satisfied when the orthogonal projection zone 54 of the active end portion according to the invention, in its rest position, is crossed by the inner circle of the outer magnetic strip 1 1 and the circle external of the inner magnetic strip 13. It will be noted that these two circles coincide when the two magnetic tracks are contiguous, as is substantially the case in the preferred embodiments of the invention. They then define an interface circle of the two tracks. Preferably, the zero position circle 44 is substantially coincident with the interface circle of the two magnetic tracks.
  • each second zone 10, 12 is substantially coincident with the zero position circle, as is the case in the variants of FIGS. 3 and 5.
  • the zero position circle is located between these two tracks, preferably substantially in the middle of the intermediate zone.
  • Such an intermediate zone which will be kept small for various reasons, may be useful to ensure easy startup of the oscillator.
  • a first reason relates to the small dimension provided for the active end portion of the coupling element along the axis of oscillation, since it is necessary to avoid that the oscillator turns 'empty' with this part. active end portion remaining substantially on the zero position circle.
  • the condition discussed here is also verified as long as the width of the intermediate zone is much smaller than the width of each magnetic strip; which is the case in the context of the invention.
  • the zero position circle 44 and the oscillation axis 48 are, in orthogonal projection to the general geometric surface, substantially orthogonal to their point of intersection. This is the case in the variants shown in Figures 3 and 5.
  • the dimension W1 of each of the second zones, along an axis perpendicular to the circle of zero position at a midpoint of its output line is at least three times larger than the first dimension W2 of the part of active end. In another preferred embodiment, this dimension of the second zones is at least six times larger than the first dimension of the active end portion.
  • FIGS. 5 and 5A differs from that of FIG. 3 firstly in that the second zones 10A and 12A as well as the first zones 40A and 42A of the annular tracks 11A and 13A define annular sectors.
  • the zero position circle 44 coincides, in orthogonal projection in the general plane of the magnetic structure 4A, with the output lines 1 0b, 12b. These output lines therefore have an angular direction and the penetration lines 10a, 12a are radial.
  • the variant of Figure 5 is distinguished by the dimensions W2 and L2 of the active end portion 46A of the coupling element of the resonator 38A.
  • the second dimension L2 of the active end portion is at least four times larger than its first dimension W2 and the length L1 of the output line is at least four times larger. than this first dimension.
  • the length-to-width ratio of the end portion 46A is approximately equal to five.
  • the penetration line 10a, 12a of each second zone is oriented along the oscillation axis 48, projected orthogonally in the general plane of the magnetic tracks, when this line of penetration is aligned with the center of mass of the the active end portion 46A projected orthogonally in this general plane.
  • this is substantially the case.
  • the output line of the second zones, along the output zones defined by the second zones of the other magnetic track, and the active end portion extend angularly over half of an angular period ⁇ ⁇ / 2 in Figure 5, and this is approximately the case in Figure 3.
  • the degree of freedom of the resonator is entirely in a plane parallel to the general plane of the magnetic tracks and therefore of the magnetic structure.
  • the entire path taken by the magnetic coupling element during its oscillation is, in these variants, parallel to the general plane of the magnetic structure.
  • the path of the oscillating element is substantially parallel to the general geometrical surface defined by the magnetic structure.
  • this path, and therefore the axis of oscillation may deviate somewhat from a surface parallel to the general geometrical surface, particularly at the end points of the oscillation, and all the more so that the amplitude is large.
  • Such a situation occurs for example when the coupling element of the resonator oscillates in a substantially circular path with an axis of rotation parallel to the general plane of the magnetic structure.
  • the direction defined by the degree of freedom of the coupling element in its rest position is parallel to a plane tangent to said general geometrical surface at a point corresponding to the orthogonal projection of the center of mass of the active end portion of the coupling element in its rest position.
  • FIG. 4 shows, in a manner similar to FIG. 2, the magnetic potential energy of the oscillator as a function of the relative position of the active end portion 46 and of the magnetic structure 4, in particular of each of its two magnetic tracks.
  • This relative position is defined by the relative angular position in a reference frame linked to the magnetic tracks and by the position of the end portion along the oscillation axis 48.
  • the equipotential lines 60 are given for relative positions corresponding to the two magnetic tracks. A great difference is easily observed with the distribution of the magnetic potential energy of FIG. 2.
  • each zone of low potential energy 62, 66 and a next high potential energy zone 64, 68 there is between each zone of low potential energy 62, 66 and a next high potential energy zone 64, 68 a sector 70, 72 magnetic potential energy accumulation in the oscillator, this sector being well defined and extending angularly over a relatively large range, namely about half a period for the inner magnetic track 13 and a little less for the outer magnetic track 1 1 of larger diameter.
  • These sectors 70 and 72 respectively define two annular zones ZA1 and ZA2 of magnetic potential energy accumulation in which the equipotential curves are substantially radial.
  • the force is essentially tangential and therefore corresponds to a braking force for the magnetic structure 4.
  • the force exerted on the coupling element according to its degree freedom is low or almost zero.
  • the equipotential lines 60 become substantially angular in a central zone ZC inside which the coupling member of the resonator receives a pulse along the axis oscillation.
  • the plot of an oscillation 74 of the active end portion 46 is represented in a frame of reference related to the magnetic structure. Following this pattern, it is observed that most of the time the oscillation is substantially free and a pulse is provided at each alternation in the central zone of pulses ZC.
  • This central zone ZC is situated between the two annular zones ZA1 and ZA2 and it comprises the zero position circle 44, more exactly the relative positions corresponding to this zero position circle which is located substantially in the middle of this central zone ZC.
  • the pulses are generated around the rest position of the active end portion.
  • each annular magnetic strip, at least one output zone described above and the magnetic coupling element define in each angular period, depending the relative position of this annular magnetic strip and the active end portion (in a reference linked to the magnetic strip), an accumulation sector 70, 72 in which the oscillator essentially accumulates magnetic potential energy and a pulse sector 76, adjacent to this accumulation sector, in which the magnetic coupling element essentially receives a pulse, the pulse sectors being located in a central zone of pulses ZC comprising the zero position circle 44
  • 'accumulation sector' is meant a sector in which the magnetic potential energy in the oscillator increases for the various oscillation amplitudes in the effective range of the engine torque and where the radial force is small or negligible; and by 'pulse sector' is understood a sector in which this magnetic potential energy decreases for the various amplitudes of oscillation of the useful range of the driving torque and where a thrust force is exerted on the drive
  • the magnetic structure is arranged so that the average angular gradient of the magnetic potential energy of the oscillator in the sectors of magnetic potential energy accumulation is lower than the average gradient of this magnetic potential energy in the sectors.
  • pulse according to the degree of freedom of the coupling element of the resonator and in the same unit. This condition is clearly visible in FIG. 4 and results from the characteristics of the invention.
  • the relatively large angular extent of the accumulation sectors and the relatively small radial distance of the pulse sectors arise in particular from the first and second dimensions W2 and L2 of the active end portion as well as orientations of the penetration lines and output lines from magnetic potential energy accumulation areas.
  • this end portion gradually enters (or under) a potential energy storage zone magnetic.
  • this active end portion Given the contour and orientation of this active end portion and the contour of the accumulation zones, there is a superposition surface between the active end portion and each accumulation zone which progressively increases over a relatively long period of time. angular while the output of such an accumulation zone is performed over a relatively short radial distance, respectively along the axis of oscillation. This will be further discussed in the context of the second main embodiment of the invention.
  • the engine torque provided by a cylinder varies significantly depending on the tension level of the mainspring.
  • it is generally necessary for this movement can be driven by a torque varying between a maximum torque and about half that maximum torque.
  • the braking sectors it is necessary for the braking sectors to extend over a certain angular distance and thus to slow the braking. This is one of the benefits obtained by the regulator device according to the invention.
  • the annular magnetic track of the magnetic structure has a dimension, along the axis of oscillation of each active end portion coupled to this track and orthogonal projection, which is smaller than the dimension according to this oscillation axis of this active end portion.
  • This second embodiment constitutes to a certain extent a technical inversion of the first embodiment. However, it has its own advantages, like this will appear later.
  • this second embodiment is a priori not obvious, the skilled person having generally provided magnetic ranges extended radially on an escape wheel and magnetic coupling elements of lesser extent associated with the resonator .
  • the sinuous magnetic path (sinusoidal) is arranged circularly on a mobile.
  • these two tracks When there are two annular magnetic tracks for generating this winding magnetic path, they have coaxial projections. In the most common embodiment, as in the variants of Figures 3 and 5, these two tracks extend in a general plane with an inner track and an outer track. These two tracks therefore do not have the same dimensions, the inner track having at least some smaller areas relative to the corresponding areas of the outer race, while the dimensions of the coupling element are by definition constant.
  • the second main embodiment solves this disadvantage surprisingly by arranging at least one extended magnetic range at the coupling element of the resonator while the magnetic track is radially reduced and less wide than this coupling range.
  • the sinuous magnetic track is no longer defined by the escape wheel, but by one or preferably two coupling elements integral with an oscillating structure of the resonator.
  • the device 80 regulates the angular velocity ⁇ of an escapement mobile comprises a magnetic structure 82 integral with this mobile and a resonator 84 magnetically coupled so as to define an oscillator together.
  • the magnetic structure comprises an annular magnetic strip 86 centered on the axis of rotation 20.
  • the magnetic structure and the resonator are arranged to be rotated relative to each other about the axis of rotation when a pair engine is applied to the exhaust mobile and thus to the magnetic structure.
  • the resonator is shown schematically. It comprises two magnetic coupling elements to the magnetic track which are arranged on a non-magnetic support 88, which has two arms respectively associated with two identical elastic structures 90 and 91 allowing a linear oscillation of the support 88 along a radial line 100.
  • first and second active end portions 92 and 94 located on the magnetic strip 86 side, these magnets having a magnetization direction generally along the axis of rotation (direction of axial magnetization).
  • Figure 7 as in the other figures, there is shown the general outline of these active end portions in their general plane, because their configuration is important for the invention.
  • the degree of freedom of the resonator defines a first oscillation axis 96 and a second oscillation axis 98 for respectively the two active end portions and passing through their center of mass.
  • These first and second axes of oscillation are parallel to a central axis 100 passing longitudinally between the two active end portions, this central axis being provided radially, that is to say, it intercepts the axis of rotation 20 .
  • the magnetic strip 86 comprises a plurality of magnets 102, of angularly elongated shape, which are arranged along this magnetic strip so that they define first non-magnetic zones 104 and second magnetic zones 106 angularly alternating with a first zone and a second adjacent area in each angular period ⁇ ⁇ , which is defined by the alternation of the first non-magnetic areas and the second magnetized areas.
  • the coupling elements are magnetically coupled to the magnetic track 86 so that an oscillation according to the degree of freedom of the useful resonance mode of the resonator 84 is maintained within a useful range of the motor torque applied to the magnetic structure, and such that a period of this oscillation occurs during a rotation of the magnetic structure, resulting from this motor torque, in each angular period ⁇ ⁇ of the magnetic strip.
  • the magnets 102 are arranged with an axial magnetization direction, in repulsion of the magnets forming the coupling elements.
  • FIG. 10 shows, in orthogonal projection in the general plane of the active end portions 92 and 94, the relative movement between the annular magnetic track and these active end portions during a period of oscillation during which magnetic track 86 rotates an angular period.
  • this Figure 10 shows a succession of images a) up to i) which follow the oscillation movement of a magnet 102A, among the magnets 102 of the magnetic track 86.
  • these images are data in a frame linked to the support 88 of the resonator and therefore to the coupling elements.
  • the magnet 102A of the magnetic track which oscillates with its center of mass substantially describing a sinusoidal curve 122, whereas in reality, the magnetic track undergoes only one rotation and it is the active end portions which oscillate along their linear oscillation axis.
  • the magnetic ranges defined by the orthogonal projection of the active end portions (hereinafter also called magnetic areas 92 and 94), have been marked with arrows indicating the direction of the oscillation movement and indicated approximately the speed of displacement by the length of these arrows, the absence of arrow corresponding to an extreme position where there is reversal of the direction of the linear movement of the coupling elements. Then, the magnets of the magnetic strip are projected in the general plane and are not represented as passing under the two coupling elements.
  • Each active end portion 92, 94 magnetically defines, in projection in the general plane in which this active end portion extends and comprising its oscillation axis:
  • zone 92A respectively 94A of magnetic potential energy accumulation in the oscillator, which is angularly adjacent to the aforementioned input zone and in which at least partially orthogonal projection each second zone 1 06 from this zone d entrance, and
  • each second zone generates, by unit of angular length, relative to a first adjacent zone, a force higher repulsion for the magnetic potential energy accumulation zone (case of magnetic repulsion coupling described here) or a higher attraction force for the input zone and the output zone (case of a magnetic coupling in attraction described later).
  • the magnetic potential energy storage zone 92A, 94A generates, relative to the input area 110, 114 and the output area 112, 116, an upper repulsion force ( magnetic repulsion coupling) or a lower attraction force (in the case of magnetic coupling in attraction) for the same zone of each second zone 106 when the same zone is superimposed on this potential energy accumulation zone magnetic, respectively to the entrance area or the exit area.
  • the active end portion corresponds to a magnetic range 92, 94 formed materially by this active end portion, that is, to an orthogonal projection of this active end portion in its general geometric plane.
  • the input and output areas do not have to be physically formed by a part of the coupling element.
  • these zones correspond to free peripheral regions of the active end portion, that is to say filled with air.
  • the two end parts in the variant described here are arranged on either side of an arc of a circle, centered on the axis of rotation when the coupling elements are at rest, and have a width
  • Output 1 12 associated with the first coupling element corresponds to the input zone 1 14 associated with the second coupling element.
  • the resonator is arranged relative to the magnetic structure 82 so that the first and second magnetic potential energy accumulation zones 92A and 94A are traversed in orthogonal projection by a median geometric circle 120 passing through the middle 5 of the magnetic stripe. annular, during respectively the first and second alternations in each period of the oscillation of the two coupling elements considered.
  • each magnetic potential energy storage zone has a general outline 123, 124 with: i) a first portion, defining a penetration line 126, 1 28 under this accumulation zone successively for each of said second zones 106 during the oscillation of the coupling elements, and ii) a second portion defining an output line 127, 129 from below this accumulation zone for this second zone (case in magnetic repulsion described here) or a second following zone (case in attraction
  • the output line is oriented, when the magnetic coupling element considered is in its rest position, substantially in an angular direction parallel to the orthogonal projection of the median geometric circle 120. In the example shown, the output line is circular and remains parallel to the orthogonal projection
  • each of the second zones has an orthogonal projection a first dimension W3
  • Each second zone still has a second dimension L3, along a second axis defined by the
  • Orthogonal projection of the median geometric circle 120 in said general plane which is greater than the first dimension W3.
  • the second dimension is preferably measured along a second axis perpendicular to the first axis and passing through the point of intersection of the orthogonal projection of the median geometric circle with the oscillation axis of the coupling element considered. 96, 98 or by the central axis 100 in the case of two adjacent coupling elements as described herein.
  • the dimensions of the second zones are measured when the center of the second zone considered is superimposed on an oscillation axis or on the central axis 100.
  • the exit line 127, 129 has a length L4, along the exit zone 1 12, 1 1 6 and along the aforementioned second axis, which is greater than the first dimension W3 of the second zones.
  • the oscillation axis of each active end portion is substantially orthogonal to the median geometric circle 120, in orthogonal projection, at their point of intersection.
  • the central axis 100 which is radial and therefore exactly orthogonal to the circle 120 centered on the axis of rotation.
  • the output line of the magnetic potential energy accumulation zone along the exit zone and each second zone extend angularly. over substantially half of an angular period.
  • FIG. 8 are represented equipotential curves 60 of the magnetic potential energy in the regulator device 80 of FIG. 7 as a function of the position of the central point between the two magnetic ranges 92 and 94 in a frame of reference related to the magnetic structure 82 It is observed that there are minimum energy zones 62A and 66A and maximum energy zones 64A and 68A which are radial and elongated.
  • the annular magnetic track and each active end portion 92, 94 thus define in each period angular, as a function of the relative position of this annular magnetic track and this active end portion, an accumulation sector 70A, 72A in which the oscillator essentially accumulates magnetic potential energy and a pulse sector 76A 77A, adjacent to this accumulation zone, in which the coupling element essentially receives a pulse.
  • the accumulation sectors are radially extended and define for the two active end portions respectively two annular accumulation zones ZA1 * and ZA2 * .
  • the radial width of these annular accumulation zones depends essentially on the extent of the active end portions along their axis of oscillation and no longer on the radial width of the annular magnetic tracks, as in the first embodiment. main.
  • the equipotential lines are substantially radial, which indicates that the force
  • the resultant is angular (more precisely tangential) and the component of this force along the oscillation axis of each active end portion is very small. In this case, we can speak of pure accumulation of potential energy.
  • the pulse sectors are located in a central zone of pulses ZC * corresponding substantially to the
  • the portion of the free oscillation path may be large for these active end portions and the resonator oscillation sustain pulses located around the home position of its coupling members.
  • absolute value plus the first dimension W3 of the magnets 102 and therefore the transverse dimension of the track
  • the penetration line 1 26, 128 in the magnetic potential energy storage zone 92A, 94A is oriented in a direction substantially parallel to said oscillation axis, as is the case in all the embodiments. corresponding to the second main embodiment shown in the figures.
  • This characteristic is advantageous for obtaining substantially radial equipotential lines 60 in the sectors of magnetic potential energy accumulation.
  • the aforementioned line of penetration defines a path according to the degree of freedom.
  • the second dimension L3 of each second zone 106 is at least twice as large as its first dimension W3, and the length L4 of the output line is at least twice as large as this first dimension W3.
  • this second dimension of each second zone is at least four times larger than its first dimension, and the length of the exit line is then at least four times greater than this first dimension.
  • the dimension W4 of the penetration line of the magnetic potential energy accumulation zone 92A, 94A, along the axis of oscillation of the corresponding end portion is at least five times larger than the transverse dimension W3 of the annular magnetic track along this orthogonal projection axis of oscillation.
  • this dimension W4 of the penetration line is at least eight times greater than the transverse dimension W3.
  • FIGS. 11 and 11A show schematically a variant of the embodiment of FIGS. 7 to 10.
  • This regulator device 126 is essentially distinguished by the fact that magnetic coupling is provided in attraction.
  • the magnetic structure 82 is identical to that of Figure 7, only the magnetic track 86 being shown with two magnets 102A and 102B selected from the magnets 102 to explain the magnetic interaction of this variant in attraction.
  • the resonator is represented only by the active end portion of a magnetic coupling element which here comprises two distinct magnetic portions 128 and 1 formed by a ferromagnetic material, this resonator not being provided with a magnetic flux generator so that both parts are subject to a force of attraction from the magnets of the magnetic strip.
  • the two parts 128 and 1 30 have, in the general geometric plane in which they extend, the same shape and the same linear degree of freedom as the two active end portions of the repulsion variant described above, but they are not independent and both are necessary for the operation of the oscillator; while in the repulsion variant each part 92 and 94 (FIG. 7) is independent and the magnetic repulsion oscillator can operate with only one of the two parts 92 and 94.
  • the central axis 100 between two parts 128 and 1 30 correspond to the axis of oscillation of the active end portion. He has one radial direction and is perpendicular to the median geometric circle of runway 86.
  • the surprising difference between the oscillators 80 and 126 results from the fact that the two parts 128 and 130 generate for the magnets 102, when they are superimposed on these two parts, a situation where the magnetic potential energy is lower relative to the surrounding regions filled with air.
  • the tracing 122A of the oscillation of the end portion relative to the magnetic track is angularly offset by half-angular period ⁇ ⁇ / 2 (180 ° phase shift), just as the equipotential curves of the magnetic potential energy in a representation similar to that of Figure 8.
  • the magnetic parts 128 and 130 define magnetically in orthogonal projection in their general geometric plane:
  • each second zone 106 of the magnetic strip penetrates at least partially orthogonal projection respectively in a first alternation and a second alternation of an oscillation period since the first and second input zones respectively, and
  • first output zone 130A which receives in orthogonal projection at least the major part of each second zone 106A coming out of the first accumulation zone 132
  • second output zone 128A which receives in orthogonal projection at least the major part of a second following zone 106B of the magnetic strip, this next second zone 1 06B coming out of an area 1 35 complementary to the second accumulation zone 1 34 while the second zone 106A which precedes it enters entirely in an area 136 equivalent to the second accumulation zone and the complementary zone 1 35.
  • the two accumulation zones 132 and 134 as well as the complementary zone 135 and the equivalent zone 136 are all formed by the empty or filled region. of air surrounding the active end portion and are all magnetically equivalent.
  • the magnetic portions 128 and 130 form magnetic areas 128A and 130A in their general plane which each constitute an input area and also an output area. The arrangement of these two ranges is provided for them to be magnetically active in each of the two half cycles of each oscillation period, first as an input area and a second time as an output area, and to generate a pulse. around the rest position of the coupling element at the end of each alternation.
  • the accumulation zone 134 and the complementary zone 1 35 are considered together as a magnetic potential energy accumulation zone and the second following zone (magnet 102B) of the magnetic track is substituted for the second magnetic zone.
  • preceding zone (previous magnet 102A) for generating a pulse (situation shown in FIG. 11A) following the accumulation of energy resulting from the passage of the magnetic range 1 30A in an output zone 134 situated in a region non-magnetic environment, which defines for this second zone a higher magnetic potential energy region relative to the magnetic range 130A for a portion of this second zone superimposed on this magnetic range, respectively to the exit zone 134.
  • FIG. 11A The situation represented in FIG.
  • Figure 1 1 corresponds to a relative position of the coupling element and the magnetic track for which the energy mate ntial magnetic is minimal.
  • the resonator of the regulating device 126 is arranged relative to the magnetic structure 82 so that each magnetic potential energy accumulation zone 132, 134 is traversed in orthogonal projection by the median geometric circle passing through the middle of the annular magnetic strip. during a first alternation, respectively a second alternation in each oscillation period of the resonator.
  • the zones 132 and 134 are delimited spatially by a geometric circle passing through the central point between the two magnetic areas 128A and 130A along the axis of oscillation 100 and centered on the axis of rotation. when the coupling element is in its rest position.
  • Each accumulation zone 132, 134 partially has a general contour, determined by the active end portion, which defines first and second penetration lines 138 and 1 39 and first and second output lines 140 and 141, by analogy with the terminology
  • Figure 12 is shown partially a second variant of the second main embodiment.
  • This variant is essentially distinguished by the fact that the degree of freedom is circular, the coupling element to the magnetic track 86 oscillating about an axis of its own axis.
  • Rotation C The active end portion 144 is in magnetic repulsion with the magnets 102, as in the variant of Figure 7.
  • the teachings given for this latter variant also apply to this second variant.
  • Part 144 follows a circular oscillation axis 150 passing through its center of mass. She is represented in the position
  • the oscillation axis is not provided perpendicular to an orthogonal projection of the median geometric circle 120.
  • the penetration line 145 and the output line 146 are optimal.
  • the line of penetration in the magnetic potential energy storage zone 148 defines a path according to the degree of freedom.
  • the zone 148 is here represented with a surface 5 smaller than the projection of the portion 144.
  • This zone 148 delimited by a curve 149 in broken lines effectively corresponds to the active accumulation zone.
  • the portion 144 may have an outer contour which follows the curve 149 or which is parallel thereto through the end point of the output line shown.
  • the zone 148 (respectively the portion 144) can move along the axis of oscillation out of the zone. impulse without undergoing in the considered alternation of variation of potential energy.
  • the interaction can move along the axis of oscillation out of the zone. impulse without undergoing in the considered alternation of variation of potential energy.
  • the magnetic remains identical with an area of pure potential energy accumulation in this alternation which ends with a localized pulse at the rest position of the portion 144.
  • the dimensions of this portion 144 and the magnets 102 have been previously defined and will not be described again here. They are indicated on the drawings.
  • FIG. 12A shows a simplified alternative of FIG. 12 in which the magnets 103 of the magnetic strip 86A define second rectangularly oriented zones 106A oriented tangentially.
  • the active end portion 144A has a parallelepiped shaped contour with a penetration line 145A and an output line 146A formed by linear segments. These linear segments are oriented optimally for
  • the segments 145A and 146A are formed respectively by the strings of the circular segments 145 and 146 of Figure 1 2. In other words, each of these linear segments is parallel to the tangent to the midpoint of the corresponding circular segment.
  • the oscillation axis 150 passes through the center of the portion 144A.
  • FIG. 13 is shown partially a third variant of the second main embodiment which may be provided in magnetic repulsion or magnetic attraction according to the teaching given above.
  • the magnetic structure comprises a magnetic track 86A already described.
  • this variant is represented with two coupling members oscillating around an own axis C.
  • the specific form and the positioning of these two coupling members in their rest position also apply to a variant where the degree of freedom is linear, as in FIG. 7.
  • the central axis 154 passing through the central point between the two active end portions 1 56 and 158 is orthogonal to the median circle 120 at their point of intersection. intersection.
  • a first rectilinear axis is defined, perpendicular to the median circle 120 and passing through this point of intersection and a second rectilinear axis, perpendicular to the first axis and also passing through this point.
  • the parts 156 and 158 define in their general plane rectangular magnetic areas each with an output line 160, 162 on the second axis.
  • the penetration lines 164 and 166 of these two magnetic areas are parallel to the first axis.
  • the magnetic potential energy storage zone 148B shows that part of the magnetic ranges is not active. However, the rectangular shape simplifies the construction of the resonator.
  • the output lines 1 60 and 162 are considered to be oriented, when the element of magnetic coupling is in its rest position as shown in Figure 13, substantially in an angular direction parallel to the orthogonal projection of the median geometric circle 120 in the general geometric surface of the end portions 156 and 158. They are in fact tangent to the orthogonal projection of the circle 120 at the point of intersection of the central axis 154 with this orthogonal projection, this point of intersection corresponding to an inner corner of each magnetic range.
  • the rectangular shapes are replaced by annular sectors of center C on the axis of rotation of the resonator.
  • the respective output lines of the magnetic ranges of this variant are identical to those of the rectangular ranges.
  • the penetration lines are circular according to the degree of freedom of the corresponding coupling elements. They each define a path according to the degree of freedom and are therefore oriented in a direction substantially parallel to the respective axes of oscillation. Then, each of the second zones 103 has in orthogonal projection, when the center of this second zone is superimposed on the central axis, a first dimension W3, according to the aforementioned first axis, and a second dimension L3, according to the aforementioned second axis, which is greater than the first dimension. Finally, when the magnetic coupling elements are in their rest position, their respective output line 160, 162 has a length, along the exit zone and along said second axis, which is greater than the first dimension W3 of the second areas.
  • the regulator device 170 of FIG. 14 comprises a magnetic escapement mobile 82 supporting a magnetic track 86 already described and a resonator 174 formed by a rocker 176 (represented diagrammatically) oscillating about the axis C parallel to the axis of rotation. 20.
  • the rocker is associated with elastic means 178, 177 exerting a restoring force when it deviates from its rest position (zero position shown in Figure 14).
  • the balance comprises two active end portions 92 and 94 essentially corresponding to those already described in FIGS.
  • the regulator device 1 80 of FIG. 15 comprises a magnetic escape mobile 182, with two concentric magnetic tracks 86A and 186, and a resonator 184.
  • the first track 86A has already been described and the second Track 186 formed of a plurality of magnets 188 is similar to it, but with a smaller diameter.
  • the magnetic potential energy of the oscillator 180 varies angularly along this second track with the same angular period ⁇ ⁇ and similarly to the variation of the first track.
  • the first and second magnetic tracks have an angular offset equal to half the angular period.
  • the resonator 184 comprises a coupling element with an active end portion 190 formed of a magnet arranged in repulsion and defining in its general plane a magnetic potential energy accumulation zone 190A of frustoconical shape.
  • This portion 190 is arranged in a non-magnetic support 192 attached to the watch movement by two elastic blades 193 and 194 allowing an oscillation of the support 192.
  • the active end portion is coupled to the two magnetic tracks.
  • the accumulation zone 190A defined by this part has a common penetration line 196 for the magnets of the two tracks and two output lines 197 and 198 respectively defining the two parallel and substantially angular portions of this frustoconical zone.
  • each oscillation period the portion 190 is coupled to the first track 86A. Similarly, it is coupled to the second track 186 in the second half cycle of each oscillation period.
  • the oscillating structure 192 receives a pulse at the end of each alternation around its rest position (position shown).
  • the regulating device 200 of FIG. 16 comprises a magnetic escapement mobile 202 with a radially extended magnetic strip 204, as described in the first main embodiment.
  • the magnets 206 of this track have a frustoconical shape with the two parallel sides in a tangential direction relative to the axis of rotation 20.
  • the oscillator 200 also comprises a resonator 21 0 of the same type as that of FIG. 14, this resonator also comprising two coupling elements carried by a rocker 21 2 of non-magnetic material, but distinguished in that the two active end portions 46A and 46B corresponding are radially narrow relative to the magnets 206 in the rest position of coupling elements (position shown).
  • the two parts 46A and 46B are located on either side of a straight line perpendicular to their longitudinal direction and substantially radial relative to the axis of rotation 20 of the escapement vehicle. Relative to this axis, they both extend over an angular distance substantially equal to one half-angular period of the magnetic tracks, with an angular offset of half a period.
  • the longitudinal axis of each portion 46A and 46B is substantially perpendicular to the axis of oscillation of the balance 212.
  • the line penetration 214 defined by each magnet of the magnetic stripe is common to both active end portions.
  • the longitudinal axis of the portion 46A is substantially superimposed on the output line 215 defined by the outer edge of this magnet while the longitudinal axis of the portion 46B is substantially superimposed on the output line 216 defined by the inner edge of this magnet.
  • the balance 212 thus receives two pulses per oscillation period located substantially around its rest position.
  • the regulating device 220 comprises a first magnetic escape wheel 222 and a second magnetic escape wheel 224 which are identical and arranged in a
  • the two magnetic tracks are coupled to the same coupling element 234 of the resonator 230 which further comprises a non-magnetic support 232 T-shaped and two flexible blades. 233A, 233B at both ends of the crossbar of this support.
  • the magnet 234 is arranged in
  • the resonator may have two distinct coupling elements respectively coupled to the two magnetic tracks supported respectively
  • the magnet 234 is arranged in magnetic repulsion magnets 103.
  • the regulator device 220 comprises in in addition to two additional magnetic structures respectively facing the two wheels 222, 224 and coaxial thereto. These two complementary structures are arranged on the other side of the magnet 234 forming a common coupling element for the two magnetic tracks located on either side of the magnet in an axial direction. Only one additional magnetic structure 236 is shown in Figure 18, but the second is similar to it.
  • the structure 236 comprises a plate 237 supporting a magnetic track 86A identical to that of the escape wheel 224 and angularly arranged in the same manner.
  • the two wheels mesh so that, along a transverse axis passing through their respective two axes of rotation and substantially corresponding to the axis of oscillation of the magnet 234, the two magnetic tracks present a magnetic phase shift of 180 °, the first track being coupled in a first alternation while the second track is coupled in a second alternation of each oscillation period, the coupling element 234 receiving a pulse at the end of each alternation, which is located around the rest position of the oscillating structure according to the concept of the present invention.
  • the magnetic tracks 86A superimposed magnetic structures are integral in rotation, the plate 237 being connected to the wheel 224 by a central tube 238.
  • these two tracks superimposed and arranged on either side the general plane of the magnet 234 are not integral in rotation.
  • the regulator device 240 is based on the same concept as the previous embodiment.
  • the relative dimensioning of each coupling member and magnetic tracks corresponds to the first main embodiment
  • the variant proposed in the previous embodiment corresponds to the second main embodiment.
  • the variants of each of the two modes can be applied to the other mode by adapting certain constructive elements.
  • the oscillator 240 comprises a resonator 242 and two magnetic structures 244 and 246 located in the same general plane and secured respectively to two wheels 248 and 250 which mesh with each other indirectly via two intermediate wheels 252 and 254 arranged so that the two magnetic structures rotate at the same speed but in an opposite direction.
  • the intermediate wheel 252 comprises a pinion 253 for the input of a motor torque supplied to the regulating device.
  • the resonator is formed of two flexible blades 260 and 264 of high magnetic permeability material and comprising two respective end portions 262 and 266 located respectively on either side of the general plane of the two magnetic structures.
  • the resonator comprises a magnetic flux generator 256 formed by a magnet 258 housed in a rigid structure 257, which is arranged to allow the attachment of the two flexible blades on either side of the magnet 258 so as to generate a closed magnetic path for the magnet flux passing through the flexible blades, in particular by the end portions 262 and 266 and the gap between these two ends.
  • the flexible blades may have an enlargement so as to channel all of the magnetic flux of this magnet.
  • the two magnetic structures are formed by two disks each having at their periphery a magnetized ring defining a plurality of magnetized zones 10A, which are provided on the height of the disk so as to produce an axial magnetic flux on both sides of the magnetic ring. .
  • these magnetized zones form at the level of the upper surface of the magnetic structure a first magnetic strip 11A and at the level of the lower surface a second equivalent magnetic strip 11A2.
  • These two magnetic tracks are respectively coupled with the two active end portions 262 and 266.
  • the magnetized zones can be formed by a plurality of separate magnets or by a ring formed of the same material of which only the zones 10A are magnetized.
  • this ring is magnetized with an alternation of the direction of polarity in each angular period. There is thus an alternation of magnetic zones North and South in each magnetic track. We thus pass from a magnetic coupling in attraction and repulsion in each angular period; which advantageously makes it possible to increase the potential energy difference between the minimum and maximum potential energy zones.
  • This variant in a magnet-magnet coupling applies moreover to all the embodiments.
  • the two magnetic tracks coupled to the resonator are respectively secured to two rotating mobiles.
  • These two mobiles can be coaxial or located next to each other with two distinct axes of rotation. According to two particular variants, these two mobiles are coupled to one and the same coupling element or to two coupling elements of the resonator. Both rotating mobiles can
  • FIG. 21 a seventh embodiment of a regulator device 270 according to the invention.
  • the magnetic structure 4B is similar to that described in FIG. 5. It comprises two tracks 1 1 A and 13A which are concentric.
  • the resonator 272 is of the sprung-balance type with a rigid balance 274 associated with a spiral spring 276.
  • the balance can take various forms, including circular as in a classic watch movement.
  • the rocker pivots about an axis 278 and comprises two magnetic coupling members 280 and 282 according to the invention which are angularly offset relative to the axis of rotation 20 of the magnetic structure 4B. These two bodies are formed by two magnets.
  • the angular offset of the two magnets and their positioning relative to the structure 4B are provided so that these two magnets define the same zero position circle 44 and have in their rest position an angular offset ⁇ 0 equal to an integer of angular period ⁇ ⁇ increased by half a period.
  • these two magnets have a phase shift of ⁇ .
  • the circle 44 substantially corresponds to the interface circle (common boundary) of the two magnetic tracks 11A and 13A.
  • the axis of rotation 278 of the balance is positioned at the intersection of the two tangents to the zero position circle 44 respectively at the two points of intersection of this circle with the two respective oscillation axes of the two magnets of the resonator.
  • the balance is balanced, more precisely that its center of mass is on the axis of the balance.
  • pendulums of various shapes with this important feature. It is therefore clear that the various variants shown in the figures are schematic and the problem related to the inertia of the resonator is not treated concretely in these figures. In addition, arrangements ensuring a zero resultant magnetic forces acting radially and axially on the axis of the balance are preferred. Note that, in a variant, there is provided a flexible leaf balance defining a fictitious axis of rotation, that is to say without pivoting, instead of the sprung balance.
  • each of the magnets 280 and 282 When passing through the central pulse zone located around the interface circle 44, each of the magnets 280 and 282 receives a pulse in each alternation of each oscillation period.
  • four simultaneous pulses are obtained at the end of the first and second alternations in each oscillation period.
  • Such a system has a strong coupling between the resonator and the magnetic structures driven in rotation by a motor torque in a useful range, the latter can thus be relatively extensive.
  • Figure 22 is an alternative to the device of Figure 21, the device of Figure 22 being based on the second main embodiment while the device of Figure 21 is based on the first main embodiment.
  • This alternative relates to a regulating device 290 with two concentric magnetic tracks 86A and 186 of small radial dimension forming the magnetic structure 182, which is similar to that already described in Figure 15 (the only difference is the arcuate shape of the magnets 1 03 and 188 in Figure 22).
  • This regulator device further comprises a resonator 292 of the sprung balance type described above.
  • the resonator therefore has a hairspring 276 or another suitable elastic element and a beam 274A having two arms whose two respective free ends respectively bear two coupling elements 294 and 296 formed by two magnets arranged in repulsion of the magnets of the magnetic tracks.
  • Each coupling element is formed by a magnetic zone similar to the element 190 of FIG. 15.
  • the regulating device 300 comprises a magnetic structure 82A similar to that described in FIGS. 12A and 13 and a resonator 302 formed by a two-branched tuning fork 308 and 309 (shown schematically) which have at their two free ends two identical magnetic plates 304A and 304B .
  • Each magnetic wafer is formed of two magnetic pads 1 56 and 158 and two non-magnetic complementary parts 305 and 306.
  • the magnetic pads 1 56 and 158 are arranged identically to the two active end portions which are described in FIG.
  • the magnetic operation here is equivalent to that described with reference to FIGS. 9 to 11A and 13, and will therefore not be discussed again here. It will be noted that the magnetic coupling can be provided in repulsion (see FIGS.
  • the magnetic strip has an even number of magnets and therefore angular periods so that the two plates 304A, 304B oscillate advantageously in opposite directions.
  • a perfectly symmetrical tuning fork by axially symmetrying one of the two plates along an axis of symmetry substantially tangential to the median circle 1 20
  • the resonator is formed by a tuning fork whose two free ends of its resonant structure respectively carry the first and second magnetic coupling elements.
  • the regulator device 310 differs essentially from the previous embodiments by three particular characteristics. First, it comprises two independent resonators 312 and 314, that is to say not having a common resonance mode. However, these two resonators are identical. Second, the magnetic structure 316 is provided fixed on a support or a turntable 318 of a watch movement, while the two resonators 312 and 314 are rotated at the angular velocity ⁇ by a motor torque supplied to a rotor 320 which comprises two rigid arms 322 and 323 with respective free ends of which are arranged respectively the two resonators.
  • These two resonators each comprise an elastic blade at the free end of which is arranged an elongated magnet 325, 326.
  • These magnets are arranged according to the invention tangentially to an interface circle 44 between the two magnetic tracks 328 and 330 when the respective resonators are in their rest position, so that this interface circle corresponds to a zero position circle for the two active end portions defined by magnets 325 and 326.
  • Each magnetic stripe includes first zones 332 and second zones 334 having properties already described in the discussion of the first main embodiment.
  • Each of the two magnets defines with the two magnetic tracks an oscillator.
  • the third particular characteristic of this embodiment comes from the fact that, in an embodiment corresponding to the first main embodiment, the oscillation of the coupling elements is not radial relative to the axis of rotation 20A of the rotor 320 that the oscillation axis intercepts the zero position circle 44 non-perpendicularly.
  • the degree of freedom of the coupling element of each resonator is substantially on a circle whose radius is substantially equal to the length L of the elastic blade and centered at the anchoring point of this blade.
  • a substantially zero magnetic potential energy gradient according to the degree of freedom of each resonator (the two resonators having an axial symmetry with a geometric axis 20A) in the useful zones of magnetic potential energy accumulation, it is expected that the penetration lines 336 of the second zones 334 of each of the two tracks 328 and 330 follow arcs of the circle along the axis of oscillation of each of the coupling elements when the considered penetration line and an oscillation axis are superimposed.
  • This third particular characteristic corresponds by analogy to the situation described in FIGS. 12 and 12A in the context of the second main embodiment.
  • the regulating device 340 is distinguished by the fact that the resonator comprises a truncated annular magnet 352 rigidly connected to a pendulum 348 which is associated with a hairspring 350.
  • the truncated annular magnet defines the wall of a cylindrical tube section open laterally.
  • This truncated annular magnet is located in a first general plane parallel to a second general plane defined by the annular magnetic track, so that this annular magnet passes over the escapement mobile to be coupled magnetically in repulsion, and therefore without contact , to the annular track 344 rotated by a motor torque.
  • the truncated annular magnet is arranged to rotate about the axis C.
  • a shaft may be provided in this variant, this shaft being connected to the annular magnet for example by a plate supporting this magnet and fixedly mounted on the shaft. The plate is provided on the other side of the exhaust mobile relative to this annular magnet.
  • the annular magnet 352 forms two active end portions of two coupling elements, these two ends being in the variant represented formed by one and the same truncated annular magnet. .
  • limiting oscillation amplitudes can be provided two arcuate magnets of the same radius and connected by a non-magnetic fastening portion.
  • the truncated annular magnet defines in its general plane a first penetration line 354, corresponding to its outer wall and a first output line 356 at a first end of this annular magnet in its general plane.
  • the second end defines a second output line 357 while a second penetration line 355 is defined by the inner wall of this annular magnet.
  • the annular magnet corresponds in projection orthogonal to a magnetic potential energy accumulation zone.
  • the penetration lines are oriented according to the degree of freedom of the resonator since they are circular and centered on the axis of oscillation C. They define paths according to this degree of freedom so that, for a given angular position of the magnetic strip 344, the magnetic potential energy of a magnet 343 partially superimposed on the annular magnet 352 does not change when this magnet oscillates in a first half-cycle of the sprung balance oscillation period (FIGS. 25A and 25C ) before reaching the exit line ( Figures 25B and 25D) where a pulse P is supplied to the balance via the annular magnet.
  • the magnet 352 defines in its general plane a truncated annular surface.
  • a first oscillation oscillation of the balance 348 a first magnet 343 of the magnetic strip penetrates under the annular magnet by the external penetration line 354.
  • a magnetic stop 345 following each magnet 343 significantly stronger interaction with the magnet).
  • the first magnet finally remains in a certain maximum penetration position or final superposition position.
  • the beam can freely rotate substantially during the entire first half cycle (FIG. 25A) until it substantially reaches its rest position around which it receives a first pulse P (FIG. 25B).
  • the pendulum continues its rotation at a substantially maximum speed and a second magnet preceding the first magnet, relative to the direction of rotation of the driving wheel, penetrates after a certain rotation of the escapement wheel under the annular magnet by the inner penetration line 355.
  • This second magnet also remains in a position of maximum penetration corresponding to a certain partial superposition with the annular magnet during most of the second alternation (FIG.
  • this embodiment in its main mode of operation, is characterized by a jerky advance of the escapement wheel with a large amplitude of oscillation.
  • the truncated annular ring forms a magnetic barrier for the magnetic stops of the magnetic strip, making it possible to momentarily stop the escape wheel, which then advances in steps (two steps for a rotation of an angular period).
  • a specific operating mode it is possible to obtain a quasi-continuous or continuous advance. In the latter case, the magnetic stops are no longer necessary.
  • a quasi-continuous or continuous advance is provided mainly in the other embodiments.
  • some embodiments, depending on the design of the resonator and the magnetic structure may also operate in a jerky mode.
  • FIG 26 is shown a particular variant of the tenth embodiment (shown in a continuous operating mode of the mobile escape).
  • the regulator device 360 of the 'magnetic cylinder escapement' type differs from the preceding variant essentially in that it is provided that a same magnet 343A which is first magnetically coupled to the annular magnet 352A of the resonator in a first alternation of an oscillation period, penetrating under this annular magnet by the outer penetration line 354 (substantially same radius R E as in the previous variant) and exiting through the exit line 356A providing a first pulse, is then directly magnetically coupled to the annular magnet in the second alternation of this oscillation period by penetrating under this annular magnet by the inner penetration line 355A before finally exiting through the exit line 357A by providing a second impulse to the balance-spring ( no shown in Figure 26).
  • Such a configuration makes it possible, for a given outside diameter of the annular magnet of the resonator, to considerably increase the thickness E T of the wall of this cylindrical tube and therefore the length L4 of the output lines, as well as the longitudinal dimension L3. (Angular or tangential dimension) magnets 343A of the magnetic strip. This makes it possible to increase the accumulation of magnetic potential energy in the oscillator since, for a given first dimension W3, the second dimension L3 of these magnets can be enlarged, thereby increasing the ratio between these two dimensions.
  • the opening of the annular magnet 352A, defined above, is less than an angular period of the magnetic track 342A.
  • the annular magnet is mounted on or suspended from a structure comprising two crossed flexible blades defining a geometric axis of oscillation C for the annular magnet.
  • This elastically deformable structure is arranged on the other side of this annular magnet relative to the magnetic structure of the mobile escape. Thus, no material axis is required at the annular magnet and the escape wheel.
  • ) of the inner contour of the truncated annular magnet is less than or substantially equal to the second dimension L3 of the second zones defined by the magnets of the magnetic strip.
  • the difference between the radii of the first and second circular penetration lines 354 and 355A, corresponding approximately to the length L4 of the first and second output lines, is substantially equal to the second dimension L3 or between eighty and one hundred and twenty percent ( 80% to 1 20%) of this second dimension.
  • Regulator device 370 is particular in two main characteristics. First, it includes a magnetic escape wheel 372 formed by a disk 374 with a non-magnetic central portion and a peripheral ring 376 radially magnetized so as to define two lateral magnetic tracks 378 and 380 each formed by alternating magnetic poles 382 and 384, these magnetic poles generating a magnetic flux corresponding to radial magnetization axes of alternating directions. They define first and second zones of each magnetic track. The second zones are in magnetic repulsion with magnets 392 and 394 of the resonator while the first zones are in magnetic attraction with these magnets.
  • the general geometric surface of the two magnetic tracks is a cylindrical surface so that the penetration lines opposite the second zones for the magnets of the resonator are segments of axial lines.
  • the output lines follow the interface circle of the two magnetic tracks, this interface circle being preferably coincident with the zero position circle 44A defined by the orthogonal projection in the cylindrical surface of the center of mass of the end portion. active each of the magnets 394 and 396 in their rest position.
  • each of the centers of mass is on a radial axis of the disk 374 intercepting the interface circle of the two magnetic tracks when the first and second coupling elements are in their rest position.
  • the resonator 386 is of the torsion type with two free ends of its resonant structure respectively carrying the first and second coupling elements.
  • This resonator has a resonant structure in H with two longitudinal bars 387 and 388, each carrying a coupling magnet 392, 394. These two longitudinal bars are connected by a transverse bar 390 which has a torsional deformation capacity. Indeed, it is expected that the longitudinal bars oscillate with a phase shift of 1 80 ° so that the transverse bar is elastically deformed in torsion about its longitudinal axis.
  • the number of angular periods of the magnetic tracks is odd and, as in the other embodiments with two magnetic tracks, these two magnetic tracks are angularly offset by one half-angular period, that is to say phase-shifted by 180 °.
  • Two fixing portions 395 and 396 of the resonator are connected to the middle of the transverse bar by two relatively narrow bridges 398, because the material does not undergo in this median zone of rotation about the longitudinal axis of the transverse bar during the movements of the substantially axial oscillation, in opposite directions, of the two longitudinal bars.
  • the first and second zones 382 and 384 of the two magnetic tracks 378 and 380 of the rotating magnetic structure and the two magnetic coupling elements 392 and 394 of the resonator are sized and arranged according to the criteria of the invention.

Landscapes

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Abstract

Le dispositif régulateur de la marche d'un mouvement horloger comprend un échappement magnétique. Il comprend un résonateur (90) et un mobile d'échappement magnétique (82) tournant autour d'un axe (20). Ce mobile comprend au moins une piste magnétique (86) avec une pluralité d'aimants (102) ayant une dimension angulaire supérieure à leur dimension radiale. Le résonateur comprend au moins un élément de couplage magnétique à la piste magnétique. Cet élément de couplage (92, 94) est étendu radialement, relativement à l'axe de rotation, et présente un contour avec une portion orientée sensiblement angulairement lorsque le résonateur est dans sa position de repos. Lorsque le mobile d'échappement est entraîné en rotation, chaque aimant pénètre sous l'élément de couplage et accumule progressivement une certaine énergie potentielle magnétique. Ensuite, cet aimant sort de dessous l'élément de couplage par la portion susmentionnée et cet élément de couplage reçoit une impulsion localisée autour de sa position de repos.

Description

D ispositif rég u lateu r de la vitesse ang u l ai re d ' u n mobi le dans u n mouvement horl oger com prenant u n échappem ent m ag nétiq u e
Domaine technigue
La présente invention concerne le domaine des dispositifs régulateur de la vitesse angulaire relative entre une structure magnétique et un résonateur couplés magnétiquement de manière à définir ensemble un oscillateur. Le dispositif régulateur de la présente invention rythme la marche d'un mouvement horloger mécanique. Plus particulièrement, l'invention concerne les échappements magnétiques pour mouvements horlogers mécaniques dans lesquels il est prévu un couplage magnétique direct entre un résonateur et une structure magnétique. En général, leur fonction est d'assujettir les fréquences de rotation des mobiles d'un rouage compteur d'un tel mouvement horloger à la fréquence de résonance du résonateur.
Le dispositif régulateur comprend donc un résonateur, dont une partie oscillante est munie d'au moins un élément de couplage magnétique, et un échappement magnétique agencés de manière à commander la vitesse angulaire relative entre une structure magnétique formant cet échappement magnétique et ce résonateur. Il remplace le balancier-spiral et le mécanisme d'échappement classique, notamment l'échappement avec une ancre de type suisse et une roue d'échappement dentée.
Le résonateur ou la structure magnétique est solidaire en rotation d'un mobile entraîné en rotation avec un certain couple moteur qui entretient une oscillation du résonateur. En général le mobile est incorporé dans un rouage ou plus généralement une chaîne cinématique d'un mécanisme. Cette oscillation permet de régler la vitesse angulaire relative entre la structure magnétique et le résonateur grâce au couplage magnétique entre eux. Arrière-plan technologique
Les dispositifs de régulation de la vitesse d'une roue, nommé aussi rotor, par un couplage magnétique, nommé aussi accouplement magnétique, entre un résonateur et une roue magnétique sont connus depuis de nombreuses années dans le domaine horloger. Plusieurs brevets relatifs à ce domaine ont été délivrés à la société Horstmann Clifford Magnetics pour des inventions de C. F. Clifford. En particulier, on citera le brevet US 2,946,183. Le dispositif de régulation décrit dans ce document présente divers inconvénients, en particulier un problème d'anisochronisme (un non-isochronisme, c'est-à-dire une absence d'isochronisme), à savoir une variation significative de la pulsation (vitesse angulaire) du rotor en fonction du couple moteur appliqué à ce rotor. Un tel anisochronisme résulte d'un anisochronisme de l'oscillateur formé par le résonateur et la roue magnétique. Les raisons de cet anisochronisme ont été comprises dans le cadre des développements ayant conduit à la présente invention. Ces raisons ressortiront ultérieurement à la lecture de la description de l'invention.
Il est aussi connu de la demande de brevet japonaise JPS 5240366 (demande No JP197501 1 6941 ) et des modèles d'utilité japonais JPS 5245468U (demande No JP19750132614U) et JPS 5263453U (demande No JP19750149018U) des échappements magnétiques à couplage magnétique direct entre un résonateur et une roue formée par un disque. Dans les deux premiers documents, il est prévu de remplir des ouvertures rectangulaires d'un disque non magnétique avec une poudre à haute perméabilité magnétique ou un matériau aimanté. On obtient ainsi deux pistes annulaires coaxiales et adjacentes qui comprennent chacune des zones magnétiques rectangulaires agencées régulièrement avec une période angulaire donnée, les zones de la première piste étant décalées ou déphasées d'une demi-période relativement aux zones de la seconde piste. On a donc des zones magnétiques distribuées alternativement d'un côté et de l'autre d'un cercle correspondant à la position de repos (position zéro) de l'élément ou organe de couplage magnétique du résonateur. Cet élément ou organe de couplage est réalisé par une boucle ouverte, selon le cas en matériau aimanté ou à haute perméabilité magnétique, entre les extrémités de laquelle passe le disque entraîné en rotation. Le troisième document décrit une alternative dans laquelle les zones magnétiques du disque sont formées par des plaquettes individuelles en matériau à haute perméabilité magnétique, l'élément de couplage magnétique du résonateur étant alors aimanté. Les échappements magnétiques décrits dans ces documents japonais ne permettent pas d'améliorer l'isochronisme de manière importante, notamment pour des raisons qui sont exposées ci- après à l'aide des Figures 1 à 4.
A la Figure 1 est représenté schématiquement un dispositif régulateur ou oscillateur 2 de l'art antérieur comprenant un échappement magnétique du type décrit dans les documents japonais susmentionnés. Ce dispositif comprend une structure magnétique 4 et un résonateur 6. La structure magnétique est supportée par un mobile 8 en matériau non magnétique à la surface duquel sont agencés deux pluralités d'aimants rectangulaires à aimantation axiale, les première et deuxième pluralités d'aimants 10 et 12 formant respectivement des première et deuxième pistes magnétiques annulaires 1 1 et 13 qui sont adjacentes et concentriques. Chacune des deux pluralités d'aimants a un même nombre d'aimants répartis angulairement de manière régulière et définissant une même période angulaire ΘΡ, la première piste étant déphasée d'une demi-période (correspondant à un déphasage de 180°). Le résonateur 6 est représenté symboliquement par un ressort 15, correspondant à sa capacité de déformation élastique définie par une constante élastique, et par une inertie 16 (symbole T) définie par sa masse et sa structure. Ce résonateur comprend un aimant 18 ayant une forme rectangulaire et définissant un élément de couplage à la structure magnétique. Cet aimant a une aimantation axiale de sens inversé à celui des aimants 10 et 12, de sorte qu'il est agencé en répulsion de ces derniers. Il est capable d'osciller avec une fréquence propre dans un mode de résonance où il présente une oscillation radiale relativement à l'axe de rotation 20 du mobile 8 qui est confondu avec l'axe central de la structure magnétique annulaire. Ce mode de résonance est excité et entretenu lorsque la structure magnétique 4 est entraînée en rotation par un couple moteur dans une plage de couple utile, par exemple dans le sens antihoraire à la vitesse angulaire ω comme représenté à la Figure 1 . A cet effet, l'aimant 1 8 est situé au-dessus du mobile 8 de manière que son centre de masse soit axialement superposé à un cercle géométrique intermédiaire définissant une limite commune ou interface des deux pistes annulaires concentriques et contiguës lorsque le résonateur est dans sa position de repos.
Comme les aimants 10 et 12 forment des zones d'interaction magnétique avec l'aimant 1 8 du résonateur et qu'ils sont situés alternativement d'un côté et de l'autre du cercle géométrique intermédiaire susmentionné, ils définissent un chemin magnétique sinueux (sinusoïdal) avec une période angulaire ΘΡ déterminée, laquelle correspond à la période angulaire de chacune des première et deuxième pistes annulaires 1 1 et 13. Lorsque le résonateur est couplé magnétiquement à la structure magnétique entraînée en rotation, l'aimant 18 oscille en suivant ce chemin magnétique sinueux et la vitesse angulaire ω de la roue est définie sensiblement par la fréquence d'oscillation du résonateur. On a donc une synchronisation entre la fréquence du résonateur et la fréquence de rotation ou pulsation du mobile 8. Par synchronisation, on comprend ici un rapport déterminé et constant entre deux fréquences. On remarquera la forme géométrique de l'aimant 18 dont la partie d'extrémité active (représentée à la Figure 1 ) définit, en projection axiale dans le plan géométrique général de la structure magnétique, une surface rectangulaire. En d'autres termes, cette partie d'extrémité active a un contour ou profil extérieur général et moyen, dans un plan parallèle à celui de la structure magnétique, qui est sensiblement rectangulaire. Dans cette réalisation de l'art antérieur, la longueur de ladite surface rectangulaire est radiale alors que sa largeur, inférieure à la longueur, est angulaire relativement à l'axe central de la structure magnétique annulaire ou tangentielle relativement au cercle géométrique intermédiaire susmentionné. Dans l'exemple décrit ici, cette longueur est environ égale au double de la largeur.
A la Figure 2 est représentée schématiquement, pour une partie de la structure magnétique 4 et sur une plage radiale correspondant à la largueur des deux pistes magnétiques 1 1 et 13, l'énergie potentielle magnétique (aussi nommée énergie potentielle d'interaction magnétique) de l'oscillateur 2 qui varie angulairement et radialement. Les courbes de niveaux 22 correspondent à différents niveaux de l'énergie potentielle magnétique. Elles définissent des courbes équipotentielles. L'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur en un point donné correspond à un état de l'oscillateur lorsque l'élément de couplage magnétique du résonateur se trouve dans une position donnée (son centre de masse ou géométrique étant situé à ce point donné). Elle est définie à une constante près. En général, l'énergie potentielle magnétique est définie relativement à une énergie de référence qui correspond à l'énergie potentielle minimale de l'oscillateur. En l'absence de force dissipative, cette énergie potentielle correspond au travail nécessaire pour amener l'aimant d'une position d'énergie minimale à une position donnée. Dans le cas de l'oscillateur considéré, ce travail est fourni par le couple moteur appliqué au mobile 8. L'énergie potentielle accumulée dans l'oscillateur est transférée au résonateur lorsque l'organe de couplage du résonateur retourne vers une position d'énergie potentielle moindre, en particulier d'énergie potentielle minimale, par un mouvement radial relativement à l'axe de rotation du mobile (c'est-à-dire selon le degré de liberté du mode de résonance utile). En l'absence de force dissipative, cette énergie potentielle est transformée en énergie cinétique et énergie élastique dans le résonateur par le travail de la force magnétique entre l'élément de couplage du résonateur et la structure magnétique. C'est ainsi que le couple moteur fourni à la roue sert à entretenir l'oscillation du résonateur qui en retour freine la roue en réglant sa vitesse angulaire.
La piste annulaire extérieure 1 1 définit une alternance de zones d'énergie potentielle basse 24 et de zones d'énergie potentielle haute 26 alors que la piste annulaire intérieure 13 définit, avec un décalage angulaire d'une demi-période angulaire ΘΡ / 2 relativement à la première piste (c'est-à- dire un déphasage de 180°), une alternance de zones d'énergie potentielle basse 28 et de zones d'énergie potentielle haute 30. Le tracé 32 donne la position du centre de l'aimant 18 lorsque l'oscillateur 2 est excité et que le mobile 8 est donc entraîné en rotation avec un certain couple moteur. Ce tracé est une représentation de l'oscillation de l'aimant du résonateur 6 dans un référentiel lié au mobile. Comme cet aimant est en répulsion des aimants de la structure magnétique 4, les zones d'énergie potentielle basse correspondent aux zones entre les aimants de la structure magnétique alors que les zones d'énergie potentielle haute correspondent aux zones de ces aimants, c'est-à-dire aux situations où l'aimant 1 8 est au moins partiellement superposé aux aimants de la structure magnétique. On notera que dans le cas où les aimants sont agencés en attraction, alternativement dans le cas où la structure magnétique ou l'organe de couplage du résonateur est en matériau ferromagnétique, on a une inversion spatiale entre les zones d'énergie potentielle basse et les zones d'énergie potentielle haute relativement au cas des aimants en répulsion.
En observant les courbes de niveau 22 de l'énergie potentielle magnétique et l'oscillation 32, on remarque que l'oscillateur accumule de l'énergie potentielle magnétique à chaque alternance de l'oscillation essentiellement lorsque l'aimant 18 a atteint son amplitude maximale et qu'il commence à revenir vers sa position zéro. On remarque également que l'énergie potentielle de l'oscillateur diminue sur une grande partie de chaque alternance. La force F exercée sur l'aimant du résonateur est donnée par le gradient de l'énergie potentielle magnétique, lequel est perpendiculaire aux courbes de niveaux 22. La composante angulaire (degré de liberté de la structure magnétique) travaille par réaction sur la roue alors que la composante radiale (degré de liberté du résonateur) travaille sur l'organe de couplage du résonateur. La force angulaire correspond en moyenne à une force de freinage du mobile car la force de réaction angulaire s'oppose majoritairement au sens de rotation de ce mobile sur une période d'oscillation. La force radiale correspond à une force de poussée sur la structure oscillante du résonateur. On observe que la force F (voir Figure 2) a une composante radiale sur une distance importante entre les extrema de l'oscillation 32. Une force de poussée agit donc sur l'aimant du résonateur dans la majeure partie de chaque alternance.
Lorsqu'on analyse les courbes d'énergie potentielle 22 et qu'on étudie le comportement de l'oscillateur considéré ici en fonction du couple moteur appliqué à la roue, on observe au moins deux inconvénients majeurs d'un tel dispositif régulateur. Premièrement, la plage de valeurs pour le couple moteur est réduite et deuxièmement le dispositif régulateur présente un anisochronisme important. Cet anisochronisme est dans l'art antérieur si important qu'il n'est pas possible de produire un mouvement horloger ayant une plage de fonctionnement convenable, c'est-à-dire avec une précision acceptable.
Résumé de l'invention
Dans le cadre de la présente invention, après avoir constaté les problèmes d'anisochronisme et de plage de fonctionnement limitée dans les dispositifs régulateurs connus mentionnés précédemment, les inventeurs se sont donnés pour objectif d'en comprendre les raisons et d'apporter une solution à ces problèmes.
Les réflexions quant aux problèmes de l'art antérieur et diverses recherches effectuées ont permis de cerner des causes à ces problèmes. Le problème d'anisochronisme et également celui de la plage utile du couple moteur limitée sont dus en particulier au fait qu'une force de poussée s'exerce sur l'aimant du résonateur sur une distance radiale relativement importante entre les positions correspondant aux extrema de son oscillation. Ainsi, le résonateur est perturbé car une force de poussée est appliquée sur son organe oscillant hors d'une zone localisée autour de sa position zéro (position de repos correspondant à une énergie élastique minimale, généralement nulle, dans le résonateur). En effet, seules des impulsions localisées à l'endroit de position zéro de l'organe oscillant ne perturbent quasi pas l'oscillateur. Les inventeurs ont ainsi constaté qu'une force de poussée sur un chemin relativement étendu hors d'une zone localisée autour de la position zéro perturbe l'oscillateur ; ce qui varie sa fréquence en fonction du couple fourni, et ainsi de l'amplitude d'oscillation, et est donc source d'anisochronisme.
Pour résoudre le problème d'anisochronisme identifié tout en permettant un fonctionnement efficace et stable de l'oscillateur sur une plage de couple relativement importante, la présente invention propose un dispositif régulateur de la vitesse angulaire relative entre une structure magnétique et un résonateur, couplés magnétiquement de manière à définir ensemble un oscillateur formant ce dispositif régulateur, tel que défini à la revendication 1 pour un premier mode de réalisation principal et à la revendication 1 1 pour un second mode de réalisation principal.
De manière générale, selon un premier mode de réalisation principal, le dispositif régulateur selon l'invention détermine la vitesse angulaire relative entre une structure magnétique et un résonateur couplés magnétiquement de manière à définir ensemble un oscillateur formant ce dispositif régulateur, la structure magnétique comprenant au moins une piste magnétique annulaire centrée sur l'axe de rotation de cette structure magnétique ou du résonateur. La structure magnétique et le résonateur sont agencés pour subir une rotation l'un relativement à l'autre autour de l'axe de rotation lorsqu'un couple moteur est appliqué à la structure magnétique ou au résonateur. Le résonateur comprend au moins un élément de couplage magnétique à la piste magnétique annulaire, cet élément de couplage présentant une partie d'extrémité active formée d'un premier matériau magnétique et située du côté de cette piste magnétique, cette dernière étant formée au moins partiellement d'un deuxième matériau magnétique agencé de sorte que l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur varie angulairement de manière périodique le long de la piste magnétique, définissant ainsi une période angulaire (ΘΡ) de cette piste magnétique, et qu'il définisse magnétiquement des premières zones et des deuxièmes zones angulairement alternées avec une première zone et une deuxième zone adjacente dans chaque période angulaire.
Chaque deuxième zone engendre, relativement à une première zone adjacente, une force de répulsion supérieure ou une force d'attraction inférieure pour une même zone quelconque de ladite partie d'extrémité active lorsque cette même zone quelconque est superposée, en projection orthogonale à une surface géométrique générale dans laquelle s'étend la piste magnétique annulaire, à cette deuxième zone, respectivement à cette première zone adjacente. L'élément de couplage magnétique est couplé magnétiquement à la piste magnétique de manière qu'une oscillation selon un degré de liberté d'un mode de résonnance du résonateur est entretenue dans une plage utile du couple moteur appliqué à la structure magnétique ou au résonateur et qu'une période de cette oscillation intervienne lors de ladite rotation relative dans chaque période angulaire de la piste magnétique annulaire, la fréquence de l'oscillation déterminant ainsi la vitesse angulaire relative. Le degré de liberté définit un axe d'oscillation de la partie d'extrémité active passant par son centre de masse.
Le résonateur est agencé relativement à la structure magnétique de manière que la partie d'extrémité active est au moins en majeure partie superposée, en projection orthogonale à la surface géométrique générale, à cette piste magnétique annulaire durant sensiblement une première alternance dans chaque période de ladite oscillation, et de manière que le trajet de l'élément de couplage magnétique lors de cette première alternance est sensiblement parallèle à la surface géométrique générale. La piste magnétique annulaire présente dans cette surface géométrique générale une dimension selon la projection orthogonale de l'axe d'oscillation qui est supérieure à la dimension de la partie d'extrémité active selon cet axe d'oscillation. On notera que l'axe d'oscillation peut être rectiligne ou curviligne.
Le dispositif régulateur selon le premier mode de réalisation principal se distingue particulièrement par la combinaison des caractéristiques suivantes :
- chacune des deuxièmes zones présente, en projection orthogonale dans la surface géométrique générale de la piste magnétique annulaire, un contour général avec une première portion, définissant une ligne de pénétration au-dessus de cette deuxième zone pour la partie d'extrémité active de l'élément de couplage magnétique lors de ladite oscillation, et une deuxième portion définissant une ligne de sortie de dessus cette deuxième zone pour cette partie d'extrémité active lors de cette oscillation;
- la ligne de sortie est orientée sensiblement selon une direction angulaire parallèle à un cercle de position zéro centré sur l'axe de rotation et passant par la projection orthogonale, dans la surface géométrique générale, du centre de masse de la partie d'extrémité active dans la position de repos de l'élément de couplage;
- la structure magnétique définit en outre pour la partie d'extrémité active au moins une zone de sortie qui s'étend dans la surface géométrique générale, cette au moins une zone de sortie recevant, en projection orthogonale à cette surface géométrique générale, au moins la majeure partie de la partie d'extrémité active lorsqu'elle sort, lors de ladite oscillation, successivement de la piste magnétique annulaire par les lignes de sortie respectives des deuxièmes zones, cette au moins une zone de sortie engendrant, relativement aux deuxièmes zones, une force de répulsion inférieure ou une force d'attraction supérieure pour une même zone quelconque de la partie d'extrémité active lorsque cette même zone quelconque est superposée, en projection orthogonale à la surface géométrique générale, à cette au moins une zone de sortie, respectivement à ces deuxièmes zones;
- la partie d'extrémité active de l'élément de couplage dans sa position de repos a, en projection orthogonale dans la surface géométrique générale, une première dimension, selon un axe perpendiculaire au cercle de position zéro et passant par la projection orthogonale du centre de masse de cette partie d'extrémité active, et une deuxième dimension, selon un deuxième axe défini par le cercle de position zéro, qui est supérieure à cette première dimension; et
- la ligne de sortie de chacune des deuxièmes zones a une longueur, le long de ladite au moins une zone de sortie et selon ledit deuxième axe, qui est supérieure à la première dimension de la partie d'extrémité active.
On notera que les premières zones dans un couplage magnétique en répulsion ou les deuxièmes zones dans un couplage magnétique en attraction peuvent être formées par un matériau non magnétique ou de l'air. On comprend par 'matériau magnétique' un matériau ayant une propriété magnétique générant un champ magnétique externe (aimant) ou un bon conducteur du flux magnétique (en particulier un matériau ayant une haute perméabilité magnétique, par exemple un matériau ferromagnétique). Par 'partie d'extrémité active', on comprend la partie d'extrémité de l'élément de couplage, située du côté de la structure magnétique considérée, au travers de laquelle passe l'essentiel du flux magnétique de couplage entre cet élément de couplage et la structure magnétique.
Selon une première variante, la deuxième dimension de la partie d'extrémité active est au moins deux fois plus grande que sa première dimension. Selon une deuxième variante, la dimension de chacune des deuxièmes zones, selon un axe perpendiculaire audit cercle de position zéro à un point milieu de sa ligne de sortie, est au moins trois fois plus grande que la première dimension de la partie d'extrémité active. Selon une variante préférée, la ligne de sortie de chaque deuxième zone est sensiblement confondue avec le cercle de position zéro.
5 Lorsqu'il est indiqué une projection dans une surface, une superposition (en particulier 'dessus', 'dessous', 'en face' ou 'en regard') ou l'expression 'en projection' ou 'en projection orthogonale', on comprend respectivement une projection orthogonale dans la surface en question, une superposition en projection orthogonale à une surface géométrique i o considérée dans le contexte ou mentionnée précédemment, ou 'en projection orthogonale à une telle surface géométrique'. Ceci est à prendre en considération dans la suite de la présente description et en particulier dans les revendications.
L'invention concerne également, selon un deuxième mode de
15 réalisation principal, un dispositif régulateur qui détermine la vitesse angulaire relative entre une structure magnétique et un résonateur couplés magnétiquement de manière à définir ensemble un oscillateur formant ce dispositif régulateur, la structure magnétique comprenant au moins une piste magnétique annulaire centrée sur un axe de rotation de cette structure
20 magnétique ou du résonateur, la structure magnétique et le résonateur étant agencés pour subir une rotation l'un relativement à l'autre autour dudit axe de rotation lorsqu'un couple moteur est appliqué à la structure magnétique ou au résonateur. Le résonateur comprend au moins un élément de couplage magnétique à la piste magnétique annulaire, cet
25 élément de couplage présentant une partie d'extrémité active formée d'un premier matériau magnétique et située du côté de la piste magnétique annulaire. Cette piste magnétique annulaire est formée au moins partiellement d'un deuxième matériau magnétique agencé de sorte que l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur varie angulairement de
30 manière périodique le long de la piste magnétique annulaire, définissant ainsi une période angulaire (ΘΡ) de cette piste magnétique annulaire. L'élément de couplage magnétique est couplé magnétiquement à la piste magnétique annulaire de manière qu'une oscillation selon un degré de liberté d'un mode de résonnance du résonateur est entretenue dans une plage utile du couple moteur appliqué à la structure magnétique ou au résonateur et qu'une période de cette oscillation intervienne lors de ladite rotation relative dans chaque période angulaire de la piste magnétique annulaire, la fréquence de l'oscillation déterminant ainsi la vitesse angulaire relative. Le degré de liberté définit un axe d'oscillation de la partie d'extrémité active passant par son centre de masse.
Le dispositif régulateur selon le deuxième mode de réalisation principal se distingue particulièrement par la combinaison des caractéristiques suivantes :
- le deuxième matériau magnétique est agencé le long de la piste magnétique annulaire de sorte qu'il définisse magnétiquement des premières zones et des deuxièmes zones angulairement alternées avec une première zone et une deuxième zone adjacente dans chaque période angulaire;
- dans la plage utile du couple moteur, la partie d'extrémité active de l'élément de couplage magnétique définit magnétiquement, dans une surface géométrique générale dans laquelle s'étend globalement cette partie d'extrémité active et comprenant l'axe d'oscillation, premièrement une zone d'entrée successivement pour les deuxièmes zones en projection orthogonale à la surface géométrique générale, ensuite une zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique dans l'oscillateur, laquelle est angulairement adjacente à la zone d'entrée et dans laquelle pénètre en projection orthogonale au moins partiellement chaque deuxième zone depuis cette zone d'entrée, et finalement une zone de sortie adjacente à la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique, cette zone de sortie recevant en projection orthogonale au moins la majeure partie de chaque deuxième zone sortant de cette zone d'accumulation ou d'une deuxième zone suivante;
- chaque deuxième zone engendre par unité de longueur angulaire, relativement à une première zone adjacente, une force de répulsion
5 supérieure pour la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique ou une force d'attraction supérieure pour la zone d'entrée et la zone de sortie;
- la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique engendre, relativement à la zone d'entrée et la zone de sortie, une force de répulsion supérieure ou une force d'attraction inférieure pour une même zone i o quelconque de chaque deuxième zone lorsque cette même zone quelconque est superposée à cette zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique, respectivement à la zone d'entrée ou à la zone de sortie;
- la piste magnétique annulaire présente, en projection orthogonale 15 dans la surface géométrique générale, une dimension selon l'axe d'oscillation qui est inférieure à la dimension selon cet axe d'oscillation de la partie d'extrémité active;
- le résonateur est agencé relativement à la structure magnétique de manière que la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique est
20 traversée en projection orthogonale par un cercle géométrique médian, passant par le milieu de la piste magnétique annulaire, durant sensiblement une alternance donnée dans chaque période de ladite oscillation;
- la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique présente un contour général avec une première portion, définissant une ligne de
25 pénétration sous cette zone d'accumulation successivement pour chacune des deuxièmes zones lors de ladite oscillation, et une deuxième portion définissant une ligne de sortie de dessous cette zone d'accumulation pour cette deuxième zone ou une deuxième zone suivante lors de cette oscillation;
30 - la ligne de sortie est orientée, lorsque l'élément de couplage magnétique est dans sa position de repos, sensiblement selon une direction angulaire parallèle à la projection orthogonale du cercle géométrique médian de la piste magnétique annulaire;
- chacune des deuxièmes zones a en projection orthogonal, lorsque le centre de cette deuxième zone est superposé à l'axe d'oscillation, une première dimension, selon un premier axe perpendiculaire à la projection orthogonale du cercle géométrique médian et passant par le point d'intersection de cette projection orthogonale du cercle géométrique médian avec l'axe d'oscillation, et une deuxième dimension, selon un deuxième axe perpendiculaire au premier axe et passant par le point d'intersection susmentionné, qui est supérieure à la première dimension; et
- lorsque l'élément de couplage magnétique est dans sa position de repos, la ligne de sortie a une longueur, le long de la zone de sortie et selon le deuxième axe susmentionné, qui est supérieure à la première dimension des deuxièmes zones.
On notera que soit la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique dans un couplage magnétique en attraction, soit la zone d'entrée et la zone de sortie dans un couplage magnétique en répulsion peuvent être définies par un matériau non magnétique solidaire de l'élément de couplage ou correspondre à des régions avec de l'air à la périphérie de la partie d'extrémité active de l'élément de couplage. Ensuite, on notera également que les premières zones (couplage en répulsion)ou les deuxièmes zones (couplage en attraction) peuvent être formées par un matériau non magnétique ou de l'air.
On comprend par 'contour général d'une zone', lorsque cette zone est entièrement délimitée, une ligne moyenne définissant le profil général de son pourtour ou, lorsque cette zone est ouverte et donc que partiellement délimitée, une ligne moyenne définissant le profil général de la limite de cette zone relativement à l'élément de couplage magnétique considéré.
Selon une variante préférée, la ligne de sortie de la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique est sensiblement confondue, en projection orthogonale à la surface géométrique générale, avec le cercle géométrique médian lorsque l'élément de couplage est dans sa position de repos.
Selon une première variante, la deuxième dimension de chaque 5 deuxième zone est au moins deux fois plus grande que sa première dimension. Selon une deuxième variante, la longueur de la ligne de pénétration de la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique le long de l'axe d'oscillation est au moins cinq fois plus grande que la dimension de la piste magnétique annulaire le long de cet axe d'oscillation i o en projection orthogonale dans la surface géométrique générale.
Selon une première variante principale, la surface géométrique générale est un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, le degré de liberté étant sensiblement parallèle à ce plan. Selon une deuxième variante principale, la surface géométrique générale est une surface cylindrique 15 ayant comme axe central l'axe de rotation, le degré de liberté étant sensiblement orienté selon cet axe de rotation.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif régulateur forme un oscillateur avec un échappement à cylindre du type magnétique. De manière générale, ce dispositif régulateur est caractérisé en ce qu'une
20 partie d'extrémité active de l'élément de couplage est formée sensiblement par une section de tube cylindrique tronquée et ayant un axe central confondu avec un axe de rotation du résonateur, le degré de liberté de ce dernier étant angulaire et l'axe d'oscillation circulaire. Cette section de tube cylindrique tronquée définit dans la surface géométrique générale une
25 surface annulaire tronquée, correspondant à ladite zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique successivement dans les deux alternances de chaque période d'oscillation. Cette surface annulaire tronquée présente une première extrémité et une deuxième extrémité, ainsi qu'un contour extérieur définissant une première ligne de pénétration circulaire et un
30 contour intérieur définissant une deuxième ligne de pénétration circulaire. La première extrémité définit une première ligne de sortie, et la deuxième extrémité définit une deuxième ligne de sortie ayant des caractéristiques similaires à la première ligne de sortie. Le contour extérieur est associé à la première ligne de sortie dans une première alternance des périodes d'oscillation du résonateur pour assurer successivement le couplage magnétique avec les deuxièmes zones de la piste magnétique et engendrer une première impulsion à la fin de chaque première alternance, alors que le contour intérieur est associé à la deuxième ligne de sortie pour assurer successivement le couplage magnétique avec ces deuxièmes zones dans la deuxième alternance des périodes d'oscillation et engendrer une deuxième impulsion à la fin de chaque deuxième alternance.
D'autres caractéristiques particulières de l'invention seront exposées ci-après dans la description détaillée de divers modes de réalisation et de variantes de l'invention.
Brève description des dessins
L'invention sera décrite ci-après à l'aide de dessins annexés, donnés à titre d'exemples nullement limitatifs, dans lesquels :
- La Figure 1 , déjà décrite, est une vue en plan d'un oscillateur horloger de l'art antérieur;
- La Figure 2, déjà décrite, représente l'énergie potentielle magnétique dans l'oscillateur de la Figure 1 ;
- Les Figures 3 et 3A sont des vues schématiques en plan d'un premier mode de réalisation principal de l'invention;
- Les Figures 5 et 5A sont des vues schématiques en plan d'une première variante du premier mode de réalisation principal;
- La Figure 7 est une vue schématique en plan d'un deuxième mode de réalisation principal de l'invention;
- Les Figures 4, 6 et 8 représentent l'énergie potentielle magnétique respectivement dans les oscillateurs des Figures 3, 5 et 7; - La Figure 9 est une représentation simplifiée de l'oscillateur de la Figure 7, pour l'exposé du fonctionnement du deuxième mode de réalisation principal;
- La Figure 1 0 montre une succession de positions relatives entre le résonateur et une piste magnétique annulaire au cours d'une période d'oscillation pour l'oscillateur de la Figure 7;
- Les Figures 1 1 et 1 1 A montrent une première variante du deuxième mode de réalisation principal avec un couplage magnétique en attraction;
- La Figure 12 montre partiellement une deuxième variante du deuxième mode de réalisation principal, et la Figure 12A donne une alternative simplifiée;
- La Figure 13 montre partiellement une troisième variante du deuxième mode de réalisation principal;
- La Figure 14 montre schématiquement une alternative à la Figure 13 avec un résonateur du type balancier-spiral;
- La Figure 15 montre schématiquement un troisième mode de réalisation de l'invention;
- La Figure 16 montre schématiquement un quatrième mode de réalisation de l'invention;
- La Figure 17 montre schématiquement un cinquième mode de réalisation de l'invention;
- La Figure 18 est une vue en coupe de la Figure 1 7;
- La Figure 19 montre schématiquement un sixième mode de réalisation de l'invention;
- La Figure 20 est une vue en coupe de la Figure 1 9;
- La Figure 21 montre schématiquement un septième mode de réalisation de l'invention;
- La Figure 22 montre schématiquement une alternative à la Figure 21 dans une configuration correspondant au deuxième mode de réalisation principal; - Les Figures 23 montre schématiquement un huitième mode de réalisation de l'invention;
- La Figure 24 montre schématiquement un neuvième mode de réalisation de l'invention;
- Les Figures 25A à 25D montre schématiquement un dixième mode de réalisation de l'invention dans respectivement quatre positions relatives différentes du résonateur et de la roue d'échappement;
- La Figure 26 est une variante avantageuse du dixième mode de réalisation;
- La Figure 27 montre schématiquement un onzième mode de réalisation de l'invention.
Description détaillée de l'invention
A l'aide des Figures 3 à 6, on décrira ci-après un premier mode de réalisation principal de l'invention. Le dispositif régulateur 36 de la Figure 3 détermine la vitesse angulaire relative ω entre la structure magnétique 4 et un résonateur 38 qui sont couplés magnétiquement de manière à définir ensemble un oscillateur horloger formant ce dispositif régulateur. La structure magnétique 4 est solidaire d'un mobile d'axe de rotation 20. Elle est semblable à la structure magnétique de la Figure 1 et comprend une première piste magnétique annulaire et une deuxième piste magnétique annulaire centrées sur l'axe de rotation 20 et contiguës. La structure magnétique et le résonateur sont agencés pour subir une rotation l'un relativement à l'autre lorsqu'un couple moteur est appliqué à la structure magnétique ou au résonateur. Dans l'exemple représenté, le résonateur est solidaire du mouvement horloger alors que la structure magnétique est agencée pivotante et définit une roue d'échappement magnétique. Le résonateur comprend un élément de couplage couplé magnétiquement aux pistes magnétiques annulaires 1 1 et 1 3, cet élément de couplage présentant une partie d'extrémité active 46 formée d'un premier matériau magnétique et située du côté de ladite structure magnétique. Chaque piste magnétique est formée partiellement d'un deuxième matériau magnétique agencé de sorte que l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur varie angulairement de manière périodique le long de cette piste 5 magnétique annulaire, définissant ainsi une même période angulaire (ΘΡ) pour les deux pistes magnétiques.
Plus particulièrement, chaque piste magnétique est formée de premières zones 40, respectivement 42 et de deuxièmes zones 1 0, respectivement 12 qui sont angulairement alternées avec une première i o zone et une deuxième zone adjacente dans chaque période angulaire. De manière générale, chaque deuxième zone engendre, relativement à une première zone adjacente, une force de répulsion supérieure (dans le cas d'un couplage magnétique en répulsion entre la partie d'extrémité 46 et les pistes magnétiques 1 1 et 13, comme ceci est le cas dans les exemples des
15 Figures 3 à 6) ou une force d'attraction inférieure (dans le cas d'un couplage magnétique en attraction dans une variante où soit les aimants couplés sont agencés en attraction, soit la partie d'extrémité active ou les pistes magnétiques est / sont formée(s) d'un matériau à haute perméabilité magnétique sans générateur de flux magnétique) pour une même zone
20 quelconque 50 de la partie d'extrémité active 46 lorsque cette même zone quelconque est superposée, en projection orthogonale à une surface géométrique générale dans laquelle s'étend la piste magnétique annulaire, à cette deuxième zone, respectivement à cette première zone adjacente. La surface géométrique générale est ici un plan général de la structure
25 magnétique perpendiculaire à l'axe de rotation 20. Dans la variante de la Figure 3, les deuxièmes zones 1 0 et 1 2 sont rectangulaires et les premières zones ont une forme de trapèze.
L'élément de couplage magnétique est couplé magnétiquement à chaque piste magnétique annulaire, via la partie d'extrémité active 46, de 30 manière qu'une oscillation selon un degré de liberté d'un mode de résonnance du résonateur est entretenue dans une plage utile du couple moteur appliqué à la structure magnétique ou au résonateur et qu'une période de cette oscillation intervienne lors de la rotation relative entre le résonateur et la structure magnétique dans chaque période angulaire ΘΡ de chaque piste magnétique annulaire. La fréquence de cette oscillation détermine ainsi la vitesse angulaire relative ω. Le degré de liberté est linéaire dans les exemples schématiques des Figures 3 et 5, et il définit un axe d'oscillation 48 de la partie d'extrémité active 46 passant par le centre de masse de cette partie d'extrémité active. Cet axe d'oscillation a ici une direction radiale relativement à l'axe de rotation 20. On notera que lorsque le degré de liberté suit une courbe, en particulier lorsque ce degré de liberté est une rotation autour d'un axe donné, l'axe d'oscillation est curviligne, en particulier circulaire. Le premier mode de réalisation principal est caractérisé par le fait que les pistes magnétiques annulaires présentent chacune une dimension selon le degré de liberté, c'est-à-dire le long d'une projection orthogonale de l'axe d'oscillation 48 dans le plan général des pistes magnétiques, qui est supérieure à la dimension de la partie d'extrémité active 46 selon ce degré de liberté, c'est-à-dire selon l'axe d'oscillation.
Chacune des deuxièmes zones 10, 12 de chaque piste magnétique annulaire présente en projection orthogonale un contour général avec une première portion, définissant une ligne de pénétration 10a, 12a au-dessus de cette deuxième zone pour la partie d'extrémité active 46 sortant de la première zone adjacente 40, 42 lors de l'oscillation de cette partie d'extrémité active, et une deuxième portion définissant une ligne de sortie 10b, 12b de dessus cette deuxième zone pour au moins une majeure partie de cette partie d'extrémité active passant directement de cette deuxième zone à une zone de sortie 42, 40 lors de cette oscillation. Cette zone de sortie est définie par la structure magnétique et elle s'étend dans le plan général des pistes magnétiques. Dans les exemples donnés aux figures avec deux pistes magnétiques dans la surface géométrique générale, les zones d'entrée 40, 42 d'une piste magnétique, définies par les premières zones de cette piste, correspondent aux zones de sortie pour l'autre piste magnétique. Dans un mode de réalisation avec une seule piste magnétique couplée à la partie d'extrémité active 46, on peut avoir une seule zone de sortie annulaire pour l'ensemble des deuxièmes zones. Ainsi, on a au moins une zone de sortie recevant en projection orthogonale la partie d'extrémité active lorsqu'elle sort lors de l'oscillation de cette partie d'extrémité active, successivement d'une piste magnétique annulaire par les lignes de sortie respectives de ses deuxièmes zones.
De manière générale, les zones de sortie ou la zone de sortie annulaire sont / est agencée(s) de manière à engendrer, relativement aux deuxièmes zones, une force de répulsion inférieure ou une force d'attraction supérieure pour une même zone quelconque 50 de la partie d'extrémité active lorsque cette même zone quelconque est superposée en projection orthogonale à ces / cette zone(s) de sortie, respectivement à ces deuxièmes zones. Cette condition est remplie lorsque que les zones d'entrée et les zones de sortie sont toutes deux définies par les premières zones des deux pistes magnétiques couplées à la partie d'extrémité active, comme c'est le cas aux Figures 3 et 5.
Selon l'invention, chaque ligne de sortie est orientée sensiblement selon une direction angulaire parallèle à un cercle de position zéro 44 qui est centré sur l'axe de rotation 20 et passe par une projection du centre de masse de la partie d'extrémité active 46 dans la surface géométrique générale lorsque cette partie d'extrémité active est dans sa position de repos (position dans laquelle l'énergie élastique du résonateur est minimale et autour de laquelle elle oscille). A la Figure 3A est représentée la projection orthogonale 54 de la partie d'extrémité active dans sa position de repos. Comme mentionné, la direction angulaire donne sensiblement l'orientation de la ligne de sortie de chaque deuxième zone ; ce qui englobe notamment les directions tangentielles au cercle de position zéro 44 pour la portion de ce cercle située dans un secteur angulaire défini par cette deuxième zone. Dans la variante de la Figure 3, la ligne de sortie est parallèle à la tangente au cercle 44 au point d'intersection avec une droite radiale passant par le milieu de cette ligne de sortie.
La partie d'extrémité active 46 de l'élément de couplage dans sa 5 position de repos a, en projection orthogonale dans le plan général des pistes magnétiques, une première dimension W2 selon un premier axe dans ce plan général qui est perpendiculaire au cercle de position zéro 44 et passe par la projection orthogonale du centre de masse de cette partie d'extrémité active. Dans les variantes représentées aux Figures 3 et 5, ce i o premier axe est rectiligne et confondu avec une projection orthogonale de l'axe d'oscillation 48 dans le plan général, et il présente une direction radiale relativement à l'axe de rotation 20. Ensuite, la projection orthogonale de la partie d'extrémité active 46 a une deuxième dimension L2, selon un deuxième axe défini par le cercle de position zéro, qui est supérieure à la
15 première dimension W2. On comprend ici une dimension selon un axe circulaire confondu avec le cercle de position zéro ou selon un axe rectiligne tangent à ce cercle au point d'intersection avec la projection orthogonale de l'axe d'oscillation, c'est-à-dire au point déterminé par la projection orthogonale du centre de masse de la partie 46, et perpendiculaire au
20 premier axe. De plus, la ligne de sortie de chacune des deuxièmes zones 10, 12 a une longueur L1 , le long de ladite au moins une zone de sortie et selon le deuxième axe défini par le cercle de position zéro, qui est supérieure à la première dimension W2 de la partie d'extrémité active 46. Dans le cas de l'axe circulaire, la position angulaire de la deuxième zone
25 considérée est sans importance. Par contre, si on choisit l'axe tangentiel, la longueur L1 d'une deuxième zone est mesurée selon cet axe tangentiel lorsque le milieu de cette longueur est positionnée sur le premier axe. Dans une variante particulière, la deuxième dimension L2 de la partie d'extrémité active est au moins deux fois plus grande que sa première dimension W2 et
30 la longueur L1 de la ligne de sortie est au moins deux fois plus grande que cette première dimension W2. Dans l'exemple de la Figure 3, le rapport longueur sur largeur de la partie d'extrémité 46 est environ égal à trois.
Le résonateur est agencé relativement à la structure magnétique de manière que la partie d'extrémité active est au moins en majeure partie superposée à cette piste magnétique annulaire durant sensiblement une première alternance dans chaque période de l'oscillation de cette partie d'extrémité active, et de manière que le trajet de l'élément de couplage magnétique lors de cette première alternance est sensiblement parallèle à la surface géométrique générale. On peut considérer que cette condition est vérifiée généralement lorsque la zone de projection orthogonale 54 de la partie d'extrémité active selon l'invention, dans sa position de repos, est traversée par le cercle intérieur de la piste magnétique extérieure 1 1 et le cercle extérieur de la piste magnétique intérieure 13. On notera que ces deux cercles sont confondus lorsque les deux pistes magnétiques sont contiguës, comme c'est sensiblement le cas dans les variantes préférées de l'invention. Ils définissent alors un cercle d'interface des deux pistes. De préférence, le cercle de position zéro 44 est sensiblement confondu avec le cercle d'interface des deux pistes magnétiques.
Dans une variante préférée, la ligne de sortie de chaque deuxième zone 10, 12 est sensiblement confondue avec le cercle de position zéro, comme ceci est le cas dans les variantes des Figures 3 et 5. Dans une autre variante où les deux pistes magnétiques sont distantes et séparées par une zone intermédiaire formée par un milieu magnétique homogène, le cercle de position zéro est situé entre ces deux pistes, de préférence sensiblement au milieu de la zone intermédiaire. Une telle zone intermédiaire, que l'on conservera de petite largeur pour diverses raisons, peut être utile pour assurer un démarrage aisé de l'oscillateur. Une première raison est relative à la faible dimension prévue pour la partie d'extrémité active de l'élément de couplage selon l'axe d'oscillation, étant donné qu'il faut éviter que l'oscillateur tourne 'à vide' avec cette partie d'extrémité active restant sensiblement sur le cercle de position zéro. Une autre raison tient à un objectif de la présente invention, à savoir d'obtenir des impulsions localisées qui soient proches et de préférence sensiblement centrées sur le cercle de position zéro. La condition discutée ici est également vérifiée pour autant que la largeur de la zone intermédiaire ait une dimension bien inférieure à la largeur de chaque piste magnétique ; ce qui est le cas dans le cadre de l'invention.
Selon une variante préférée, le cercle de position zéro 44 et l'axe d'oscillation 48 sont, en projection orthogonale à la surface géométrique générale, sensiblement orthogonaux à leur point d'intersection. Ceci est le cas dans les variantes représentées aux Figures 3 et 5.
Selon une autre variante, la dimension W1 de chacune des deuxièmes zones, selon un axe perpendiculaire au cercle de position zéro à un point milieu de sa ligne de sortie, est au moins trois fois plus grande que la première dimension W2 de la partie d'extrémité active. Dans une autre variante préférée, cette dimension des deuxièmes zones est au moins six fois plus grande que la première dimension de la partie d'extrémité active.
La variante des Figures 5 et 5A se distingue de celle de la Figure 3 premièrement par le fait que les deuxièmes zones 10A et 12A ainsi que les premières zones 40A et 42A des pistes annulaires 1 1 A et 13A définissent des secteurs annulaires. On remarquera que, dans la variante de la Figure 5, le cercle de position zéro 44 est confondu, en projection orthogonale dans le plan général de la structure magnétique 4A, avec les lignes de sorties 1 0b, 12b. Ces lignes de sorties ont donc une direction angulaire et les lignes de pénétration 10a, 12a sont radiales. Ensuite, la variante de la Figure 5 se distingue par les dimensions W2 et L2 de la partie d'extrémité active 46A de l'élément de couplage du résonateur 38A. Dans une variante préférée, la deuxième dimension L2 de la partie d'extrémité active est au moins quatre fois plus grande que sa première dimension W2 et la longueur L1 de la ligne de sortie est au moins quatre fois plus grande que cette première dimension. Dans la variante de la Figure 5, le rapport longueur sur largeur de la partie d'extrémité 46A est environ égal à cinq.
A la Figure 5, la ligne de pénétration 10a, 12a de chaque deuxième zone est orientée selon l'axe d'oscillation 48, projeté orthogonalement dans le plan général des pistes magnétiques, lorsque cette ligne de pénétration est alignée avec le centre de masse de la partie d'extrémité active 46A projetée orthogonalement dans ce plan général. Dans la variante de la Figure 3, ceci est sensiblement le cas. On notera encore que la ligne de sortie des deuxièmes zones, le long des zones de sortie définies par les deuxièmes zones de l'autre piste magnétique, et la partie d'extrémité active s'étendent angulairement sur la moitié d'une période angulaire θΡ / 2 à la Figure 5, et ceci est environ le cas à la Figure 3.
Dans les variantes de réalisation exposées précédemment, le degré de liberté du résonateur est entièrement dans un plan parallèle au plan général des pistes magnétiques et donc de la structure magnétique. Ainsi, l'entier du trajet effectué par l'élément de couplage magnétique lors de son oscillation est, dans ces variantes, parallèle au plan général de la structure magnétique. On notera que d'autres agencements sont envisageables, par exemple des pistes magnétiques dont la surface géométrique générale est cylindrique ou tronconique. Généralement, le trajet de l'élément oscillant est sensiblement parallèle à la surface géométrique générale définie par la structure magnétique. Toutefois, on remarquera que ce trajet, et donc l'axe d'oscillation, peuvent s'écarter quelque peu d'une surface parallèle à la surface géométrique générale, notamment aux points d'extrémité de l'oscillation et ceci d'autant plus que l'amplitude est grande. Une telle situation a lieu par exemple lorsque l'élément de couplage du résonateur oscille selon un trajet sensiblement circulaire avec un axe de rotation parallèle au plan général de la structure magnétique. Dans un tel cas, il est prévu de préférence que la direction définie par le degré de liberté de l'élément de couplage dans sa position de repos est parallèle à un plan tangent à ladite surface géométrique générale en un point correspondant à la projection orthogonale du centre de masse de la partie d'extrémité active de l'élément de couplage dans sa position de repos.
A la Figure 4 est représentée, de manière similaire à la Figure 2, l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur en fonction de la position relative de la partie d'extrémité active 46 et de la structure magnétique 4, en particulier de chacune de ses deux pistes magnétiques. Cette position relative est définie par la position angulaire relative dans un référentiel lié aux pistes magnétiques et par la position de la partie d'extrémité le long de l'axe d'oscillation 48. Les lignes équipotentielles 60 sont données pour des positions relatives correspondant aux deux pistes magnétiques. On observe aisément une grande différence avec la distribution de l'énergie potentielle magnétique de la Figure 2. Pour chacune des pistes magnétiques, on a entre chaque zone d'énergie potentielle basse 62, 66 et une zone d'énergie potentielle haute suivante 64, 68 un secteur 70, 72 d'accumulation d'énergie potentielle magnétique dans l'oscillateur, ce secteur étant bien défini et s'étendant angulairement sur une certaine plage relativement grande, à savoir environ une demi-période pour la piste magnétique intérieure 13 et un peu moins pour la piste magnétique extérieure 1 1 de plus grand diamètre. Ces secteurs 70 et 72 définissent respectivement deux zones annulaires ZA1 et ZA2 d'accumulation d'énergie potentielle magnétique dans lesquelles les courbes équipotentielles sont sensiblement radiales. Ainsi, dans ces deux zones annulaires, la force est essentiellement tangentielle et correspond donc à une force de freinage pour la structure magnétique 4. Par contre, dans ces zones annulaires ZA1 et ZA2, la force exercée sur l'élément de couplage selon son degré de liberté est faible ou quasi nulle.
Ensuite, on observe que les lignes équipotentielles 60 deviennent sensiblement angulaires dans une zone centrale ZC à l'intérieur de laquelle l'organe de couplage du résonateur reçoit une impulsion selon l'axe d'oscillation. On a représenté le tracé d'une oscillation 74 de la partie d'extrémité active 46 dans un référentiel lié à la structure magnétique. En suivant ce tracé, on observe que la majeure partie du temps l'oscillation est sensiblement libre et qu'une impulsion est fournie à chaque alternance dans la zone centrale d'impulsions ZC. Cette zone centrale ZC est située entre les deux zones annulaires ZA1 et ZA2 et elle comprend le cercle de position zéro 44, plus exactement les positions relatives correspondant à ce cercle de position zéro qui est situé sensiblement au milieu de cette zone centrale ZC. Ainsi, les impulsions sont engendrées autour de la position de repos de la partie d'extrémité active. Les observations relatives à l'énergie potentielle magnétique dans l'oscillateur permettent de comprendre que le dispositif régulateur selon l'invention résout de manière significative le problème lié à l'anisochronisme des dispositifs de l'art antérieur.
De manière générale, dans la plage utile du couple moteur appliqué à l'oscillateur horloger de l'invention, chaque piste magnétique annulaire, au moins une zone de sortie décrite précédemment et l'élément de couplage magnétique définissent dans chaque période angulaire, en fonction de la position relative de cette piste magnétique annulaire et de la partie d'extrémité active (dans un référentiel lié à la piste magnétique), un secteur d'accumulation 70, 72 dans lequel l'oscillateur accumule essentiellement de l'énergie potentielle magnétique et un secteur d'impulsion 76, adjacent à ce secteur d'accumulation, dans lequel l'élément de couplage magnétique reçoit essentiellement une impulsion, les secteurs d'impulsion étant situés dans une zone centrale d'impulsions ZC comprenant le cercle de position zéro 44. Ainsi, on comprend par 'secteur d'accumulation' un secteur dans lequel l'énergie potentielle magnétique dans l'oscillateur augmente pour les diverses amplitudes d'oscillation dans la plage utile du couple moteur et où la force radiale est faible ou négligeable ; et on comprend par 'secteur d'impulsion' un secteur dans lequel cette énergie potentielle magnétique diminue pour les diverses amplitudes d'oscillation de la plage utile du couple moteur et où une force de poussée est exercée sur l'organe de couplage du résonateur selon son degré de liberté, engendrant une impulsion fournie à cet organe de couplage.
De manière générale, la structure magnétique est agencée de manière que le gradient angulaire moyen de l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur dans les secteurs d'accumulation d'énergie potentielle magnétique est inférieur au gradient moyen de cette énergie potentielle magnétique dans les secteurs d'impulsion selon le degré de liberté de l'élément de couplage du résonateur et dans une même unité. Cette condition est bien visible à la Figure 4 et résulte des caractéristiques de l'invention. L'étendue angulaire relativement grande des secteurs d'accumulation et la distance radiale relativement faible des secteurs d'impulsions proviennent en particulier des première et deuxième dimensions W2 et L2 de la partie d'extrémité active ainsi que des orientations des lignes de pénétration et des lignes de sortie des zones d'accumulation d'énergie potentielle magnétique. Dans chaque alternance de l'oscillation de l'élément de couplage lorsque sa partie d'extrémité active est couplée magnétiquement à une piste magnétique annulaire, cette partie d'extrémité pénètre progressivement sur (ou sous) une zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique. Vu le contour et l'orientation de cette partie d'extrémité active et le contour des zones d'accumulation, on a une surface de superposition entre la partie d'extrémité active et chaque zone d'accumulation qui augmente progressivement sur une relativement grande période angulaire alors que la sortie d'une telle zone d'accumulation est réalisée sur une relativement courte distance radiale, respectivement selon l'axe d'oscillation. Ceci sera encore exposé par la suite dans le cadre du deuxième mode de réalisation principal de l'invention.
On notera que dans le domaine horloger, le couple moteur fourni par un barillet varie de manière importante en fonction du niveau de tension du ressort de barillet. Pour assurer une marche du mouvement horloger sur une période suffisamment grande, on a en général besoin que ce mouvement puisse être entraîné par un couple variant entre un couple maximal et environ la moitié de ce couple maximal. De plus, il faut évidemment assurer un bon fonctionnement au couple maximal. En pratique, pour assurer un tel fonctionnement et empêcher notamment que l'oscillateur décroche à relativement grande amplitude d'oscillation, il est nécessaire que les secteurs de freinage s'étendent sur une certaine distance angulaire et que le freinage soit ainsi progressif. Ceci est un des bénéfices obtenus par le dispositif régulateur selon l'invention.
A la Figure 6, on a une représentation de l'énergie potentielle magnétique dans l'oscillateur de la Figure 5. Les diverses références ne seront pas à nouveau décrites ici. On observe que la dimension radiale des pistes annulaires d'accumulation ZA1 et ZA2 est supérieure à celle obtenue pour la variante de la Figure 3, alors que la largeur radiale des zones d'impulsion et donc de la zone centrale d'impulsions ZC est inférieure. Cette variante de la Figure 5 est plus avantageuse que celle de la Figure 3 car la localisation des impulsions autour de la position de repos de l'élément de couplage du résonateur est meilleure. Ceci résulte en premier lieu du rapport longueur sur largeur de la partie d'extrémité active qui est supérieur dans la variante de la Figure 5.
A l'aide des Figures 7 à 10, on décrira ci-après un deuxième mode de réalisation principal de l'invention. Divers enseignements donnés précédemment s'appliquent également à ce deuxième mode de réalisation. Ils ne seront pas répétés ici en détails. Dans ce deuxième mode de réalisation, la piste magnétique annulaire de la structure magnétique présente une dimension, selon l'axe d'oscillation de chaque partie d'extrémité active couplée à cette piste et en projection orthogonale, qui est inférieure à la dimension selon cet axe d'oscillation de cette partie d'extrémité active. Ce deuxième mode de réalisation constitue dans une certaine mesure une inversion technique du premier mode de réalisation. Cependant, il présente des avantages qui lui sont propres, comme ceci apparaîtra par la suite. Au vu des réalisations antérieures, ce deuxième mode de réalisation n'est a priori pas évident, l'homme du métier ayant généralement prévu des plages magnétiques étendues radialement sur une roue d'échappement et des éléments de couplage magnétique de moindre étendue associés au résonateur. Dans ces réalisations antérieures, le chemin magnétique sinueux (sinusoïdal) est agencé de manière circulaire sur un mobile. Lorsqu'il y a deux pistes magnétiques annulaires pour engendrer ce chemin magnétique sinueux, elles ont prévues coaxiales. Dans le mode de réalisation le plus répandu, comme dans les variantes des Figures 3 et 5, ces deux pistes s'étendent dans un plan général avec une piste intérieure et une piste extérieure. Ces deux pistes n'ont donc pas de mêmes dimensions, la piste intérieure ayant au moins certaines zones plus petites relativement aux zones correspondantes de la piste extérieure, alors que les dimensions de l'élément de couplage sont par définition constantes. On a donc une interaction magnétique qui varie dans une certaine mesure entre les deux pistes magnétiques et dans les deux alternances de chaque période d'oscillation. Le deuxième mode de réalisation principal résout ce désavantage de manière étonnante en agençant au moins une plage magnétique étendue au niveau de l'élément de couplage du résonateur alors que la piste magnétique est radialement diminuée et moins large que cette plage de couplage. Ainsi, la piste magnétique sinueuse n'est plus définie par la roue d'échappement, mais par un ou de préférence deux éléments de couplage solidaires d'une structure oscillante du résonateur.
Le dispositif 80 régulateur de la vitesse angulaire ω d'un mobile d'échappement comprend une structure magnétique 82 solidaire de ce mobile et un résonateur 84 couplés magnétiquement de manière à définir ensemble un oscillateur. La structure magnétique comprend une piste magnétique annulaire 86 centrée sur l'axe de rotation 20. La structure magnétique et le résonateur sont agencés pour subir une rotation l'un relativement à l'autre autour de l'axe de rotation 20 lorsqu'un couple moteur est appliqué au mobile d'échappement et donc à la structure magnétique. Le résonateur est représenté schématiquement. Il comprend deux éléments de couplage magnétique à la piste magnétique qui sont agencés sur un support non magnétique 88, lequel a deux bras associés respectivement à deux structures élastiques identiques 90 et 91 permettant une oscillation linéaire du support 88 selon une droite radiale 100. Les éléments de couplage sont formés dans la variante décrite ici par deux aimants allongés qui ont respectivement des première et deuxième parties d'extrémité actives 92 et 94 situées du côté de la piste magnétique 86, ces aimants ayant une direction d'aimantation globalement selon l'axe de rotation (direction d'aimantation axiale). A la Figure 7, comme dans les autres figures, on a représenté le contour général de ces parties d'extrémité actives dans leur plan général, car leur configuration est importante pour l'invention. Le degré de liberté du résonateur définit un premier axe d'oscillation 96 et un deuxième axe d'oscillation 98 pour respectivement les deux parties d'extrémité actives et passant par leur centre de masse. Ces premier et deuxième axes d'oscillation sont parallèles à un axe central 100 passant longitudinalement entre les deux parties d'extrémité actives, cet axe central étant prévu radial, c'est-à-dire qu'il intercepte l'axe de rotation 20.
La piste magnétique 86 comprend une pluralité d'aimants 102, de forme angulairement allongée, qui sont agencés le long de cette piste magnétique de sorte qu'ils définissent des premières zones non magnétiques 104 et des deuxièmes zones magnétiques 106 angulairement alternées avec une première zone et une deuxième zone adjacente dans chaque période angulaire ΘΡ, laquelle est définie par l'alternance des premières zones non magnétiques et des deuxièmes zones aimantées. Les éléments de couplage sont couplés magnétiquement à la piste magnétique 86 de manière qu'une oscillation selon le degré de liberté du mode de résonnance utile du résonateur 84 est entretenue dans une plage utile du couple moteur appliqué à la structure magnétique, et de manière qu'une période de cette oscillation intervienne lors d'une rotation de la structure magnétique, résultant de ce couple moteur, dans chaque période angulaire ΘΡ de la piste magnétique. Dans la variante décrite aux Figures 7 à 10, les aimants 102 sont agencés avec une direction d'aimantation axiale, en répulsion des aimants formant les éléments de couplage.
On notera que, dans le deuxième mode de réalisation principal, on considère comme surface géométrique générale déterminante la surface dans laquelle s'étendent globalement les parties d'extrémité actives du résonateur couplées à la piste magnétique annulaire considérée et comprenant leurs axes d'oscillation respectifs, ces parties d'extrémité actives définissant dans cette surface des plages magnétiques. A la Figure 10 a été représenté, en projection orthogonale dans le plan général des parties d'extrémité actives 92 et 94, le mouvement relatif entre la piste magnétique annulaire et ces parties d'extrémité actives au cours d'une période d'oscillation pendant laquelle la piste magnétique 86 tourne d'une période angulaire. Ainsi, cette Figure 1 0 montre une succession d'images a) jusqu'à i) qui suivent le mouvement d'oscillation d'un aimant 102A, parmi les aimants 102 de la piste magnétique 86. Pour faciliter la compréhension, ces images sont données dans un référentiel lié au support 88 du résonateur et donc aux éléments de couplage. Ainsi, on voit notamment l'aimant 102A de la piste magnétique qui oscille avec son centre de masse décrivant sensiblement une courbe sinusoïdale 122, alors qu'en réalité, la piste magnétique subit seulement une rotation et ce sont les parties d'extrémité actives qui oscillent le long de leur axe d'oscillation linéaire. Pour indiquer ce fait, on a mis dans les plages magnétiques, définies par la projection orthogonale des parties d'extrémité actives (ci-après nommées aussi plages magnétiques 92 et 94), des flèches indiquant le sens du mouvement d'oscillation et on a indiqué approximativement la vitesse de déplacement par la longueur de ces flèches, l'absence de flèche correspondant à une position extrême où il y a inversion du sens du mouvement linéaire des éléments de couplage. Ensuite, les aimants de la piste magnétique sont projetés dans le plan général et ne sont pas représentés comme passant dessous les deux éléments de couplage. A cette Figure 10 (dessins 10a à 10i), on peut observer que l'aimant 102A se trouve premièrement en amont de la plage magnétique 92 (dessin 10a), avant de pénétrer progressivement dans cette plage 92 (dessin 10b-10c) pour ensuite en sortir (dessinl Od) et être couplé magnétiquement de manière similaire avec la plage magnétique 94 (dessins 10e-1 0g). Finalement, l'aimant 102A sort de la plage magnétique 94 (dessin 10h) alors qu'un aimant suivant 102 se présente devant la plage 92 ; ce qui correspond à la situation du dessin 1 0a pour cet aimant suivant 102, lequel va à son tour subir un même couplage magnétique avec les deux éléments de couplage du résonateur.
En référence notamment à la Figure 9, on décrira ci-après plus précisément plusieurs caractéristiques de l'invention selon ce deuxième mode de réalisation principal. Chaque partie d'extrémité active 92, 94 (de chaque élément de couplage magnétique) définit magnétiquement, en projection dans le plan général dans lequel s'étend globalement cette partie d'extrémité active et comprenant son axe d'oscillation :
- une zone d'entrée 1 1 0, respectivement 1 14 successivement pour les deuxièmes zones 106 (aimants 102, 102A) en projection orthogonale au plan géométrique général,
- une zone 92A, respectivement 94A d'accumulation d'énergie potentielle magnétique dans l'oscillateur, laquelle est angulairement adjacente à la zone d'entrée susmentionnée et dans laquelle pénètre en projection orthogonale au moins partiellement chaque deuxième zone 1 06 depuis cette zone d'entrée, et
- une zone de sortie 1 12, respectivement 1 16 adjacente à la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique, cette zone de sortie recevant en projection orthogonale au moins la majeure partie de chaque deuxième zone 106 sortant de la zone d'accumulation ou d'une deuxième zone suivante.
De manière générale, chaque deuxième zone engendre par unité de longueur angulaire, relativement à une première zone adjacente, une force de répulsion supérieure pour la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique (cas du couplage magnétique en répulsion décrit ici) ou une force d'attraction supérieure pour la zone d'entrée et la zone de sortie (cas d'un couplage magnétique en attraction décrit par la suite). Ensuite, la zone 5 d'accumulation d'énergie potentielle magnétique 92A, 94A engendre, relativement à la zone d'entrée 1 1 0, 1 14 et la zone de sortie 1 1 2, 1 1 6, une force de répulsion supérieure (cas du couplage magnétique en répulsion) ou une force d'attraction inférieure (cas du couplage magnétique en attraction) pour une même zone quelconque de chaque deuxième zone 106 i o lorsque cette même zone quelconque est superposée à cette zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique, respectivement à la zone d'entrée ou à la zone de sortie.
Dans le cas d'un couplage en répulsion, la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique 92A, 94A associée à une partie
15 d'extrémité active correspond à plage magnétique 92, 94 formée matériellement par cette partie d'extrémité active, c'est-à-dire à une projection orthogonale de cette partie d'extrémité active dans son plan géométrique général. Les zones d'entrée et de sortie n'ont pas à être formées matériellement par une partie de l'élément de couplage. Dans une
20 variante générale, ces zones correspondent à des régions périphériques libres de la partie d'extrémité active, c'est-à-dire remplies d'air. On remarquera encore que les deux parties d'extrémité dans la variante décrite ici sont agencées de part et d'autre d'un arc de cercle, centré sur l'axe de rotation lorsque les éléments de couplage sont au repos, et ont une largeur
25 (direction angulaire) correspondant environ à une demi-période angulaire ΘΡ / 2. Les deux plages magnétiques 92 et 94 sont décalées angulairement d'une demi-période angulaire. Dans cette configuration permettant d'avoir un couplage magnétique entre la piste magnétique et le résonateur dans chaque alternance de l'oscillation de sa structure oscillante, la zone de
30 sortie 1 12 associée au premier élément de couplage correspond à la zone d'entrée 1 14 associée au deuxième élément de couplage. Le résonateur est agencé relativement à la structure magnétique 82 de manière que les première et deuxième zones d'accumulation d'énergie potentielle magnétique 92A et 94A sont traversées en projection orthogonale par un cercle géométrique médian 120, passant par le milieu 5 de la piste magnétique annulaire, durant respectivement les première et deuxième alternances dans chaque période de l'oscillation des deux éléments de couplage considérés. Ensuite, chaque zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique présente un contour général 123, 124 avec : i) une première portion, définissant une ligne de pénétration 126, 1 28 i o sous cette zone d'accumulation successivement pour chacune desdites deuxièmes zones 106 lors de l'oscillation des éléments de couplage, et ii) une deuxième portion définissant une ligne de sortie 127, 129 de dessous cette zone d'accumulation pour cette deuxième zone (cas en répulsion magnétique décrit ici) ou une deuxième zone suivante (cas en attraction
15 magnétique) lors de cette oscillation. La ligne de sortie est orientée, lorsque l'élément de couplage magnétique considéré est dans sa position de repos, sensiblement selon une direction angulaire parallèle à la projection orthogonale du cercle géométrique médian 120. Dans l'exemple représenté, la ligne de sortie est circulaire et reste parallèle à la projection orthogonale
20 du cercle géométrique médian lors de l'oscillation rectiligne. Cette ligne de sortie est confondue avec la projection orthogonale du cercle géométrique médian lorsque l'élément de couplage est dans sa position de repos (tel que représenté aux dessins d) et h) de la Figure 1 0). De plus, chacune des deuxièmes zones a en projection orthogonale une première dimension W3
25 selon un premier axe qui est perpendiculaire à la projection orthogonale du cercle géométrique médian et passe au centre de cette deuxième zone. Dans le cas d'un plan général, un tel axe est une droite présentant une direction radiale relativement à l'axe de rotation 20. Chaque deuxième zone a encore une deuxième dimension L3, selon un deuxième axe défini par la
30 projection orthogonale du cercle géométrique médian 120 dans ledit plan général, qui est supérieure à la première dimension W3. Dans le cas général, la deuxième dimension est de préférence mesurée selon un deuxième axe perpendiculaire au premier axe et passant par le point d'intersection de la projection orthogonale du cercle géométrique médian avec l'axe d'oscillation de l'élément de couplage considéré 96, 98 ou par l'axe central 100 dans le cas de deux éléments de couplage voisins tel que décrits ici. Dans ce cas général, les dimensions des deuxièmes zones sont mesurées lorsque le centre de la deuxième zone considérée est superposé à un axe d'oscillation ou à l'axe central 100. Finalement, lorsque les éléments de couplage magnétique sont dans leur position de repos, la ligne de sortie 127, 129 a une longueur L4, le long de la zone de sortie 1 12, 1 1 6 et selon le deuxième axe susmentionné, qui est supérieure à la première dimension W3 des deuxièmes zones.
Selon une variante préférée, l'axe d'oscillation de chaque partie d'extrémité active est sensiblement orthogonal au cercle géométrique médian 120, en projection orthogonale, à leur point d'intersection. C'est le cas dans la variante de la Figure 7, bien que ce soit l'axe central 100 qui est radial et donc exactement orthogonal au cercle 120 centré sur l'axe de rotation. Selon une autre variante avantageuse, comme c'est le cas dans la variante de la Figure 7, la ligne de sortie de la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique le long de la zone de sortie et chaque deuxième zone s'étendent angulairement sur sensiblement la moitié d'une période angulaire.
A la Figure 8 sont représentées des courbes équipotentielles 60 de l'énergie potentielle magnétique dans le dispositif régulateur 80 de la Figure 7 en fonction de la position du point central entre les deux plages magnétiques 92 et 94 dans un référentiel lié à la structure magnétique 82. On observe que l'on a des zones d'énergie minimales 62A et 66A et des zones d'énergie maximales 64A et 68A qui sont radiales et allongées. Dans la plage utile du couple moteur, la piste magnétique annulaire et chaque partie d'extrémité active 92, 94 définissent ainsi dans chaque période angulaire, en fonction de la position relative de cette piste magnétique annulaire et de cette partie d'extrémité active, un secteur d'accumulation 70A, 72A dans lequel l'oscillateur accumule essentiellement de l'énergie potentielle magnétique et un secteur d'impulsion 76A, 77A, adjacent à cette 5 zone d'accumulation, dans lequel l'élément de couplage reçoit essentiellement une impulsion. Les secteurs d'accumulation sont radialement étendus et définissent pour les deux parties d'extrémité actives respectivement deux zones annulaires d'accumulation ZA1 * et ZA2*. On notera que la largeur radiale de ces zones annulaires d'accumulation i o dépendent essentiellement de l'étendue des parties d'extrémité actives selon leur axe d'oscillation et non plus de la largeur radiale des pistes magnétiques annulaires comme dans le premier mode de réalisation principal. Dans ces zones annulaires d'accumulation, les lignes équipotentielles sont sensiblement radiales, ce qui indique que la force
15 résultante est angulaire (plus précisément tangentielle) et que la composante de cette force selon l'axe d'oscillation de chaque partie d'extrémité active est très faible. On peut dans ce cas parler de pure accumulation d'énergie potentielle. Les secteurs d'impulsion sont situés dans une zone centrale d'impulsions ZC* correspondant sensiblement à la
20 piste magnétique annulaire, c'est-à-dire ayant les mêmes coordonnées spatiales que cette piste magnétique dans son plan géométrique général.
Ainsi, plus le rapport selon l'axe central 100 entre la dimension des plages magnétiques du résonateur, définies par les parties d'extrémité actives des éléments de couplage de ce résonateur, et la dimension de la
25 piste magnétique est grand, plus la partie du trajet d'oscillation libre peut être grande pour ces parties d'extrémité actives et les impulsions d'entretien de l'oscillation du résonateur localisées autour de la position de repos de ses éléments de couplage. En valeur absolue, plus la première dimension W3 des aimants 102 et donc la dimension transversale de la piste
30 magnétique est petite, plus les impulsions fournies aux éléments de couplage sont localisées autour de leur position de repos. Ensuite, plus la deuxième dimension L3 des aimants 102 est grande, plus la distance angulaire des secteurs d'accumulation est grande. Ceci découle du fait que la zone de superposition entre un aimant 102 et la partie d'extrémité active augmente progressivement sur une relativement grande distance angulaire, comme ceci ressort de la succession de positions relatives entre la piste magnétique et les deux parties d'extrémité actives, pour une période d'oscillation, donnée à la Figure 10. Une telle situation est très favorable pour un bon isochronisme du dispositif régulateur.
Selon une variante préférée, la ligne de pénétration 1 26, 128 dans la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique 92A, 94A est orientée selon une direction sensiblement parallèle audit axe d'oscillation, comme c'est le cas dans toutes les réalisations correspondant au deuxième mode de réalisation principal représentées aux figures. Cette caractéristique est avantageuse pour obtenir des lignes équipotentielles 60 sensiblement radiales dans les secteurs d'accumulation d'énergie potentielle magnétique. Dans une variante proche, la ligne de pénétration susmentionnée définit un chemin selon le degré de liberté. Ces deux variantes sont confondues lorsque le degré de liberté est linéaire. On notera que la zone d'accumulation considérée ici est celle qui est déterminante dans la plage utile du couple moteur, c'est-à-dire sensiblement une zone correspondant à la zone globale de superposition entre chaque aimant de la piste magnétique et la partie d'extrémité active considérée au cours de l'oscillation de cette dernière.
Selon une variante de réalisation, la deuxième dimension L3 de chaque deuxième zone 106 est au moins deux fois plus grande que sa première dimension W3, et la longueur L4 de la ligne de sortie est au moins deux fois plus grande que cette première dimension W3. Dans une variante préférée, cette deuxième dimension de chaque deuxième zone est au moins quatre fois plus grande que sa première dimension, et la longueur de la ligne de sortie est alors au moins quatre fois plus grande que cette première dimension. Selon une autre variante de réalisation, la dimension W4 de la ligne de pénétration de la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique 92A, 94A, le long de l'axe d'oscillation de la partie d'extrémité correspondante, est au moins cinq fois plus grande que la dimension transversale W3 de la piste magnétique annulaire le long de cet axe d'oscillation en projection orthogonale. Dans une variante préférée, cette dimension W4 de la ligne de pénétration est au moins huit fois plus grande que la dimension transversale W3.
Les Figures 1 1 et 1 1 A montrent schématiquement une variante du mode de réalisation des Figures 7 à 1 0. Ce dispositif régulateur 126 se distingue essentiellement par le fait que le couplage magnétique est prévu en attraction. La structure magnétique 82 est identique à celle de la Figure 7, seule la piste magnétique 86 étant représentée avec deux aimants 102A et 1 02B sélectionnés parmi les aimants 102 pour expliquer l'interaction magnétique de cette variante en attraction. Le résonateur est représenté seulement par la partie d'extrémité active d'un élément de couplage magnétique qui comprend ici deux parties magnétiques distinctes 128 et 1 30 formées par un matériau ferromagnétique, ce résonateur n'étant pas muni d'un générateur de flux magnétique de sorte que les deux parties sont soumises à une force d'attraction de la part des aimants de la piste magnétique. On notera que les deux parties 128 et 1 30 ont, dans le plan géométrique général dans lequel elles s'étendent, une même forme et un même degré de liberté linéaire que les deux parties d'extrémité actives de la variante en répulsion décrite précédemment, mais elles ne sont pas indépendantes et toutes deux nécessaires au fonctionnement de l'oscillateur ; alors que dans la variante en répulsion chaque partie 92 et 94 (Figure 7) est indépendante et l'oscillateur en répulsion magnétique peut fonctionner avec seulement une seule des deux parties 92 et 94. Dans la présente variante, l'axe central 100 entre les deux parties 128 et 1 30 correspond à l'axe d'oscillation de la partie d'extrémité active. Il a une direction radiale et est perpendiculaire au cercle géométrique médian de la piste 86.
La différence surprenante entre les oscillateurs 80 et 126 (deux éléments de couplage distincts dans le premier cas et un seul élément de couplage dans le second cas) découle du fait que les deux parties 128 et 130 engendrent pour les aimants 102, lorsqu'ils sont superposés à ces deux parties, une situation où l'énergie potentielle magnétique est inférieure relativement aux régions environnantes remplies d'air. Ainsi, l'accumulation d'énergie potentielle magnétique intervient dans une région non magnétique environnante située en aval des parties 128 et 130. Le tracé 122A de l'oscillation de la partie d'extrémité relativement à la piste magnétique est décalé angulairement d'une demi-période angulaire θΡ/2 (déphasage de 180°), tout comme les courbes équipotentielles de l'énergie potentielle magnétique dans une représentation similaire à celle de la Figure 8. Dans la plage utile du couple moteur, les parties magnétiques 128 et 130 définissent magnétiquement en projection orthogonale dans leur plan géométrique général :
- une première zone d'entrée 128A et une deuxième zone d'entrée 130A successivement pour les deuxièmes zones 106 de la piste magnétique en projection orthogonale au plan géométrique général,
- une première zone 132 et une deuxième zone 134 d'accumulation d'énergie potentielle magnétique dans l'oscillateur dans lesquelles chaque deuxième zone 1 06 de la piste magnétique pénètre au moins partiellement en projection orthogonale respectivement dans une première alternance et une deuxième alternance d'une période d'oscillation depuis respectivement les première et deuxième zones d'entrée, et
- une première zone de sortie 130A qui reçoit en projection orthogonale au moins la majeure partie de chaque deuxième zone 106A sortant de la première zone d'accumulation 132, et une deuxième zone de sortie 128A qui reçoit en projection orthogonale au moins la majeure partie d'une deuxième zone suivante 106B de la piste magnétique, cette deuxième zone suivante 1 06B sortant d'une zone 1 35 complémentaire à la deuxième zone d'accumulation 1 34 alors que la deuxième zone 106A qui la précède entre entièrement dans une zone 136 équivalente à la deuxième zone d'accumulation et à la zone complémentaire 1 35.
La terminologie utilisée ici est choisie par analogie avec la variante en répulsion magnétique de la Figure 7. Cependant, les deux zones d'accumulation 132 et 134 ainsi que la zone complémentaire 135 et la zone équivalente 136 sont toutes formées par la région vide ou remplie d'air environnant la partie d'extrémité active et sont toutes magnétiquement équivalente. Les parties magnétiques 128 et 130 forment des plages magnétiques 128A et 130A dans leur plan général qui constituent chacune une zone d'entrée et également une zone de sortie. L'agencement de ces deux plages est prévu pour qu'elles soient magnétiquement actives dans chacune des deux alternances de chaque période d'oscillation, une première fois comme zone d'entrée et une seconde fois comme zone de sortie, et pour engendrer une impulsion autour de la position de repos de l'élément de couplage en fin de chaque alternance. Pour l'unité terminologique, la zone d'accumulation 134 et la zone complémentaire 1 35 sont considérée ensemble comme une zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique et la deuxième zone suivante (aimant 102B) de la piste magnétique se substitue à la deuxième zone qui la précède (aimant 102A précédent) pour engendrer une impulsion (situation représentée à la Figure 1 1 A) suite à l'accumulation d'énergie découlant du passage de la plage magnétique 1 30A dans une zone de sortie 134 située dans une région environnante non magnétique, laquelle définit pour cette deuxième zone une région d'énergie potentielle magnétique supérieure relativement à la plage magnétique 130A pour une portion de cette deuxième zone superposée à cette plage magnétique, respectivement à la zone de sortie 134. La situation représentée à la Figure 1 1 correspond à une position relative de l'élément de couplage et de la piste magnétique pour laquelle l'énergie potentielle magnétique est minimale. Le résonateur du dispositif régulateur 126 est agencé relativement à la structure magnétique 82 de manière que chaque zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique 132, 134 est traversée en projection orthogonale par le cercle géométrique médian passant par le milieu de la 5 piste magnétique annulaire durant une première alternance, respectivement une deuxième alternance dans chaque période d'oscillation du résonateur. Dans ce cas, les zones 132 et 134 sont délimitées spatialement par un cercle géométrique passant par le point central entre les deux plages magnétiques 128A et 130A le long de l'axe d'oscillation 1 00 et centré sur i o l'axe de rotation 20 quand l'élément de couplage est dans sa position de repos. Chaque zone d'accumulation 132, 134 présente partiellement un contour général, déterminé par la partie d'extrémité active, qui définit des première et deuxième lignes de pénétration 138 et 1 39 et des première et deuxième lignes de sortie 140 et 141 , par analogie avec la terminologie
15 utilisée précédemment.
A la Figure 12 est représentée partiellement une deuxième variante du deuxième mode de réalisation principal. Cette variante se distingue essentiellement par le fait que le degré de liberté est circulaire, l'élément de couplage à la piste magnétique 86 oscillant autour d'un propre axe de
20 rotation C. La partie d'extrémité active 144 est en répulsion magnétique avec les aimants 102, comme dans la variante de la Figure 7. Les enseignements donnés pour cette dernière variante s'appliquent aussi à cette deuxième variante. La partie 144 suit un axe d'oscillation circulaire 150 passant par son centre de masse. Elle est représentée dans la position
25 de repos de l'élément de couplage correspondant du résonateur. Dans cette variante, par souci d'une description générale de l'invention, l'axe d'oscillation n'est pas prévu perpendiculaire à une projection orthogonale du cercle géométrique médian 120. Pour cette configuration particulière, la ligne de pénétration 145 et la ligne de sortie 146 sont optimales. La ligne de
30 sortie est confondue avec la projection orthogonale du cercle géométrique médian 1 20 de manière à minimiser les zones d'impulsion autour de la position de repos. La ligne de pénétration dans la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique 148 définit un chemin selon le degré de liberté.
On remarquera que la zone 148 est ici représentée avec une surface 5 inférieure à la projection de la partie 144. Cette zone 148 délimitée par une courbe 149 en trait interrompu correspond effectivement à la zone d'accumulation active. Ainsi, dans une variante, la partie 144 peut avoir un contour extérieur qui suit la courbe 149 ou qui lui est parallèle en passant par le point d'extrémité de la ligne de sortie représentée. Pour une position i o donnée de la piste magnétique, correspondant à une superposition partielle entre un aimant 102 et la partie 144, la zone 148 (respectivement la partie 144) peut se déplacer le long de l'axe d'oscillation hors de la zone d'impulsion sans subir dans l'alternance considérée de variation d'énergie potentielle. Ainsi, quelle que soit l'amplitude d'oscillation, l'interaction
15 magnétique reste identique avec une zone de pure accumulation d'énergie potentielle dans cette alternance qui se termine par une impulsion localisée à la position de repos de la partie 144. Les dimensions de cette partie 144 et des aimants 102 ont été définies précédemment et ne seront pas décrites à nouveau ici. Elles sont indiquées sur les dessins. La ligne de sortie 146
20 s'étend angulairement sur une demi-période angulaire alors que les aimants 102 s'étendent sur une distance angulaire un peu inférieure.
La Figure 1 2A montre une alternative simplifiée de la Figure 12 dans laquelle les aimants 103 de la piste magnétique 86A définissent des deuxièmes zones 106A de forme rectangulaire, orientées tangentiellement
25 au cercle géométrique médian 120, et des premières zones 1 04A non magnétiques entre ces deuxièmes zones. La partie d'extrémité active 144A présente un contour de forme parallélépipédique, avec une ligne de pénétration 145A et une ligne de sortie 146A formées par des segments linéaires. Ces segments linéaires sont orientés de manière optimale pour
30 cette configuration particulière. Les segments 145A et 146A sont formés respectivement par les cordes des segments circulaires 145 et 146 de la Figure 1 2. En d'autres termes, chacun de ces segments linéaires est parallèle à la tangente au point milieu du segment circulaire correspondant. L'axe d'oscillation 150 passe par le centre de la partie 144A.
A la Figure 13 est montrée partiellement une troisième variante du deuxième mode de réalisation principal qui peut être prévue en répulsion magnétique ou en attraction magnétique selon l'enseignement donné précédemment. Pour l'exposé ci-après de cette troisième variante, on considère le cas en répulsion. La structure magnétique comprend une piste magnétique 86A déjà décrite. On notera aussi que cette variante est représentée avec deux organes de couplage oscillant autour d'un propre axe C. Toutefois, la forme spécifique et le positionnement de ces deux organes de couplage dans leur position de repos s'appliquent également à une variante où le degré de liberté est linéaire, comme à la Figure 7. Dans cette troisième variante, l'axe central 154 passant par le point central entre les deux parties d'extrémité actives 1 56 et 158 est orthogonal au cercle médian 120 à leur point d'intersection. En prenant l'axe central 154 comme axe d'oscillation moyen et commun aux deux parties d'extrémité, on définit un premier axe rectiligne, perpendiculaire au cercle médian 120 et passant par ce point d'intersection et un deuxième axe rectiligne, perpendiculaire au premier axe et passant par également par ce point. Dans ce système d'axes orthogonaux, les parties 156 et 158 définissent dans leur plan général des plages magnétiques rectangulaires avec chacune une ligne de sortie 160, 162 sur le deuxième axe. Les lignes de pénétration 164 et 166 de ces deux plages magnétiques sont parallèles au premier axe. La zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique 148B montre qu'une partie des plages magnétiques n'est pas active. Toutefois, la forme rectangulaire simplifie la construction du résonateur.
On notera que, dans le cadre de l'invention, les lignes de sortie 1 60 et 162 sont considérées comme étant orientées, lorsque l'élément de couplage magnétique est dans sa position de repos comme représenté à la Figure 13, sensiblement selon une direction angulaire parallèle à la projection orthogonale du cercle géométrique médian 120 dans la surface géométriques générale des parties d'extrémité 156 et 158. Elles sont de fait tangentes à la projection orthogonale du cercle 120 au point d'intersection de l'axe central 154 avec cette projection orthogonale, ce point d'intersection correspondant à un coin intérieur de chaque plage magnétique. Dans une variante représentée à la Figure 13 en traits interrompus, les formes rectangulaires sont remplacées par des secteurs annulaires de centre C sur l'axe de rotation du résonateur. Les lignes de sortie respectives des plages magnétiques de cette variante sont identiques à celles des plages rectangulaires. Par contre les lignes de pénétration sont circulaires selon le degré de liberté des éléments de couplage correspondants. Elles définissent chacune un chemin selon le degré de liberté et sont donc orientées selon une direction sensiblement parallèle aux axes d'oscillation respectifs. Ensuite, chacune des deuxièmes zones 103 a en projection orthogonale, lorsque le centre de cette deuxième zone est superposé à l'axe central, une première dimension W3, selon le premier axe susmentionné, et une deuxième dimension L3, selon le deuxième axe susmentionné, qui est supérieure à la première dimension. Finalement, lorsque les éléments de couplage magnétiques sont dans leur position de repos, leur ligne de sortie respective 160, 162 a une longueur, le long de la zone de sortie et selon ledit deuxième axe, qui est supérieure à la première dimension W3 des deuxièmes zones.
Par la suite on décrira plusieurs dispositifs régulateurs selon l'invention. Le principe de fonctionnement ainsi que les relations spatiales et dimensionnelles spécifiques à l'invention déjà exposés précédemment s'appliquent également à ces dispositifs régulateurs et ne seront pas à nouveau décrits dans la description de ces dispositifs régulateurs. Le dispositif régulateur 170 de la Figure 14 comprend un mobile d'échappement magnétique 82 supportant une piste magnétique 86 déjà décrite et un résonateur 174 formé par un balancier 176 (représenté schématiquement) oscillant autour de l'axe C parallèle à l'axe de rotation 20. Le balancier est associé à des moyens élastiques 178, 1 79 exerçant une force de rappel lorsqu'il s'écarte de sa position de repos (position zéro représentée à la Figure 14). Le balancier comprend deux parties d'extrémité actives 92 et 94 correspondant essentiellement à celles déjà décrites aux Figures 7 et 9, à l'exception du fait que les lignes de sortie 127A et 129A des plages magnétiques 92A et 94A ne sont pas superposées au cercle médian 120, mais sont situés à courte distance de ce cercle de part et d'autre de sorte que ce cercle est situé au milieu d'une zone intermédiaire annulaire entre les deux plages magnétiques. Cette zone intermédiaire est magnétiquement homogène, ici non magnétique.
Selon un troisième mode de réalisation, le dispositif régulateur 1 80 de la Figure 15 comprend un mobile d'échappement magnétique 182, avec deux pistes magnétiques concentriques 86A et 186, et un résonateur 184. La première piste 86A a déjà été décrite et la deuxième piste 186 formée d'une pluralité d'aimants 188 lui est semblable, mais avec un diamètre inférieur. L'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur 180 varie angulairement le long de cette deuxième piste avec la même période angulaire ΘΡ et de manière similaire à la variation de la première piste. Les première et deuxième pistes magnétiques présentent un décalage angulaire égal à la moitié de la période angulaire. Le résonateur 184 comprend un élément de couplage avec une partie d'extrémité active 190 formée d'un aimant agencé en répulsion et définissant dans son plan général une zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique 190A de forme tronconique. Cette partie 190 est agencée dans un support non magnétique 192 fixé au mouvement horloger par deux lames élastiques 193 et 1 94 permettant une oscillation du support 192. La partie d'extrémité active est couplée aux deux pistes magnétiques. La zone d'accumulation 190A définie par cette partie a une ligne de pénétration 196 commune pour les aimants des deux pistes et deux lignes de sortie 197 et 198 définissant respectivement les deux portions parallèles et sensiblement angulaires de cette zone tronconique. Ces deux lignes ont des longueurs différentes puisqu'elles s'étendent sensiblement sur une même distance angulaire légèrement inférieure à une demi-période angulaire le long de cercles géométriques médians 120 et 121 de diamètres différents. Dans une première alternance de chaque période d'oscillation, la partie 190 est couplée à la première piste 86A. De manière similaire, elle est couplée à la deuxième piste 186 dans la deuxième alternance de chaque période d'oscillation. Le structure oscillante 192 reçoit une impulsion à la fin de chaque alternance autour de sa position de repos (position représentée).
Selon un quatrième mode de réalisation, le dispositif régulateur 200 de la Figure 16 comprend un mobile d'échappement magnétique 202 avec une piste magnétique 204 radialement étendue, tel que décrit dans le premier mode de réalisation principal. Les aimants 206 de cette piste ont une forme tronconique avec les deux côtés parallèles selon une direction tangentielle relativement à l'axe de rotation 20. L'oscillateur 200 comprend également un résonateur 21 0 du même type que celui de la Figure 14, ce résonateur comprenant également deux éléments de couplage portés par un balancier 21 2 en matériau non magnétique, mais s'en distinguant par le fait que les deux parties d'extrémité actives 46A et 46B correspondantes sont radialement étroites relativement aux aimants 206 dans la position de repos des éléments de couplage (position représentée). Les deux parties 46A et 46B sont situées de part et d'autre d'une droite perpendiculaire à leur direction longitudinale et sensiblement radiale relativement à l'axe de rotation 20 du mobile d'échappement. Relativement à cet axe, ils s'étendent tous deux sur une distance angulaire sensiblement égale à une demi- période angulaire des pistes magnétiques, avec un décalage angulaire d'une demi-période. L'axe longitudinal de chaque partie 46A et 46B est sensiblement perpendiculaire à l'axe d'oscillation du balancier 212. La ligne de pénétration 214 définie par chaque aimant de la piste magnétique est commune aux deux parties d'extrémité actives. Dans une position angulaire d'un aimant 206 où son axe central est perpendiculaire aux deux axes longitudinaux des deux parties 46A et 46B dans la position de repos des 5 éléments de couplage correspondants, l'axe longitudinal de la partie 46A est sensiblement superposé à la ligne de sortie 215 définie par le bord extérieur de cet aimant alors que l'axe longitudinal de la partie 46B est sensiblement superposé à la ligne de sortie 216 définie par le bord intérieur de cet aimant. Le balancier 212 reçoit ainsi deux impulsions par période i o d'oscillation localisées sensiblement autour de sa position de repos.
A l'aide des Figures 1 7 et 18, on décrira ci-après un cinquième mode de réalisation de l'invention. Le dispositif régulateur 220 comprend une première roue d'échappement magnétique 222 et une deuxième roue d'échappement magnétique 224 qui sont identiques et agencées dans un
15 même plan général. Ces deux roues d'échappement forment deux structures magnétiques définissant chacune une piste magnétique 86A radialement étroite avec une pluralité d'aimants 1 03. L'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur varie donc angulairement de manière similaire le long de ces deux pistes 86A. Les deux roues d'échappement engrènent
20 directement l'une avec l'autre via leurs dentures respectives 226 et 228. Les deux pistes magnétiques sont couplées à un même élément de couplage 234 du résonateur 230 qui comprend en outre un support non magnétique 232 en forme de T et deux lames flexibles 233A, 233B aux deux extrémités de la barre transversale de ce support. L'aimant 234 est agencé à
25 l'extrémité libre de la barre centrale du support. Les lames flexibles sont agencées de manière que l'aimant 234 peut osciller selon un axe d'oscillation légèrement courbe. On remarquera que dans une variante, le résonateur peut avoir deux éléments de couplage distincts et couplés respectivement aux deux pistes magnétiques supportées respectivement
30 par les deux roues 222, 224. L'aimant 234 est agencé en répulsion magnétique des aimants 103. Le dispositif régulateur 220 comprend en outre deux structures magnétiques supplémentaires situées respectivement en regard des deux roues 222, 224 et coaxiales à celles-ci. Ces deux structures complémentaires sont agencées de l'autre côté de l'aimant 234 formant un élément de couplage commun pour les deux pistes magnétiques situées de part et d'autre de l'aimant selon une direction axiale. Une seule structure magnétique supplémentaire 236 est représentée à la Figure 1 8, mais la deuxième lui est semblable.
Dans la variante représentée, la structure 236 comprend un plateau 237 supportant une piste magnétique 86A identique à celle de la roue d'échappement 224 et agencées angulairement de manière également identique. Par contre, on notera que les deux roues engrènent de manière que, le long d'un axe transversal passant par leurs deux axes de rotation respectifs et correspondant sensiblement à l'axe d'oscillation de l'aimant 234, les deux pistes magnétiques présentent un déphasage magnétique de 180°, la première piste étant couplée dans une première alternance alors que la deuxième piste est couplée dans une deuxième alternance de chaque période d'oscillation, l'élément de couplage 234 recevant une impulsion à la fin de chaque alternance, laquelle est localisée autour de la position de repos de la structure oscillante selon le concept de la présente invention. Dans la variante représentée, les pistes magnétiques 86A des structures magnétiques superposées sont solidaires en rotation, le plateau 237 étant relié à la roue 224 par un tube central 238. Dans une autre variante, ces deux pistes superposées et agencées de part et d'autre du plan général de l'aimant 234 ne sont pas solidaires en rotation.
A l'aide des Figures 19 et 20, on décrira ci-après un sixième mode de réalisation de l'invention. Le dispositif régulateur 240 est basé sur un même concept que le mode de réalisation précédent. Dans la variante proposée ici, le dimensionnement relatif de chaque organe de couplage et des pistes magnétiques correspond au premier mode de réalisation principal, alors que la variante proposée dans le mode de réalisation précédent correspond au deuxième mode de réalisation principal. Hormis cette différence de base, les variantes de chacun des deux modes peuvent s'appliquer à l'autre mode en adaptant certains éléments constructifs. L'oscillateur 240 comprend un résonateur 242 et deux structures magnétiques 244 et 246 situées dans un même plan général et solidaires respectivement de deux roues 248 et 250 qui engrènent l'une avec l'autre de manière indirecte via deux roues intermédiaires 252 et 254 agencés pour que les deux structures magnétiques tournent à même vitesse mais dans un sens opposé. La roue intermédiaire 252 comprend un pignon 253 pour l'entrée d'un couple moteur fourni au dispositif régulateur. Le résonateur est formé de deux lames flexibles 260 et 264 en matériau à haute perméabilité magnétique et comprenant deux parties d'extrémité respectives 262 et 266 situées respectivement de part et d'autre du plan général des deux structures magnétiques. De plus, le résonateur comprend un générateur de flux magnétique 256 formé par un aimant 258 logé dans une structure rigide 257, laquelle est agencée pour permettre la fixation des deux lames flexibles de part et d'autre de l'aimant 258 de manière à engendrer un chemin magnétique fermé pour le flux d'aimant passant par les lames flexibles, en particulier par les parties d'extrémité 262 et 266 et l'entrefer entre ces deux extrémités. Au niveau de l'aimant 258, les lames flexibles peuvent présenter un élargissement de manière à canaliser la totalité du flux magnétique de cet aimant.
Les deux structures magnétiques sont formées par deux disques ayant chacun à leur périphérie un anneau aimanté définissant une pluralité de zones aimantées 1 0A, lesquelles sont prévues sur la hauteur du disque de manière à produire un flux magnétique axial des deux côtés de l'anneau aimanté. Ainsi, ces zones aimantées forment au niveau de la surface supérieure de la structure magnétique une première piste magnétique 1 1 A1 et au niveau de la surface inférieure une deuxième piste magnétique équivalente 1 1 A2. Ces deux pistes magnétiques sont respectivement couplées avec les deux parties d'extrémité actives 262 et 266. On remarquera que les zones aimantées peuvent être formées par une pluralité d'aimants distincts ou par un anneau formé d'un même matériau dont seules les zones 10A sont aimantées. Dans une autre variante intéressante, cet anneau est magnétisé avec une alternance du sens de polarité dans 5 chaque période angulaire. On a ainsi une alternance de zones aimantées Nord et Sud dans chaque piste magnétique. On passe donc d'un couplage magnétique en attraction et en répulsion dans chaque période angulaire; ce qui permet avantageusement d'augmenter la différence d'énergie potentielle entre les zones d'énergie potentielle minimales et maximales. Cette variante i o dans un couplage aimant-aimant s'applique d'ailleurs à tous les modes de réalisation.
Dans d'autres variantes de réalisation des deux derniers modes de réalisation (non représentées), les deux pistes magnétiques couplées au résonateur sont respectivement solidaires de deux mobiles en rotation
15 n'ayant pas de relation d'engrènement l'un avec l'autre. Ces deux mobiles peuvent être coaxiaux ou situés l'un à côté de l'autre avec deux axes de rotation distincts. Selon deux variantes particulières, ces deux mobiles sont couplées à un même élément de couplage ou respectivement à deux éléments de couplage du résonateur. Les deux mobiles en rotation peuvent
20 être chacun entraînés par une propre source d'énergie mécanique.
Toutefois, il est aussi possible que seul un premier mobile soit entraîné en rotation par un couple moteur alors que le second mobile est de fait entraîné en rotation par le résonateur excité par le premier mobile, c'est-à- dire entraîné au travers du résonateur qui lui transmet de l'énergie reçue.
25 L'homme du métier comprend ainsi que plusieurs réalisations peuvent être envisagées sur la base du concept du cinquième ou sixième mode de réalisation.
A la Figure 21 est représenté un septième mode de réalisation d'un dispositif régulateur 270 selon l'invention. La structure magnétique 4B est 30 semblable à celle décrite à la Figure 5. Elle comprend deux pistes 1 1 A et 13A qui sont concentriques. Le résonateur 272 est du type balancier-spiral avec un balancier rigide 274 associé à un ressort-spiral 276. Le balancier peut prendre diverses formes, notamment circulaire comme dans un mouvement horloger classique. Le balancier pivote autour d'un axe 278 et il comprend deux organes de couplage magnétique 280 et 282 selon l'invention qui sont décalés angulairement relativement à l'axe de rotation 20 de la structure magnétique 4B. Ces deux organes sont formés par deux aimants. Le décalage angulaire des deux aimants et leur positionnement relativement à la structure 4B sont prévus pour que ces deux aimants définissent un même cercle de position zéro 44 et qu'ils présentent dans leur position de repos un décalage angulaire θ0 égal à un nombre entier de période angulaire ΘΡ augmenté d'une demi-période. Ainsi ces deux aimants présentent un déphasage de π. Le cercle 44 correspond sensiblement au cercle d'interface (limite commune) des deux pistes magnétiques 1 1 A et 13A. De préférence, l'axe de rotation 278 du balancier est positionné à l'intersection des deux tangentes au cercle de position zéro 44 respectivement aux deux points d'intersection de ce cercle avec les deux axes d'oscillation respectifs des deux aimants du résonateur. On notera qu'il est préférable que le balancier soit équilibré, plus précisément que son centre de masse se trouve sur l'axe du balancier. L'homme du métier saura facilement configurer des balanciers de diverses formes présentant cette caractéristique importante. On comprend donc que les diverses variantes représentées aux figures sont schématiques et la problématique liée à l'inertie du résonateur n'est pas traitée concrètement sur ces figures. De plus, des agencements garantissant une résultante nulle des forces magnétiques agissant radialement et axialement sur l'axe du balancier sont préférés. On notera que, dans une variante, il est prévu un balancier à lames flexibles définissant un axe de rotation fictif, c'est-à-dire sans pivotement, en lieu et place du balancier-spiral. Lors du passage dans la zone centrale d'impulsions localisée autour du cercle d'interface 44, chacun des aimants 280 et 282 reçoit une impulsion dans chaque alternance de chaque période d'oscillation. On a donc ici une double impulsion. Dans une variante avec deux structures magnétiques 4B agencées de manière coaxiale des deux côtés des aimants 280 et 282, on obtient quatre impulsions simultanées à la fin de la première alternance et de la deuxième alternance dans chaque période d'oscillation. Un tel système présente un fort couplage entre le résonateur et les structures magnétiques entraînées en rotation par un couple moteur dans une plage utile, cette dernière pouvant ainsi être relativement étendue.
La Figure 22 est une alternative au dispositif de la Figure 21 , le dispositif de la Figure 22 étant basé sur le deuxième mode de réalisation principal alors que le dispositif de la Figure 21 est basé sur le premier mode de réalisation principal. Cette alternative concerne un dispositif régulateur 290 avec deux pistes magnétiques concentriques 86A et 186 de faible dimension radiale formant la structure magnétique 182, laquelle est semblable à celle déjà décrite à la Figure 15 (la seule différence est la forme arquée des aimants 1 03 et 188 à la Figure 22). Ce dispositif régulateur comprend en outre un résonateur 292 du type balancier-spiral décrit précédemment. Le résonateur a donc un spiral 276 ou un autre élément élastique approprié et un balancier 274A ayant deux bras dont les deux extrémités libres respectives portent respectivement deux éléments de couplage 294 et 296 formés par deux aimants agencés en répulsion des aimants des pistes magnétiques. Chaque élément de couplage est formé par une zone aimantée similaire à l'élément 190 de la Figure 15. Le fonctionnement de l'oscillateur 290 est donc semblable à celui de cette Figure 1 5 pour chacune des deux zones aimantées 294 et 296. Ces deux zones aimantées sont décalées d'un angle θ0 = θΡ-(2Ν+1 ) /2, N étant un nombre entier. Lorsqu'une première plage aimantée du résonateur 292 est couplée à une première piste magnétique, la deuxième plage aimantée est alors couplée à la deuxième piste magnétique. On double ainsi le couplage magnétique entre le résonateur et la structure magnétique relativement à la réalisation de la Figure 15. Diverses remarques et variantes mentionnées pour la Figure 21 s'appliquent également ici.
A la Figure 23 est représenté schématiquement un huitième mode de réalisation. Le dispositif régulateur 300 comprend une structure magnétique 82A similaire à celle décrite aux Figures 12A et 13 et un résonateur 302 formé par un diapason à deux branches 308 et 309 (représenté schématiquement) qui présentent à leur deux extrémités libres deux plaquettes magnétiques 304A et 304B identiques. Chaque plaquette magnétique est formées de deux plages magnétiques 1 56 et 158 et de deux parties complémentaires non magnétiques 305 et 306. Les plages magnétiques 1 56 et 158 sont agencées de manière identique aux deux parties d'extrémité actives qui sont décrites à la Figure 13. Le fonctionnement magnétique est ici équivalent à celui décrit à l'aide des Figures 9 à 1 1 A et 13, et ne sera donc pas à nouveau exposé ici. On remarquera que le couplage magnétique peut être prévu en répulsion (voir Figures 9 et 10) ou en attraction (voir Figures 1 1 et 1 1 A). La piste magnétique a un nombre pair d'aimants et donc de périodes angulaires de sorte que les deux plaquettes 304A, 304B oscillent avantageusement en sens opposé. Dans une autre variante avec un diapason parfaitement symétrique (en faisant subir une symétrie axiale à l'une des deux plaquettes selon un axe de symétrie sensiblement tangent au cercle médian 1 20), il faut prévoir un nombre impair d'aimants le long de la piste magnétique 86A. Ainsi, le résonateur est formé par un diapason dont deux extrémités libres de sa structure résonnante portent respectivement les premier et deuxième éléments de couplage magnétique.
A la Figure 24 est représenté un neuvième mode de réalisation de l'invention. Le dispositif régulateur 310 se distingue essentiellement des modes de réalisation précédents par trois caractéristiques particulières. Premièrement, il comprend deux résonateurs 312 et 314 indépendants, c'est-à-dire n'ayant pas un mode de résonance commun. Toutefois, ces deux résonateurs sont identiques. Deuxièmement, la structure magnétique 316 est prévue fixe sur un support ou une platine 318 d'un mouvement horloger, alors que les deux résonateurs 312 et 314 sont entraînés en rotation à la vitesse angulaire ω par un couple moteur fourni à un rotor 320 qui comprend deux bras rigides 322 et 323 aux extrémités libres respectives desquelles sont agencés respectivement les deux résonateurs. Ces deux résonateurs comprennent chacun une lame élastique à l'extrémité libre de laquelle est agencé un aimant allongé 325, 326. Ces aimants sont agencés selon l'invention tangentiellement à un cercle d'interface 44 entre les deux pistes magnétiques 328 et 330 lorsque les résonateurs respectifs sont dans leur position de repos, de sorte que ce cercle d'interface correspond à un cercle de position zéro pour les deux parties d'extrémité actives définies par les aimants 325 et 326. Chaque piste magnétique comprend des premières zones 332 et des deuxièmes zones 334 ayant des propriétés déjà décrites dans l'exposé du premier mode de réalisation principal. Chacun des deux aimants définit avec les deux pistes magnétiques un oscillateur. On remarquera que l'inversion de l'entraînement au niveau du système 'résonateur - piste magnétique' avec un couple moteur appliqué au résonateur pour l'entraîner en rotation autour d'un axe de rotation 20A confondu avec l'axe central de la structure magnétique ne change rien à l'interaction magnétique entre le résonateur et la structure magnétique qui a été exposée précédemment, de sorte que cette inversion peut être implémentée à titre de variante dans les autres modes de réalisation.
La troisième caractéristique particulière de ce mode de réalisation vient du fait que, dans un mode de réalisation correspondant au premier mode de réalisation principal, l'oscillation des éléments de couplage n'est pas radiale relativement à l'axe de rotation 20A du rotor 320, à savoir que l'axe d'oscillation intercepte le cercle de position zéro 44 de manière non perpendiculaire. Le degré de liberté de l'élément de couplage de chaque résonateur se trouve sensiblement sur un cercle dont le rayon est sensiblement égal à la longueur L de la lame élastique et centré au point d'ancrage de cette lame. De manière à obtenir, selon une variante préférée de l'invention, un gradient de l'énergie potentielle magnétique sensiblement nul selon le degré de liberté de chaque résonateur (les deux résonateurs présentant une symétrie axiale d'axe géométrique 20A) dans les zones utiles d'accumulation d'énergie potentielle magnétique, il est prévu que les lignes de pénétration 336 des deuxièmes zones 334 de chacune des deux pistes 328 et 330 suivent des arcs de cercle selon l'axe d'oscillation de chacun des éléments de couplage lorsque la ligne de pénétration considérée et un axe d'oscillation sont superposés. Cette troisième caractéristique particulière correspond par analogie à la situation décrite aux Figures 12 et 1 2A dans le cadre du deuxième mode de réalisation principal.
En référence aux Figures 25A à 25D, on décrira ci-après un dixième mode de réalisation, lequel est basé sur la réalisation de la Figure 22 pour ce qui concerne le couplage magnétique entre les éléments de couplage du résonateur 346 et une piste magnétique annulaire 344 d'un mobile d'échappement 342. Dans ce mode de réalisation que l'on peut nommer 'échappement à cylindre magnétique', le dispositif régulateur 340 se distingue par le fait que le résonateur comprend un aimant annulaire tronqué 352 relié rigidement à un balancier 348 qui est associé à un spiral 350. L'aimant annulaire tronqué définit la paroi d'une section de tube cylindrique ouverte latéralement. Cet aimant annulaire tronqué est situé dans un premier plan général parallèle à un deuxième plan général définit par la piste magnétique annulaire, de sorte que cet aimant annulaire passe au-dessus du mobile d'échappement pour être couplé magnétiquement en répulsion, et donc sans contact, à la piste annulaire 344 entraînée en rotation par un couple moteur. On remarquera que dans une variante aucun balancier autre que la section de tube cylindrique avec ses moyens de pivotement n'est prévu. L'aimant annulaire tronqué est agencé pour tourner autour de l'axe C. Un arbre peut être prévu dans cette variante, cet arbre étant relié à l'aimant annulaire par exemple par un plateau supportant cet aimant et monté fixement sur l'arbre. Le plateau est prévu de l'autre côté du mobile d'échappement relativement à cet aimant annulaire.
Selon le concept exposé notamment à l'aide des Figures 9 et 10, l'aimant annulaire 352 forme deux parties d'extrémité active de deux éléments de couplage, ces deux extrémités étant dans la variante représentée formées par un seul et même aimant annulaire tronqué. En effet, dans une variante limitant les amplitudes d'oscillation, on peut prévoir deux aimants arqués de même rayon et reliés par une partie de fixation non magnétique. De plus, l'aimant annulaire tronqué définit dans son plan général une première ligne de pénétration 354, correspondant à sa paroi extérieure et une première ligne de sortie 356 à une première extrémité de cet aimant annulaire dans son plan général. La deuxième extrémité définit une deuxième ligne de sortie 357 alors qu'une deuxième ligne de pénétration 355 est définie par la paroi intérieure de cet aimant annulaire. Dans ce mode de couplage en répulsion, comme exposé précédemment, l'aimant annulaire correspond en projection orthogonale à une zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique. On remarquera que les lignes de pénétration sont orientées selon le degré de liberté du résonateur puisqu'elles sont circulaires et centrées sur l'axe d'oscillation C. Elles définissent des chemins selon ce degré de liberté de sorte que, pour une position angulaire donnée de la piste magnétique 344, l'énergie potentielle magnétique d'un aimant 343 partiellement superposé à l'aimant annulaire 352 ne varie pas lorsque cet aimant oscille dans une première alternance de la période d'oscillation du balancier-spiral (Figures 25A et 25C) avant d'atteindre la ligne de sortie (Figures 25B et 25D) où une impulsion P est fournie au balancier via l'aimant annulaire.
L'aimant 352 définit dans son plan général une surface annulaire tronquée. Dans la variante proposée ici, l'ouverture ΘΑ de cette surface annulaire tronquée, définie comme l'angle à l'axe de rotation 20 depuis le milieu des deux lignes de sortie, est sensiblement égale à 150% de la période angulaire de la piste magnétique, soit θΑ = 3-θΡ / 2. Dans une première alternance d'oscillation du balancier 348, un premier aimant 343 de la piste magnétique pénètre sous l'aimant annulaire par la ligne de pénétration extérieure 354. Dans la plage utile du couple moteur, grâce à l'agencement d'une butée magnétique 345 à la suite de chaque aimant 343 (interaction significativement plus forte avec l'aimant annulaire pour cette butée magnétique), le premier aimant reste finalement dans une certaine position de pénétration maximale ou position de superposition finale. Dans cette position de superposition finale, le balancier peut tourner librement sensiblement durant toute la première alternance (Figure 25A) jusqu'à ce qu'il arrive sensiblement à sa position de repos autour de laquelle il reçoit une première impulsion P (Figure 25B). Le balancier continue sa rotation à vitesse sensiblement maximale et un deuxième aimant précédent le premier aimant, relativement au sens de rotation du mobile d'entraînement, pénètre après une certaine rotation du mobile d'échappement sous l'aimant annulaire par la ligne de pénétration intérieure 355. Ce deuxième aimant reste également dans une position de pénétration maximale correspondant à une certaine superposition partielle avec l'aimant annulaire durant la majeure partie de la deuxième alternance (Figure 25C) avant de sortir par la ligne de sortie 357 autour de la position de repos du résonateur (Figure 25D) en fournissant une deuxième impulsion P au balancier-spiral. On remarquera que, selon le positionnement de la butée magnétique 345 relativement à l'aimant 343 et du couple moteur, l'aimant 343 peut être totalement superposé à l'aimant annulaire dans sa position de pénétration maximale. L'aimant annulaire forme la partie d'extrémité active commune au couplage de la piste magnétique au résonateur dans les deux alternances de chaque période d'oscillation. On remarquera que dans sa position de repos (Figures 25B et 25D), les lignes de sortie définies par cette partie d'extrémité active commune présentent chacune une orientation selon la présente invention, car ces lignes de sortie sont sensiblement tangentielles au cercle géométrique médian 120.
On remarquera donc que ce mode de réalisation, dans son mode de fonctionnement principal, est caractérisé par une avance saccadée du mobile d'échappement avec une grande amplitude d'oscillation. En effet, l'anneau annulaire tronqué forme une barrière magnétique pour les butées magnétiques de la piste magnétique, permettant d'arrêter momentanément le mobile d'échappement, lequel avance alors par pas (deux pas pour une rotation d'une période angulaire). Dans un mode de fonctionnement spécifique, on peut toutefois obtenir une avance quasi continue ou continue. Dans ce dernier cas, les butées magnétiques ne sont plus nécessaires. On notera qu'une telle avance quasi continue ou continue est prévue principalement dans les autres modes de réalisation. Cependant, certains modes de réalisation, selon le dimensionnement du résonateur et de la structure magnétique, peuvent aussi fonctionner dans un mode saccadé.
A la Figure 26 est montrée une variante particulière du dixième mode de réalisation (représentée dans un mode de fonctionnement continu du mobile d'échappement). Le dispositif régulateur 360 du type 'échappement à cylindre magnétique' se distingue de la variante précédente essentiellement par le fait qu'il est prévu qu'un même aimant 343A qui est premièrement couplé magnétiquement à l'aimant annulaire 352A du résonateur dans une première alternance d'une période d'oscillation, en pénétrant sous cet aimant annulaire par la ligne de pénétration extérieure 354 (sensiblement même rayon RE que dans la variante précédente) et sortant par la ligne de sortie 356A en fournissant une première impulsion, est ensuite directement couplé magnétiquement à l'aimant annulaire dans la deuxième alternance de cette période d'oscillation en pénétrant sous cet aimant annulaire par la ligne de pénétration intérieure 355A avant de sortir finalement par la ligne de sortie 357A en fournissant une deuxième impulsion au balancier-spiral (non représenté à la Figure 26). Une telle configuration permet, pour un diamètre extérieur donné de l'aimant annulaire du résonateur, d'augmenter considérablement l'épaisseur ET de la paroi de ce tube cylindrique et donc la longueur L4 des lignes de sortie, ainsi que la dimension longitudinale L3 (dimension angulaire ou tangentielle) des aimants 343A de la piste magnétique. Ceci permet d'augmenter l'accumulation d'énergie potentielle magnétique dans l'oscillateur puisque, pour une première dimension W3 donnée, la deuxième dimension L3 de ces aimants peut être agrandie, ce qui augmente ainsi le rapport entre ces deux dimensions. L'ouverture de l'aimant annulaire 352A, définie précédemment, est inférieure à une période angulaire de la piste magnétique 342A.
Dans une réalisation particulière de cette variante, l'aimant annulaire est monté sur ou suspendu à une structure comprenant deux lames flexibles croisées définissant un axe géométrique d'oscillation C pour l'aimant annulaire. Cette structure élastiquement déformable est agencée de l'autre côté de cet aimant annulaire relativement à la structure magnétique du mobile d'échappement. Ainsi, aucun axe matériel n'est nécessaire au niveau de l'aimant annulaire et du mobile d'échappement.
Dans une variante particulière incorporant la variante représentée, le diamètre ( 2- R| ) du contour intérieur de l'aimant annulaire tronqué est inférieur ou sensiblement égal à la deuxième dimension L3 des deuxièmes zones définies par les aimants de la piste magnétique. La différence entre les rayons des première et deuxième lignes de pénétration circulaires 354 et 355A, correspondant environ à la longueur L4 des première et deuxième lignes de sortie, est sensiblement égale à la deuxième dimension L3 ou compris entre quatre-vingt et cent vingt pourcents (80% à 1 20%) de cette deuxième dimension.
A la Figure 27 est représenté un onzième mode de réalisation. Le dispositif régulateur 370 est particulier par deux caractéristiques principales. Premièrement, il comprend un mobile d'échappement magnétique 372 formé par un disque 374 avec une partie centrale non magnétique et un anneau périphérique 376 aimanté radialement de manière à définir deux pistes magnétiques latérales 378 et 380 formées chacune par des pôles magnétiques alternés 382 et 384, ces pôles magnétiques générant un flux magnétique correspondant à des axes d'aimantation radiaux de sens alternés. Ils définissent des première et deuxième zones de chaque piste magnétique. Les deuxièmes zones sont en répulsion magnétique avec les aimants 392 et 394 du résonateur alors que les premières zones sont en attraction magnétique avec ces aimants. La surface géométrique générale des deux pistes magnétiques est une surface cylindrique de sorte que les lignes de pénétration en face des deuxièmes zones pour les aimants du résonateur sont des segments de droites axiales. Les lignes de sortie suivent le cercle d'interface des deux pistes magnétiques, ce cercle d'interface étant de préférence confondu avec le cercle de position zéro 44A défini par la projection orthogonale dans la surface cylindrique du centre de masse de la partie d'extrémité active de chacun des aimants 394 et 396 dans leur position de repos. En d'autres termes, dans ce cas-ci, chacun des centres de masse est sur un axe radial du disque 374 interceptant le cercle d'interface des deux pistes magnétiques lorsque les premier et deuxième éléments de couplage sont dans leur position de repos.
Ensuite, le résonateur 386 est du type à torsion avec deux extrémités libres de sa structure résonnante portant respectivement les premier et deuxième éléments de couplage. Ce résonateur a une structure résonante en H avec deux barrettes longitudinales 387 et 388, chacune portant un aimant de couplage 392, 394. Ces deux barrettes longitudinales sont reliées par une barrette transversale 390 qui présente une capacité de déformation en torsion. En effet, il est prévu que les barrettes longitudinales oscillent avec un déphasage de 1 80° de sorte que la barrette transversale se déforme élastiquement en torsion autour de son axe longitudinale. A cet effet, le nombre de périodes angulaires des pistes magnétiques, donnés par le nombre de paires de pôles magnétiques inversés, est impair et, comme dans les autres modes de réalisation avec deux pistes magnétiques, ces deux pistes magnétiques sont décalées angulairement d'une demi-période angulaire, c'est-à-dire déphasée de 180°.
Deux parties de fixation 395 et 396 du résonateur sont reliées au milieu de la barrette transversale par deux ponts 398 relativement étroits, car la matière ne subit pas dans cette zone médiane de rotation autour de l'axe longitudinal de la barrette transversale lors des mouvements d'oscillation sensiblement axiaux, dans des sens opposés, des deux barrettes longitudinales. Les premières et deuxièmes zones 382 et 384 des deux pistes magnétiques 378 et 380 de la structure magnétique tournante et les deux éléments de couplage magnétique 392 et 394 du résonateur sont dimensionnés et agencés selon les critères de l'invention.

Claims

REV E N D ICATI O N S
1 . Dispositif régulateur (36,56,200,240,270,310,370) de la vitesse angulaire relative (ω) entre une structure magnétique (4,4A, 202, 244,246, 4B, 316,372) et un résonateur (38,38A,210,242,312,314,386) couplés magnétiquement de manière à définir ensemble un oscillateur formant ce dispositif régulateur, la structure magnétique comprenant au moins une piste magnétique annulaire (1 1 , 13, 1 1 A,1 3A,204, 1 1 A1 , 328,330, 378, 380) centrée sur un axe de rotation (20,20A) de cette structure magnétique ou du résonateur, la structure magnétique et le résonateur étant agencés pour subir une rotation l'un relativement à l'autre autour dudit axe de rotation lorsqu'un couple moteur est appliqué à la structure magnétique ou au résonateur ; le résonateur comprenant au moins un élément de couplage magnétique à ladite piste magnétique annulaire, cet élément de couplage présentant une partie d'extrémité active (46,46A,46B,262,266, 280,282,325,326) formée d'un premier matériau magnétique et située du côté de ladite piste magnétique annulaire ; cette piste magnétique annulaire étant formée au moins partiellement d'un deuxième matériau magnétique agencé de sorte que l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur varie angulairement de manière périodique le long de la piste magnétique annulaire, définissant ainsi une période angulaire (ΘΡ) de cette piste magnétique annulaire, et qu'il définisse magnétiquement des premières zones (40,42,40A,42A,382) et des deuxièmes zones (1 0, 12, 10A, 12A,206, 334,384) angulairement alternées avec une première zone et une deuxième zone adjacente dans chaque période angulaire ; chaque deuxième zone engendrant, relativement à une première zone adjacente, une force de répulsion supérieure ou une force d'attraction inférieure pour une même zone quelconque de ladite partie d'extrémité active lorsque cette même zone quelconque est superposée, en projection orthogonale à une surface géométrique générale dans laquelle s'étend la piste magnétique annulaire, à cette deuxième zone, respectivement à cette première zone adjacente ; ledit élément de couplage magnétique étant couplé magnétiquement à ladite piste magnétique annulaire de manière qu'une oscillation selon un degré de liberté d'un mode de résonnance du résonateur est entretenue dans une plage utile du couple moteur appliqué à la structure magnétique ou au résonateur et qu'une période de cette oscillation intervienne lors de ladite rotation relative dans chaque période angulaire de ladite piste magnétique annulaire, la fréquence de ladite oscillation déterminant ainsi ladite vitesse angulaire relative, ledit degré de liberté définissant un axe d'oscillation (48) de ladite partie d'extrémité active passant par son centre de masse; ledit résonateur étant agencé relativement à ladite structure magnétique de manière que ladite partie d'extrémité active est au moins en majeure partie superposée en projection orthogonale à cette piste magnétique annulaire durant sensiblement une première alternance dans chaque période de ladite oscillation, et de manière que le trajet de l'élément de couplage magnétique lors de cette première alternance est sensiblement parallèle à ladite surface géométrique générale, la piste magnétique annulaire présentant dans cette surface géométrique générale une dimension selon la projection orthogonale dudit axe d'oscillation qui est supérieure à la dimension de ladite partie d'extrémité active selon cet axe d'oscillation;
le dispositif régulateur étant caractérisé en ce que chacune desdites deuxièmes zones présente en projection orthogonale un contour général avec une première portion, définissant une ligne de pénétration (10a, 12a, 214,336) au-dessus de cette deuxième zone pour ladite partie d'extrémité active de l'élément de couplage magnétique lors de ladite oscillation, et une deuxième portion définissant une ligne de sortie (10b,12b,216) de dessus cette deuxième zone pour cette partie d'extrémité active lors de cette oscillation, cette ligne de sortie étant orientée sensiblement selon une direction angulaire parallèle à un cercle de position zéro (44, 44A) qui est centré sur ledit axe de rotation et qui passe par la projection orthogonale du centre de masse de ladite partie d'extrémité active dans sa position de repos ; en ce que la structure magnétique définit en outre pour la partie d'extrémité active au moins une zone de sortie qui s'étend dans ladite surface géométrique générale, cette au moins une zone de sortie recevant en projection orthogonale au moins la majeure partie de ladite partie d'extrémité active lorsqu'elle sort, lors de ladite oscillation, successivement de la piste magnétique annulaire par les lignes de sortie respectives des deuxièmes zones, cette au moins une zone de sortie engendrant, relativement auxdites deuxièmes zones, une force de répulsion inférieure ou une force d'attraction supérieure pour une même zone quelconque de ladite partie d'extrémité active lorsque cette même zone quelconque est superposée en projection orthogonale à cette au moins une zone de sortie, respectivement à ces deuxièmes zones ; en ce que la partie d'extrémité active dudit élément de couplage dans sa position de repos a, en projection orthogonale dans ladite surface géométrique générale, une première dimension (W2), selon un premier axe perpendiculaire audit cercle de position zéro et passant par la projection orthogonale du centre de masse de cette partie d'extrémité active, et une deuxième dimension (L2), selon un deuxième axe défini par ledit cercle de position zéro, qui est supérieure à cette première dimension ; et en ce que ladite ligne de sortie de chacune des deuxièmes zones a une longueur (L1 ), le long de ladite au moins une zone de sortie et selon ledit deuxième axe, qui est supérieure à la première dimension (W2) de la partie d'extrémité active.
2. Dispositif régulateur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite ligne de sortie de chaque deuxième zone est sensiblement confondue avec ledit cercle de position zéro.
3. Dispositif régulateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans ladite plage utile du couple moteur, ladite piste magnétique annulaire, ladite au moins une zone de sortie et ledit élément de couplage magnétique définissent dans chaque période angulaire, en fonction de la position relative de cette piste magnétique annulaire et de ladite partie d'extrémité active, un secteur d'accumulation (70,72) dans lequel ledit oscillateur accumule essentiellement de l'énergie potentielle magnétique et un secteur d'impulsion (76), adjacent à ce secteur d'accumulation, dans 5 lequel l'élément de couplage magnétique reçoit essentiellement une impulsion, les secteurs d'impulsion étant situés dans une zone centrale d'impulsions comprenant les positions relatives correspondant audit cercle de position zéro.
4. Dispositif régulateur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé i o en ce que ledit cercle de position zéro et ledit axe d'oscillation sont sensiblement orthogonaux à leur point d'intersection.
5. Dispositif régulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième dimension (L2) de ladite partie d'extrémité active est au moins deux fois plus grande que sa
15 première dimension (W2) et ladite longueur (L1 ) de la ligne de sortie est au moins deux fois plus grande que cette première dimension.
6. Dispositif régulateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la deuxième dimension (L2) de ladite partie d'extrémité active est au moins quatre fois plus grande que sa première
20 dimension (W2) et ladite longueur (L1 ) de la ligne de sortie est au moins quatre fois plus grande que cette première dimension.
7. Dispositif régulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, en projection orthogonale dans ladite surface géométrique générale, ladite ligne de pénétration de chaque
25 deuxième zone est sensiblement orientée selon ledit axe d'oscillation lorsque cette ligne de pénétration est alignée avec le centre de masse de ladite partie d'extrémité active.
8. Dispositif régulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ligne de sortie desdites deuxièmes
30 zones le long de ladite au moins une zone de sortie et ladite partie d'extrémité active s'étendent angulairement relativement audit axe de rotation sur sensiblement la moitié d'une période angulaire (ΘΡ).
9. Dispositif régulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dimension (W1 ) de chacune desdites 5 deuxièmes zones, selon un axe perpendiculaire audit cercle de position zéro à un point milieu de ladite ligne de sortie, est au moins trois fois plus grande que la première dimension (W2) de ladite partie d'extrémité active.
10. Dispositif régulateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la dimension (W1 ) de chacune desdites i o deuxièmes zones, selon un axe perpendiculaire audit cercle de position zéro à un point milieu de ladite ligne de sortie, est au moins six fois plus grande que la première dimension (W2) de ladite partie d'extrémité active.
1 1 . Dispositif régulateur (80,126, 170,1 80,220,290,300,340,360) de la vitesse angulaire relative (ω) entre une structure magnétique
15 (82,1 82,342) et un résonateur (84, 174,184,230,292,302,346) couplés magnétiquement de manière à définir ensemble un oscillateur formant ce dispositif régulateur, la structure magnétique comprenant au moins une piste magnétique annulaire (86, 86A,186,344) centrée sur un axe de rotation (20) de cette structure magnétique ou du résonateur, la structure
20 magnétique et le résonateur étant agencés pour subir une rotation l'un relativement à l'autre autour dudit axe de rotation lorsqu'un couple moteur est appliqué à la structure magnétique ou au résonateur ; le résonateur comprenant au moins un élément de couplage magnétique à ladite piste magnétique annulaire, cet élément de couplage magnétique présentant une
25 partie d'extrémité active (92,94, 128, 130,144, 144A156,158, 92A,94A, 190A, 234,294,296, 156,1 58,352) formée d'un premier matériau magnétique et située du côté de ladite piste magnétique annulaire; cette piste magnétique annulaire étant formée au moins partiellement d'un deuxième matériau magnétique agencé de sorte que l'énergie potentielle magnétique de
30 l'oscillateur varie angulairement de manière périodique le long de la piste magnétique annulaire, définissant ainsi une période angulaire (ΘΡ) de cette piste magnétique annulaire; ledit élément de couplage magnétique étant couplé magnétiquement à la piste magnétique annulaire de manière qu'une oscillation selon un degré de liberté d'un mode de résonnance du résonateur est entretenue dans une plage utile du couple moteur appliqué à la structure magnétique ou au résonateur et qu'une période de cette oscillation intervienne lors de ladite rotation relative dans chaque période angulaire de la piste magnétique annulaire, la fréquence de ladite oscillation déterminant ainsi ladite vitesse angulaire relative, ledit degré de liberté définissant un axe d'oscillation (94,96, 100,150, 154) de ladite partie d'extrémité active passant par son centre de masse;
le dispositif régulateur étant caractérisé en ce que ledit deuxième matériau magnétique est agencé le long de la piste magnétique annulaire de sorte qu'il définisse magnétiquement des premières zones (104, 104A et des deuxièmes zones (102,106,103, 106A,343) angulairement alternées avec une première zone et une deuxième zone adjacente dans chaque période angulaire ; en ce que, lors de ladite oscillation dans ladite plage utile du couple moteur, ladite partie d'extrémité active dudit élément de couplage magnétique définit magnétiquement, en projection orthogonale dans une surface géométrique générale dans laquelle s'étend globalement cette partie d'extrémité active et comprenant ledit axe d'oscillation, :
- une zone d'entrée successivement pour lesdites deuxièmes zones en projection orthogonale à la surface géométrique générale,
- une zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique dans l'oscillateur, laquelle est angulairement adjacente à la zone d'entrée et dans laquelle pénètre en projection orthogonale au moins partiellement chaque deuxième zone depuis cette zone d'entrée, et
- une zone de sortie adjacente à la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique, cette zone de sortie recevant en projection orthogonale au moins la majeure partie de chaque deuxième zone sortant de cette zone d'accumulation ou d'une deuxième zone suivante; chaque deuxième zone engendrant par unité de longueur angulaire, relativement à une première zone, une force de répulsion supérieure pour ladite zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique ou une force d'attraction supérieure pour ladite zone d'entrée et ladite zone de sortie; ladite zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique engendrant, relativement à ladite zone d'entrée et ladite zone de sortie, une force de répulsion supérieure ou une force d'attraction inférieure pour une même zone quelconque de chaque deuxième zone lorsque cette même zone quelconque est superposée à cette zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique, respectivement à la zone d'entrée ou à la zone de sortie ; en ce que ladite piste magnétique annulaire présente, en projection orthogonale dans ladite surface géométrique générale, une dimension selon ledit axe d'oscillation qui est inférieure à la dimension selon cet axe d'oscillation de ladite partie d'extrémité active ; en ce que le résonateur est agencé relativement à la structure magnétique de manière que la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique est traversée en projection orthogonale par un cercle géométrique médian (120,1 21 ), passant par le milieu de la piste magnétique annulaire, durant sensiblement une alternance donnée dans chaque période de ladite oscillation ; en ce que ladite zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique présente un contour général avec une première portion, définissant une ligne de pénétration (126,128, 138,139,145,145A,164, 166,196,354,355) sous cette zone d'accumulation successivement pour chacune desdites deuxièmes zones lors de ladite oscillation, et une deuxième portion définissant une ligne de sortie (127,129,140, 141 , 146, 146A,160, 162,1 27A,129A,197,198, 356,357) de dessous cette zone d'accumulation pour cette deuxième zone ou une deuxième zone suivante lors de cette oscillation, la ligne de sortie étant orientée, lorsque ledit élément de couplage magnétique est dans sa position de repos, sensiblement selon une direction angulaire parallèle à la projection orthogonale dudit cercle géométrique médian ; en ce que chacune desdites deuxièmes zones a en projection orthogonale, lorsque le centre de cette deuxième zone est superposé audit axe d'oscillation, une première dimension (W3), selon un premier axe perpendiculaire à la projection orthogonale du cercle géométrique médian et passant par le point d'intersection de cette projection orthogonale du cercle géométrique médian avec l'axe d'oscillation, et une deuxième dimension (L3), selon un deuxième axe perpendiculaire au premier axe et passant par ledit point d'intersection, qui est supérieure à la première dimension ; et en ce que, lorsque l'élément de couplage magnétique est dans sa position de repos, ladite ligne de sortie a une longueur (L4), le long de ladite zone de sortie et selon ledit deuxième axe, qui est supérieure à la première dimension (W3) des deuxièmes zones.
12. Dispositif régulateur selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que ladite ligne de sortie de ladite zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique est sensiblement confondue avec ladite projection orthogonale dudit cercle géométrique médian lorsque ledit élément de couplage est dans sa position de repos.
13. Dispositif régulateur selon la revendication 1 1 ou 1 2, caractérisé en ce que, dans ladite plage utile du couple moteur, ladite piste magnétique annulaire et ledit élément de couplage magnétique définissent dans chaque période angulaire, en fonction de la position relative de cette piste magnétique annulaire et de ladite partie d'extrémité active, un secteur d'accumulation (70A,72A) dans lequel ledit oscillateur accumule essentiellement de l'énergie potentielle magnétique et un secteur d'impulsion (76A,77A), adjacent à cette zone d'accumulation, dans lequel l'élément de couplage reçoit essentiellement une impulsion, les secteurs d'impulsion étant situés dans une zone centrale d'impulsions correspondant sensiblement à la piste magnétique annulaire.
14. Dispositif régulateur selon l'une quelconque des revendications 1 1 à 13, caractérisé en ce que ledit axe d'oscillation et ledit cercle géométrique médian sont, en projection orthogonale à ladite surface géométrique générale, sensiblement orthogonaux à leur point d'intersection.
15. Dispositif régulateur selon l'une quelconque des revendications 1 1 à 14, caractérisé en ce que la deuxième dimension (L3) de chaque deuxième zone est au moins deux fois plus grande que sa première dimension (W3), et ladite longueur (L4) de la ligne de sortie est au moins
5 deux fois plus grande que cette première dimension.
16. Dispositif régulateur selon l'une quelconque des revendications 1 1 à 14, caractérisé en ce que la deuxième dimension (L3) de chaque deuxième zone est au moins quatre fois plus grande que sa première dimension (W3), et ladite longueur (L4) de la ligne de sortie est au moins i o quatre fois plus grande que cette première dimension.
17. Dispositif régulateur selon l'une quelconque des revendications 1 1 à 16, caractérisé en ce que ladite ligne de pénétration dans ladite zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique est orientée selon une direction sensiblement parallèle audit axe d'oscillation.
15 18. Dispositif régulateur selon l'une quelconque des revendications
1 1 à 16, caractérisé en ce que ladite ligne de pénétration dans ladite zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique définit un chemin selon ledit degré de liberté.
19. Dispositif régulateur selon l'une quelconque des revendications 20 1 1 à 18, caractérisé en ce que la ligne de sortie de ladite zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique le long de ladite zone de sortie et chaque deuxième zone s'étendent angulairement sur sensiblement la moitié d'une période angulaire.
20. Dispositif régulateur selon l'une quelconque des revendications 25 1 1 à 19, caractérisé en ce que la dimension (W4) de ladite ligne de pénétration dans ladite zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique selon ledit axe d'oscillation est au moins cinq fois plus grande que la dimension (W3), en projection orthogonale dans ladite surface géométrique générale, de la piste magnétique annulaire le long de cet axe 30 d'oscillation.
21 . Dispositif régulateur selon l'une quelconque des revendications 1 1 à 19, caractérisé en ce que la dimension (W4) de ladite ligne de pénétration dans ladite zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique selon ledit axe d'oscillation est au moins huit fois plus grande que la dimension (W3), en projection orthogonale dans ladite surface géométrique générale, de la piste magnétique annulaire le long de cet axe d'oscillation.
22. Dispositif régulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite surface géométrique générale est une surface cylindrique ayant comme axe central ledit axe de rotation, ledit degré de liberté étant sensiblement orienté selon cet axe de rotation.
23. Dispositif régulateur (1 80) selon l'une quelconque des revendications précédentes et dans lequel ladite piste magnétique annulaire définit une première piste (86A), caractérisé en ce que ladite structure magnétique comprend en outre une deuxième piste magnétique annulaire (1 86) couplée également audit élément de couplage de manière similaire que cet élément de couplage est couplé à la première piste ; la deuxième piste étant formée au moins partiellement d'un matériau magnétique qui présente une variation le long de cette deuxième piste de sorte que l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur varie angulairement, avec ladite période angulaire et de manière similaire à la variation de la première piste, le long de cette deuxième piste, les première et deuxième pistes présentant un décalage angulaire égal à la moitié de ladite période angulaire.
24. Dispositif régulateur (220) selon l'une quelconque des revendications 1 à 22 et dans lequel ladite piste magnétique annulaire définit une première piste, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une deuxième piste magnétique annulaire formée au moins partiellement d'un matériau magnétique et couplée audit élément de couplage ou à un autre élément de couplage de manière similaire que ledit élément de couplage est couplé à la première piste ; la deuxième piste étant formée au moins partiellement d'un matériau magnétique qui présente une variation le long de celle-ci de sorte que l'énergie potentielle magnétique de l'oscillateur varie angulairement, de manière similaire à la variation pour la première piste, également le long de cette deuxième piste ; et en ce que les première et deuxième pistes sont respectivement solidaires de deux mobiles en rotation (222, 224) ayant des axes de rotation distincts.
25. Dispositif régulateur selon la revendication 24, caractérisé en ce que les deux mobiles présentent à leur périphérie respectivement deux dentures (226, 228) engrenant directement l'une avec l'autre.
26. Dispositif régulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit élément de couplage magnétique est un premier élément de couplage (92,156,294) caractérisé en ce qu'il comprend au moins un deuxième élément de couplage (94, 158,296) également couplé magnétiquement à ladite piste magnétique de manière similaire au premier élément de couplage.
27. Dispositif régulateur selon la revendication 26, caractérisé en ce que ledit résonateur est du type balancier-spiral ou balancier à lames flexibles, le balancier portant les premier et deuxième éléments de couplage.
28. Dispositif régulateur selon la revendication 26, caractérisé en ce que ledit résonateur est formé par un diapason dont deux extrémités libres de sa structure résonnante portent respectivement les premier et deuxième éléments de couplage magnétique.
29. Dispositif régulateur selon la revendication 26 dépendante de la revendication 22, caractérisé en ce que ledit résonateur est du type à torsion avec deux extrémités libres de sa structure résonnante portant respectivement les premier et deuxième éléments de couplage magnétique.
30. Dispositif régulateur (340,360) selon l'une quelconque des revendications 1 1 à 21 , caractérisé en ce que ladite partie d'extrémité active dudit élément de couplage est formée sensiblement par un aimant annulaire tronqué (352) et ayant un axe central confondu avec un axe de rotation du résonateur, ledit degré de liberté étant angulaire et ledit axe d'oscillation circulaire, cet aimant annulaire tronqué définissant dans ladite surface géométrique générale une surface annulaire tronquée correspondant à la zone d'accumulation d'énergie potentielle magnétique successivement dans les deux alternances de chaque période d'oscillation, cette surface annulaire tronquée présentant une première extrémité et une deuxième extrémité ainsi qu'un contour extérieur définissant ladite ligne de pénétration, laquelle est une première ligne de pénétration circulaire (354), et un contour intérieur définissant une deuxième ligne de pénétration circulaire (355); en ce que la première extrémité définit ladite ligne de sortie, laquelle est une première ligne de sortie (356), et la deuxième extrémité définit une deuxième ligne de sortie (357) ayant des caractéristiques similaires à la première ligne de sortie; et en ce que le contour extérieur est associé à la première ligne de sortie dans une première alternance des périodes d'oscillation du résonateur pour assurer successivement le couplage magnétique en répulsion avec lesdites deuxièmes zones de la piste magnétique et engendrer une première impulsion à la fin de chaque première alternance, alors que le contour intérieur est associé à la deuxième ligne de sortie pour assurer successivement le couplage magnétique en répulsion avec ces deuxièmes zones dans la deuxième alternance des périodes d'oscillation et engendrer une deuxième impulsion à la fin de chaque deuxième alternance.
31 . Dispositif régulateur (360) selon la revendication 30, caractérisé en ce que l'ouverture de ladite surface annulaire tronquée est inférieure à ladite période angulaire, et en ce que le diamètre du contour intérieur de cette surface annulaire tronquée est sensiblement égal à ladite deuxième dimension des deuxièmes zones ou inférieur à cette deuxième dimension.
32. Dispositif régulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits premier et deuxième matériaux magnétiques sont des matériaux aimantés en répulsion.
33. Mouvement horloger caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif régulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, ce dispositif régulateur définissant un résonateur et un échappement magnétique, et servant à régler la marche d'au moins un mécanisme de ce mouvement horloger.
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