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Patent Searching and Data


Title:
STEPPING MOTOR FOR QUARTZ WATCH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1982/003928
Kind Code:
A1
Abstract:
The rotor (6) of the stepping motor for a quartz watch is mounted on one single bearing, comprised by the ball bearing (3, 5, 8), wherein is engaged the medial portion of its shaft (1). On either side of this bearing, the shaft (1) carries a pinion (2) to drive the hands of the watch, and a permanent magnet (9), surrounded by the stator (13). The perfect centering of the latter with respect to the shaft of the rotor (6) is provided exclusively by engaging an opening (14) of the stator (13) on a flange (12) of the bearing of the rotor. Owing to this centering, the polar masses of the stator (13) are in a very accurate position with respect to the rotor (6), thereby generating at each pulse a relatively high optimum torque, on the rotor (6), for a minimum consumption.

Inventors:
MATHYS PIERRE (CH)
Application Number:
PCT/CH1982/000058
Publication Date:
November 11, 1982
Filing Date:
April 26, 1982
Export Citation:
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Assignee:
SONCEBOZ SA (CH)
MATHYS PIERRE (CH)
International Classes:
G04C3/14; G04C13/11; H02K21/18; H02K37/16; (IPC1-7): G04C13/11; H02K37/00
Foreign References:
US2421301A1947-05-27
EP0012460A11980-06-25
FR2430124A11980-01-25
FR2435150A11980-03-28
US4009406A1977-02-22
FR2242802A11975-03-28
FR2276724A11976-01-23
CH959372A
FR2401543A11979-03-23
FR2464516A21981-03-06
US3808491A1974-04-30
GB366943A1932-02-04
FR2220820A11974-10-04
GB1556537A1979-11-28
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Claims:
R E V E N D I C A T I O N S :
1. Moteur pas à pas pour montre à quartz, caractérisé en ce que le pivotement de son rotor (6) à l'intérieur du stator (13) est assuré par un seul roulement à billes (3, 5, 8) dont la bague (3) portant le chemin de roulement intérieur (4) des billes (5) est engagée à force sur une partie médiane de l'arbre (1) du rotor (6) et en ce que son stator est constitué par une plaque (13) présentant une ouverture médiane circulaire (14) , par laquelle il est engagé à frot¬ tement doux mais sans jeu sur une partie (12) de la bague (8) du dit roulement, portant le chemin de roulement extérieur (7) des billes (5) , afin d'assurer son centrage par rapport au rotor (6) .
2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une autre partie de la bague (8) portant le chemin extérieur (7) de roulement des billes (5) est engagée à force dans une forure (10) d'une pièce de bâti (11) du mouvement de la montre.
Description:
MOTEUR PAS A PAS POUR MONTRE A QUARTZ

Les montres à quartz qui comprennent un moteur pas à pas sont équipées d'un affichage analogique dont ce moteur est destiné à entraîner les aiguilles et éventuellement un anneau de quantième ainsi, parfois qu'un indicateur des jours de la semaine. Pour assurer la précision at- tendue d'une telle montre, il importe donc que son moteur avance exac¬ tement d'un pas à chaque impulsion qu'il reçoit du diviseur piloté par le quartz. Il doit vaincre en particulier les résistances qui lui sont oppo¬ sées périodiquement par les mécanismes accessoires (anneau de quantiè¬ me, indicateur des jours de la semaine) et ne pas se déplacer, par exem- pie à la suite de chocs, pendant les intervalles entre les impulsions. Les couples magnétiques qui le tiennent au repos et qui le font avancer doi¬ vent à cet effet être assez forts.

Par ailleurs, l'énergie électrique à disposition dans une telle montre, qui est fournie par une pile miniature, est réduite. Pour remplir fidèlement son rôle, le moteur de la montre doit par conséquent travailler avec le meilleur rendement possible. Pour cela, le pivotement du rotor du moteur doit être très libre afin d'éviter des pertes par frottement. En outre, la géométrie des pôles du rotor et du stator doit être très préci- se, car le moindre écart entraîne aussitôt une chute importante du couple du moteur.

Dans les moteurs connus de ce genre, c'est le mode de pivote¬ ment du balancier des montres mécaniques qui a été retenu pour le pivo- tement du rotor. Les extrémités de l'arbre de ce dernier sont ainsi enga¬ gées dans des paliers qui peuvent être des pierres percées et qui sont portés, l'un, par une pièce du bâti du mouvement de la montre, et l'au-

tre, par une autre pièce de ce bâti <FR - A 2 242 802 et 2 276 724 ainsi que CH - A - 9 593/72) .

Or, en raison des inévitables tolérances de fabrication des pièces de bâti qui portent les paliers du rotor du moteur pas à pas, surtout des organes de repérage par l'intermédiaire desquels elles sont fixées l'une sur l'autre, les deux paliers du rotor ne seront jamais alignés l'un sur l'autre de la même façon dans les différentes pièces d'une série de fabrication. Si les défauts d'alignement de ces paliers ont une influence négligeable sur les frottements des pivots du rotor dans leurs paliers, il n'en va pas. de même de leur influence sur la géométrie des pôles du ro¬ tor et du stator. Pour tirer le rendement optimum du moteur; il faut donc prévoir des moyens de correction des positions respectives de ces pôles et retoucher pratiquement chaque pièce d'une série de fabrication.

On connaît, il est vrai, des moteurs exempts de ce défaut d'ali- gnement, dans lesquels la partie médiane de l'arbre du rotor est engagée dans un palier lisse (US - A - 4 009 406 et FR - A - 2 435 150) . Les frottements qui en résultent et les dimensions de ces moteurs, les ren- dent inutilisables dans une montre à quartz.

J existe même des moteurs synchrones à courant alternatif mono¬ phasé dans lesquels le rotor, qui tourne autour du stator et tient lieu de volant, est pivoté dans le stator à l'aide d'un seul roulement à billes (US - A - 2 421 301) . Ce mode de pivotement n'a cependant pas été utilisé jusqu'à présent pour , le rotor du moteur, d'une montre à quartz, peut-ê¬ tre dans la crainte que les billes constitueraient une surcharge malvenue du moteur en raison de leur inertie.

L'idée d'améliorer le positionnement du stator par rapport au ro¬ tor, en évitant d'intercaler une pièce de bâti entre ces deux éléments, a aussi amené à utiliser un élément étroitement lié à l'un des paliers du rotor pour centrer le stator (FR - A - 2 242 802, FR - A - 2 276 724, CH - A - 9 593/72) . Dans le cas d'un rotor pivoté dans deux paliers, ^ cette solution souffre toutefois du défaut d'alignement de ces paliers dû aux tolérances de fabrication des pièces de bâti qui les portent. Par ail¬ leurs, le fait de centrer le stator sur le chaton d'un coussinet du rotor ou d'une saillie de la pièce de bâti formée autour de la forure de cette pièce destinée à recevoir un coussinet du rotor ne donne pas la garantie

que la surface sur laquelle le stator est centré soit elle-même centrée exactement sur l'axe de rotation du rotor.

La revendication 1 définit un ensemble d'éléments qu'on retrouve individuellement dans divers moteurs connus, mais qui, en combinaison, constituent un moteur fiable pour une montre à quartz et dont les pièces constitutives peuvent, de surcroît, être montées en série sans nécessiter des ajustages subséquents. Le palier unique du rotor met, en effet, le moteur à l'abri du défaut des moteurs dont le rotor est pivoté dans deux paliers tout, en permettant une construction moins haute. En outre, le centrage du stator sur le palier lui-même du rotor, rendu possible par le choix du type de palier, est manifestement plus précis que s'il est effec¬ tué sur un chaton ou une saillie recevant ce palier, car les billes sont calibrées rigoureusement et les faces du palier engagées respectivement sur l'arbre du rotor et dans le stator sont formées par tournage, de sorte que leur coaxialité est garantie.

La revendication 2 assure le montage du moteur sur le bâti du mouvement de la montre sans perturber les positions relatives du rotor et du stator du moteur.

Une forme d'exécution du moteur selon l'invention est représen¬ tée schématiquement et à simple titre d'exemple au dessin, dans lequel:

la Fig. 1 en est une vue en plan, et

la Fig. 2 une coupe diamétrale.

Le moteur représenté comprend un arbre 1, qui est venu de fa- brication en une pièce avec un pignon 2,. formé à l'une de ses extrémi¬ tés. Une bague 3 est chassée sur l'arbre 1. Elle porte le chemin de rou¬ lement intérieur 4 des billes 5 d'un roulement à billes, qui constitue le palier unique de l'arbre 1 et par conséquent du rotor 6 du moteur. Le chemin de roulement extérieur 7 des billes 5 est formé sur une bague 8 , qui constitue le corps fixe du palier du rotor 6. Une rondelle 9, faite en une matière à haut pouvoir de coercition magnétique, est enfin chassée sur l'extrémité de l'arbre 1 opposée au pignon 2. Cette rondelle 9 est aimantée diamétralement, ainsi que l'indique la ligne en traits mixtes de la Fig. 1.

Or-' I

La bague 8 est engagée à force dans une forure 10 de la platine 11 du mouvement de la montre. Elle porte, une collerette 12, qui s'étend au-dessus de la platine 11. Un barreau ferromagnétique 13 présente une ' ouverture 14 par laquelle il peut être engagé à frottement doux, mais sans jeu, sur la collerette 12. Ce barreau 13 constitue le stator du mo¬ teur. L'engagement décrit de l'ouverture 14 sur la collerette 12 a pour effet de centrer parfaitement le stator sur l'axe du rotor du moteur. Ce stator est maintenu axialement en place sur la platine 11 du mouvement de la montre par l'armature 15 d'une bobine 16, qui reçoit les impulsions de sortie du diviseur (non représenté) . Une seule vis de fixation 17 de l'armature 15 et du stator 13 sur la platine 11 a été représentée au des¬ sin, mais il est bien clair qu'une seconde vis identique pourrait être prévue à l'autre extrémité du barreau 13. La vis 17 est engagée dans un plot taraudé 18, monté dans la platine 11. Un trou 19, de plus grand diamètre que le plot 18, est percé dans le barreau 13, de manière à fournir un centrage grossier du stator par rapport à l'axe du rotor.

Deux évidements diamétralement opposés 20 sont formés dans le barreau 13, de sorte qu'en l'absence d'excitation de la bobine 16, le ro- tor 6 s'oriente de façon que son axe magnétique prenne la position re¬ présentée par la ligne en traits mixtes de la Fig. 1.

En supposant que le pôle sud de l'aimant permanent du rotor se trouve en bas dans la Fig. 1, la prochaine impulsion transmise à la bobi- ne 16 aura pour effet de produire une aimantation du barreau 13 telle qu'un pôle nord apparaîtra à gauche du rotor 6. Cette impulsion fera donc tourner le rotor 6 de 135° dans le sens des aiguilles de la montre. Dans l'intervalle entre cette impulsion et la suivante, de polarité inverse, le barreau 13 est désaimanté. Le rotor 6 tourne par conséquent encore de 45° dans le même sens, jusqu'à ce que son axe magnétique ait repris la potion représentée en traits mixtes de la Fig. 1, le pôle sud se trou¬ vant cette fois en haut.

Comme les masses polaires du stator du moteur sont bien déter- minées, qu'elles occupent une position précise et que l'entrefer entre le rotor et le stator a les dimensions exactes voulues, grâce au centrage du stator sur l'axe du rotor, assuré par la collerette 12 du palier lui-même du rotor, il est possible d'engendrer, à chaque impulsion du diviseur, un couple optimum, relativement élevé, sur le rotor. La Fig. 2 montre

aussi que l'encombrement du moteur en hauteur est minime.

Pour assurer l'entraînement du mécanisme d'affichage de la mon¬ tre, le pignon 2 est en prise avec un premier mobile 21 du train d'en- grenages actionnant ce mécanisme.