La présente invention a pour objet un moteur pas à pas, notamment pour montre électronique, comprenant un ro¬ tor à aimantation permanente présentant plusieurs paires de pôles avec des axes de magnétisation parallèles à l'axe de rotation et répartis autour de ce dernier, un stator pourvu d'une pièce polaire supérieure et d'une pièce polaire inférieure, chacune de ces pièces étant connectée magnétiquement à l'une des extrémités d'un noyau portant une bobine parcourue périodiquement par des im- pulsions de courant,- et chacune d'elles présentant des secteurs polaires qui s'étendent radialement en regard d'une face axiale du rotor.

On connaît déjà des moteurs de ce genre, notamment par le brevet FR 24 25 756. Ce moteur connu comporte des languettes réparties autour de l'axe du rotor et ce der¬ nier présente deux rangées concentriques d'axes de magné¬ tisation dont l'une comporte deux fois plus d'axes que les pièces statoriques ne comportent de languettes, tandis que l'autre comporte autant d'axes que les pièces statori- ques comportent de languettes. Dans ce moteur, les impul¬ sions sont toutes de même polarité et le rotor avance à chaque pas d'un angle correspondant au double de la dis¬ tance entre les axes de magnétisation.

On connaît également, par le brev et CH 613 359, des moteurs pas à pas dont le stator est formé par_deux .paires_

de pièces polaires qui s'étendent les unes au-dessus du rotor et les autres au-dessous. Les pièces polaires si¬ tuées face à face sur un même côté du rotor sont séparées par un entrefer diamétral et les deux entrefers sont orientés différemment. Dans un moteur de ce genre, les impulsions qui excitent la bobine sont de polarité alter- née et le rotor avance d'un angle égal à celui qui sépare deux axes de magnétisation lors de chaque impulsion.

On s'est aperçu qu'il était possible de simplifier la construction des moteurs pas à pas, notamment pour montre, tout en améliorant leur rendement et leur fiabilité en ayant recours à une disposition du rotor et des pièces polaires différente de celles qui étaient ^' déjà connues dans le cadre des constructions connues et rappelées ci- dessus.

Le but de la présente invention est de réaliser un moteur de ce genre comportant le perfectionnement visé. Dans ce but, selon un de ses aspects qui est jugé essen¬ tiel, le moteur pas à pas selon 1'invention est caracté- risé en ce que les impulsions sont de polarité alternée, le nombre des secteurs de chaque pièce polaire est égal à la moitié du nombre des axes de magnétisation du rotor, et les plaques polaires sont conformées de façon que les positions correspondant à l'équilibre des forces entre le rotor et les pièces polaires, dans le cas où la bobine est excitée et dans celui où elle n'est pas excitée, soient décalées rotativement l'une par rapport à l'autre. On va décrire ci-après, à titre d'exemple, une forme de réalisation et quelques variantes de l'objet de l'in- vention en se référant au dessin annexé dont : la fig. 1 est une vue en plan de dessus des pièces polaires et du rotor, la fig. 2 une vue en coupe longitudinale passant par l'axa du rotor, la fig. 3 une vue en plan partielle, à échelle légè-

rement agrandie, montrant l'ouverture des pièces polaires dans une variante d'exécution, les fig. ^" 4, 5 et 6 sont des vues en plan partielles semblables à celle de la fig. 3 montrant d'autres varian- tes d'exécution, la fig. 7 est une vue en coupe selon la ligne VII-VII de la >fig. 6 . à échelle encore agrandie, illustrant un détail de cette figure, la fig. 8 est une vue semblable à la fig. 3 montrant une autre forme d'exécution du moteur, et la fig. 9 une vue également en plan semblable à la fig. 3, montrant une dernière forme d'exécution.

La disposition générale du moteur est représentée aux fig. 1 et 2. Le bâti du moteur comporte un élément supé- rieur 1, par exemple un pont en laiton et un élément infé¬ rieur 2 qui peut être constitué par un second pont ou par un élément de bâti du mouvement auquel le moteur est in¬ corporé. Les éléments de bâti 1 et 2 comportent chacun un palier 3 qui supporte une des extrémités, de l'arbre d'un rotor 4. Ce rotor comporte par exemple un arbre 5, dont la partie supérieure forme un pignon et la partie infé¬ rieure traverse deux rondelles 6 et le disque 7 consti¬ tuant l'aimant cylindrique du rotor. A ses deux extrémi¬ tés, l'arbre 5 présente des pivots usuels qui sont engagés dans les paliers 3.

Les éléments de bâti 1 et 2 sont reliés l'un à l'au¬ tre par deux piliers 8 dont un est visible à la fig. 2. Ces piliers servent également à positionner une pièce statorique inférieure 9 et une pièce statorique supé- rieure 10, ainsi qu'une entretoise 11 en un matériau amagnétique, par exemple en laiton. L'entretoise 11 et les pièces polaires 9 et 10 sont également fixées et centrées par deux goupilles 12 dont une est visible à la fig. 2 et par des vis correspondantes 13. Les piliers 9 servent en outre à fixer le pont supérieur 1 grâce à des vis 14 et à des douilles d'espacement 15.

On va maintenant décrire, en se basant sur la fig. 1, la disposition des pièces statoriques 10 et 9, ainsi que l'agencement de l'aimant cylindrique 7 qui constitue la pièce principale du rotor. Comme on le voit à cette figu- re, les deux pièces statoriques 9 et 10 sont des plaques planes allongées en un matériau ferromagnétique à haute perméabilité et faible rémanence, dont l'une s'étend au- dessus de la face supérieure de l'aimant 7 et l'autre au- dessous de sa face inférieure. Les extrémités coudées de ces pièces polaires situées à l'opposé du rotor, sont conformées de façon à pouvoir être connectées aux extré¬ mités d'un noyau magnétique (non représenté) qui supporte la bobine d'excitation du moteur. Il s'agit d'une bobine allongée, ^' du même genre que celle utilisée dans de no - breux types de moteurs pas à pas. Cette bobine sera con¬ nectée au circuit de la pièce d'horlogerie de façon à être excitée périodiquement par des impulsions de courant de polarité alternée, de sorte que les pièces polaires 9 et 10 constituent chacune alternativement un pôle nord et un pôle sud durant le passage des impulsions alors qu'en¬ tre les impulsions, elles constituent des masses de matiè¬ re ferromagnétique jouant le rôle d'une armature vis à vis de l'aimant permanent du rotor.

Chaque pièce polaire présente en regard d'une face axiale circulaire de l'aimant 7 une ouverture profilée de forme générale circulaire, l'ouverture de la pièce polai¬ re 10 étant désignée par 16 au dessin. Cette ouverture délimite trois secteurs intérieurs 17, de mêmes dimensions qui sont répartis à 120 les uns des autres et qui cou- vrent chacun approximativement un angle de 60 , de sorte qu'ils ménagent entre eux trois zones vides également de 60 d'ouverture angulaire.

On voit également à la fig. 1, l'indication des zones polaires de l'aimant 7. Dans la position représentée à cette figure, trois pôles nord sont apparents dans les ëchancrures qui s'étendent entre les secteurs 17 _^ a dis^ s--" ^"y •- -*-. ^* L

5 que trois pôles sud sont masqués par les secteurs 17.

Plus précisément, durant les intervalles de temps en¬ tre les impulsions, le rotor prend une position d'équili¬ bre due aux forces d'attraction entre ses différentes zσ- nés polaires et les parties des pièces polaires 10 ou 9 qui se trouvent à proximité. Grâce au découpage ou à la conformation particulière des secteurs 17, cette position d'équilibre est différente de celle que l'on obtient si les pièces polaires 9 et 10 sont magnétisées par le pas- sage d'un courant continu dans la bobine. Ainsi, lors de chaque impulsion, le rotor subit un couple qui le met en rotation et par son inertie, il se déplace jusqu'à la position d'équilibre neutre suivante. Pour réaliser ce décalage des positions d'équilibre, on peut prévoir de nombreuses dispositions différentes dont les fig. 3 à 9 donnent des exemples.

Selon la fig. 3, l'ouverture 18 de la pièce polaire 10, partiellement visible à cette figure, a une forme cir¬ culaire coaxiale à l'aimant 7 et s'étend sur un diamètre très légèrement supérieur à celui de l'aimant 7. Cette ouverture profilée présente trois secteurs 19 qui sont disposés coπme les secteurs 17 mais dont un des bords 20, au lieu d'être radial, est coupé obliquement selon un angleC^ de quelques degrés par rapport à la direction ra- diale.

Il n'est pas nécessaire que les secteurs couvrent exactement un angle de 60 .et que les ëchancrures s'éten¬ dent sur des angles identiques à ceux des secteurs. Ainsi, la fig. 4 représente une variante dans laquelle on voit la pièce polaire 10 avec une ouverture 21 également cen¬ trée sur l'axe du rotor 7. Cette ouverture 21 comporte des parties en forme de fentes étroites qui délimitent trois secteurs 22 dissymétriques par rapport à un rayon passant par leur centre de gravité. Comme on le voit au dessin, ces secteurs s'étendent chacun sur plus de 60 . Le rotor 7 est représenté avec des pôles N et S apparents

dans la face tournée vers la pièce polaire 10 et les zones polaires sont délimitées par des lignes en pointillé. La position que prend le rotor en l'absence de courant et qu'il occupe entre les pas du moteur devient une position de déséquilibre au moment de l'impulsion dans la bobine lorsque les pièces polaires 9 et 10 se transforment en pôles ^' magnétiques respectivement N et S ou S et N selon la polarité de l'impulsion. Le rotor 7 tourne alors d'un pas dans le sens de l'attraction la plus forte provoquée par cette dissymétrie. Pendant la période de repos suivan¬ te, les pôles S du rotor sont venus à la place des pôles N et vice-versa.

Selon la fig. 5, ce sont les bords circulaires de l'ouverture 24 de la pièce polaire 10 qui sont échancrés, tandis que les secteurs 25 sont symétriques et s*étendent chacun sur un angle de 60 .

Comme le montrent les fig. 6 et 1, l'ouverture 26 que présente la plaque 10 dans cette variante, comporte' des secteurs 27 dont un des bords 28 est replié en direction du rotor. On voit à la fig. 7 que les bords homologues des secteurs de la pièce polaire 9 sont également repliés en direction de l'aimant cylindrique 7.-

Les fig. 8 et 9 représentent des formes d'exécution qui comportent de nouveaux perfectionnements par rapport aux formes d'exécution envisagées jusqu'à maintenant. L'a¬ gencement général du moteur présente la même structure et l'on voit en particulier à la fig. 8 le pourtour du rotor 7 qui est disposé entre une pièce polaire supérieure 10 et une pièce polaire inférieure 9. Des zones polaires N et S désignées par 31 sont formées sur le rotor 7.. Ces zones polaires déterminent six axes de magnétisation parallèles à l'axe du rotor, répartis à 60 les uns des autres et orientés de façon alternée, les pôles Nord et Sud se succédant sur la face supérieure du rotor, tandis que des pôles de noms contraires se succèdent de la même façon sur sa face inférieure. Les pièces polaires sont des pla-

ques planes et leurs bords extrêmes s'étendent en arc de cercle coaxialement au rotor 7 un peu au delà de la périphérie de ce dernier. Comme on le voit à la fig. 8, la pièce polaire 10 présente une ouverture profilée qui comporte tout d'abord une partie centrale circulaire 30 σoa iale au rotor et dont le diamètre est légèrement in¬ férieur au diamètre interne des zones polaires 31. L'ou¬ verture profilée de la pièce statorique 10 présente en outre trois échancrures à bords parallèles 32 qui sont répartis à 120 l'une de l'autre et qui s'étendent obli¬ quement vers l'extérieur. Chacune de ces échancrures 32 présente une extrémité à bord incurvé qui s'étend au-delà ^• de la périphérie du rotor. Les trois échancrures 32 sont de mêmes dimensions et débouchent toutes les trois dans l'ouverture 30 dans des régions qui sont situées à 120 l'une de l'autre. Leur largeur est telle que les secteurs polaires 33, de forme légèrement dissymétrique, délimités par les échancrures 32 et par la zone centra-le 30, s'é¬ tendent sur des arcs qui sont un peu inférieurs aux arcs couverts par deux zones polaires 31 adjacentes.

Quant à la pièce polaire 9, elle présente une ouver¬ ture profilée (30'. 32') qui a exactement la même forme et les mêmes dimensions que l'ouverture (30, 32) de la pièce 10. Elle comporte donc également une zone centrale 30' circulaire et trois échancrures à flancs parallèles 32'. Comme on le voit à la fig. 8, l'orientation des échancrures 32' est légèrement différente de celle des échancrures 32. Ainsi, l'ouverture centrale ^' de la pièce 9 peut être considérée comme décalée d'un certain angle autour de l'axe du rotor par rapport à 1Ouverture 30, 32. Ce décalage est de 30 dans l'exécution décrite ici.

Il résulte de cette disposition et du fait que le segment de couronne couvert par deux zones polaires adja¬ centes du rotor 7 est légèrement inférieur à 120 , que le moteur représenté à la fig. 8 est agencé de façon à arrêter le rotor spontanément en 1'absence de courant

dans la bobine dans une orientation où il occupe une position d'équilibre stable. Cette orientation est telle que des paires de zones polaires N, " se trouvent approxi¬ mativement en regard des secteurs 33 de la pièce polaire 10 et de la pièce polaire 9. A partir d'une telle posi¬ tion, l'excitation du stator provoque nécessairement la rotation du rotor. Ainsi, par exemple, il est clair que, à partir de la position de la fig. 8, si le stator est excité de façon que la pièce polaire 10 devienne un pôle Nord, les zones polaires S de la face supérieure du rotor vont être attirées vers le centre des secteurs 33 tandis que les zones polaires N seront repoussëes. Le rotor tournera donc dans le sens anti-horaire vu à la fig. 8. Dans une réalisation particulière d'un moteur de ce genre, chaque pas du moteur peut correspondre à une rota¬ tion d'un angle de 30 . Cependant, en suivant le dimen- sionnement des ouvertures 30, 32, on peut également obte- o nir des pas de 60 auquel cas, à la fin de chaque pas, les zones polaires S du rotor viennent occuper l'e place- ment qu'occupaient les zones polaires N au début du pas. Dans une forme d'exécution de ce genre, il n'est pas absolument nécessaire que le décalage rotatif de l'ouverture 30, 32 de la pièce polaire 10 par rapport à l'ouverture de la pièce polaire 9 soit de 30 . Il pourrait également être différent.

D'autre part, la disposition représentée étant vala¬ ble pour un_ rotor à six paires de pôles, il est évident qu'une disposition correspondante pourrait également être imaginée par exemple avec le rotor à quatre paires de pôles, auquel cas, l'ouverture 30, 32 devrait comporter une zone centrale circulaire analogue à la zone 30 et deux échancrures diamétralement opposées analogues aux échancrures 32, 32'.

La fig. 9 représente encore une autre fdrme d'exêcu- tion. Ici, la pièce polaire 10 présente à nouveau une ou¬ verture profilée 30, 32 qui a exactement la même forme et

la même disposition qu'à la fig. 8. Le rotor 7 présente de son côté six paires de pôles et l'on voit à la fig. 9 les zones polaires 31 alternativement N et S de la face supérieure de ce rotor. En revanche, en ce qui concerne la pièce polaire inférieure 9 dont le contour est le même que celui de la pièce 9 de la fig. 8, l'ouverture profilée présente ici une zone centrale 30' et deux échancrures obliques 32' qui sont diamétralement opposées mais qui ont, par ailleurs la même forme et les mêmes dimensions que les trois échan¬ crures 32 prévues dans la pièce polaire 10. Ici également en l'absence d'impulsions dans la bobine, le rotor se place spontanément dans une position d'équilibre stable dans laquelle deux zones polaires 31 sont disposées symé- triquement par rapport à un secteur polaire limité par deux échancrures 32 et 32' adjacentes. Lorsque le rotor atteint cette position de repos, une des échancrures 32' de la pièce statorique inférieure^ joue le rôle de. frein et assure l'arrêt du rotor dans cette position de blocage. Dans la position de repos représentée à la fig. 9, on voit que deux zones polaires de la face inférieure du rotor qui sont opposées respectivement aux zones polaires S3 et N3 se trouvent partiellement en regard des échan¬ crures 32' . Cette circonstance provoque un renforcement de l'équilibre stable et statique déjà existant par l'ef¬ fet des trois échancrures 32 de la pièce polaire 10. Les impulsions de courant dans la bobine sont de polarité alternée.

Au moment de l'apparition d'une impulsion, si la pièce 10 devient un pôle N et la pièce 9 un pôle S, on voit qu'il y a attraction entre les zones polaires S et les secteurs 33 et au contraire répulsion entre les mêmes secteurs 33 et les zones polaires N. Le couple de rotation s'exerce dans le sens anti-horaire. En revanche, sur la face inférieure du rotor, les zones polaires opposées aux zones NI, SI et N3 sont des zones respectivement S, N et -

S qui se trouvent en regard d ^r ne zone polaire S et comme la zone polaire S qui est opposée à N3 est partiellement découverte par une des échancrures 32',. l'effet du secteur de couronne qui s'étend entre les deux échancrures 32' sur le rotor est un couple qui agit également dans le sens anti-horaire. Le rotor est entraîné en rotation. Il effectue un pas de 60 jusqu'à atteindre une nouvelle position d'équilibre stable. Ce mouvement de rotation com¬ porte une première partie de dëverrouillage suivie d'une chute dans la nouvelle position stable.

On notera que les conditions fonctionnelles de la fig. 9 peuvent également être réalisées si la pièce po¬ laire 9 présente une ouverture profilée qui comporte une zone centrale 30' et une seule échancrure 32'. Finalement, en déterminant de façon judicieuse l'en¬ vergure angulaire des secteurs 33 par rapport à celle des zones polaires N, S du rotor, on peut créer des po¬ sitions d'équilibre stable suffisamment marquées pour qu'il suffise de prévoir une ouverture profilée sur l'une des pièces polaires 10 ou 9, l'autre pièce polaire étant alors dépourvue de toute ouverture et servant uniquement à conduire le flux magnétique en réalisant un entrefer aussi petit que possible entre elles et la face inférieu¬ re du rotor. Les formes d'exécution selon les fig. 8 et 9 et leurs diverses variantes possibles permettent de réaliser un moteur pas à pas pour montre dont la consommation est réduite par rapport à celle des moteurs du même genre déjà connus. D'autre part, la fabrication et le montage de ces moteurs sont grandement simplifiés, de sorte que leur prix de revient est très bas. Alors que, dans de nombreux moteurs connus antérieurement, les pièces polai¬ res présentent des parties saillantes et des parties creusées, de sorte que les entrefers sont variables, la construction décrite ci-dessus permet d'utiliser des pièces polaires qui sont entièrement planes, de sorte que

les entrefers peuvent être réduits à la valeur minimale. Dans les divers moteurs décrits, le rotor se place après chaque impulsion dans une position d'équilibre sta¬ ble déterminée par la forme des ouvertures profilées et celle des secteurs, tandis qu'à l'apparition de l'impul¬ sion suivante, il. subit un couple qui lui imprime une accélération rotative le faisant tourner vers une position d'équilibre dynamique voisine. Cependant, comme l'impul¬ sion cesse au cours du déplacement, celui-ci se prolonge jusqu'à la position d'équilibre stable suivante. Ainsi, le fonctionnement du moteur pas à pas est assuré de façon régulière et le rotor subit à chaque impulsion un couple qui l'entraîne toujours dans le même sens.

Comme on l'a dit précédemment, de nombreuses autres variantes sont possibles pour la disposition et la forme des ouvertures des pièces polaires. Ainsi, par exemple, au lieu que l'aimant circulaire ait un diamètre légèrement plus petit que celui des ouvertures 16, 18, 21, 24, 26 et 30, 32, il pourrait aussi avoir un diamètre légèrement plus grand et les dimensions relatives des secteurs po¬ laires et des échancrures pourraient être différentes de ce qui est représenté au dessin.

A chaque impulsion, le rotor tourne de 60 , ce qui correspond à l'espacement angulaire entre deux axes de magnétisation.