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EP4495711A1 - System for controlling a clock display device - Google Patents

System for controlling a clock display device Download PDF

Info

Publication number
EP4495711A1
EP4495711A1 EP23186933.0A EP23186933A EP4495711A1 EP 4495711 A1 EP4495711 A1 EP 4495711A1 EP 23186933 A EP23186933 A EP 23186933A EP 4495711 A1 EP4495711 A1 EP 4495711A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ferromagnetic element
magnetizable
control system
element according
ferromagnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP23186933.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Guillaume BONNEAU
Pierre COUTAZ
Pierre-Amaury ANTON
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to EP23186933.0A priority Critical patent/EP4495711A1/en
Priority to PCT/EP2024/068682 priority patent/WO2025021445A1/en
Publication of EP4495711A1 publication Critical patent/EP4495711A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04GELECTRONIC TIME-PIECES
    • G04G9/00Visual time or date indication means
    • G04G9/08Visual time or date indication means by building-up characters using a combination of indicating elements, e.g. by using multiplexing techniques
    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04CELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C17/00Indicating the time optically by electric means
    • G04C17/0091Combined electro-optical and electro-mechanical displays

Definitions

  • the present invention relates to a device, preferably a timepiece display, using an electrical power supply to create magnetic fields capable of moving a ferromagnetic element, preferably a fluid.
  • the present invention further relates to a system for controlling the ferromagnetic element as well as the magnetizable elements included in the system for controlling the ferromagnetic element and their arrangement therein.
  • Watch display devices are well known. The best known are obviously mechanical or quartz watch display devices that display the time, date and sometimes other information.
  • the disadvantages of these mechanical devices are their often very high price, the complexity of the movements, their fragility as well as the limit concerning the display options. Indeed, in the era of connected watches, users intend to use their wristwatch, for example, as a multimedia object as much as a watch display device.
  • Smartwatches for their part, are today more gadgets that go in all directions than real timepieces and consume enormous resources, requiring almost daily recharging.
  • the first publication describes a clock in which individually activatable electromagnets are arranged in a matrix that allows a ferrofluid to be controlled to indicate the time.
  • a disadvantage of this device is that it requires a continuous power supply to activate the magnets, which poses a problem of autonomy.
  • Another disadvantage is the poor quality of the displays because of the weak magnetic fields and the vertical display, which because of an equal magnetic force makes the pixels at the bottom larger than those at the top - heterogeneity due in particular to the positioning of the ferrofluid reservoirs at the bottom of the device.
  • the clockwork device works with magnetic hands that direct the material.
  • the display is controlled by a movement of permanent magnets.
  • a disadvantage of this type of device is that the display is limited to the movement of the magnets which greatly reduces the range of possibilities in terms of display.
  • Another disadvantage is that it requires a mechanism allowing the movement of the magnets which complicates the device.
  • documents US10971292 , US10759246 And US11380467 describe permanent electromagnets consisting of cylindrical cores, one surrounding the other, whose materials have different magnetic properties (hard and semi-soft or soft), and surrounded by a coil in which a current changes the magnetization with each pulse, the state remaining unchanged until the next pulse.
  • An aim of the present invention is therefore to solve the problems described above, and more particularly to provide a reliable ferromagnetic element control device making it possible to strengthen the magnetic fields created.
  • Another object of the present invention is to provide a reliable ferromagnetic element control device capable of creating variable magnetic fields.
  • Yet another object of the present invention is to provide magnetizable elements capable of being used in a reliable ferromagnetic element control device and capable of enhancing the performance of the magnetic fields created.
  • yet another aim of the present invention is to provide a watch or robotic device using this control device in an improved manner.
  • the well is made of a material having a relative magnetic permeance " ⁇ r " greater than 1, preferably 400 or more.
  • ⁇ r relative magnetic permeance
  • Another aspect of the invention includes a carrier having a plurality of wells described above provided therein, which may be arranged in the control system described above.
  • the support has the shape of a plate.
  • each magnetizable element of the plurality of magnetizable elements is connected to a coil made of an electrically conductive material and arranged to transfer an electrical pulse thereto.
  • At least one magnetizable element of the plurality of magnetizable elements is made of a magnetoelectric material.
  • the magnetizable element comprising a first magnetizable material having a first coercivity and a second magnetizable material having a second coercivity lower than the first.
  • the magnetization axis of the electromagnets is axial and the first material is polarized along this axis in a defined direction and the second material has a magnetization axis aligned with that of the first material and the direction of which is likely to change over time via the electric current transmitted by the coil.
  • the magnetization axis of the electromagnets is axial and the first material and the second material have aligned magnetization axes whose direction is likely to change over time via the electric current transmitted by the coil.
  • the "high coercivity" material 11 can also be controlled and it is possible to achieve at least 3 states (up: both polarities are in the same direction towards the ferromagnetic element, down: both polarities are in the same direction away from the ferromagnetic element, off: both polarities are in an opposite direction).
  • both materials have an axis of magnetization going in the same direction the magnetizable element is activated, while in the opposite direction it is deactivated.
  • the magnetizable element can reach intermediate magnetization states, with only the intensity and duration of the electric pulse being modified.
  • the first material is neodymium and the second material is AlNiCo.
  • the polarity direction of the checkerboard arrangement of the matrix is defined by the first material.
  • Another aspect of the invention concerns the different shapes of the magnetizable elements.
  • At least one magnetizable element comprises a portion of first peripheral material comprising a bore in which a portion of second material is housed, the two portions being concentric.
  • it may comprise a portion of second peripheral material comprising a bore in which a portion of first material is housed.
  • At least one magnetizable element comprises the second material in the lower region and a thin layer of the first material on the upper region.
  • the thin layer of the first material is between 0.1 and 500 ⁇ m thick.
  • the thin layer has a thickness of approximately 75 ⁇ m.
  • At least one magnetizable element comprises the two materials in alternating and/or concentric slices.
  • each magnetizable element comprises a first magnetizable material having a first coercivity and a second magnetizable material having a second coercivity lower than the first coercivity and in that the polarizations of the two materials are reversed.
  • the present invention relates to a timepiece display device comprising a ferromagnetic element housed in a sealed capsule and a system for controlling the ferromagnetic element according to the first aspect.
  • the aims, advantages and particular characteristics of the bracelet object of the present invention being similar to those of the clasp object of the present invention, they are not recalled here.
  • the ferromagnetic element is housed in a sealed capsule and the control system of the ferromagnetic element is located in the box housed under said sealed capsule.
  • the waterproof capsule comprises a transparent portion and a portion of the case of the watch display device, fixed in a waterproof manner to each other.
  • the waterproof capsule is detachably mounted on the box.
  • the timepiece display device comprises a power supply arranged to generate and transfer at least one electrical pulse to the control system of the ferromagnetic element.
  • the watch display device further comprises a membrane separating the interior volume of the capsule and the control system from the ferromagnetic element.
  • the membrane is functionalized so as to locally increase its magnetic permeability.
  • the ferromagnetic element is immersed in a second transparent fluid of different phase.
  • At least a portion of the inner surface of the capsule comprises a hydrophilic or hydrophobic chemical and/or mechanical surface treatment in order to increase the affinity with the solvent, and reduce that with the ferromagnetic element.
  • the present invention relates to a use of a system for controlling a ferromagnetic element according to the first aspect of the invention in a robotic gripping device.
  • the invention relates to a timepiece display device 100 shown in the figure 1 .
  • This device can be, for example, a watch.
  • the timepiece display device 100 of the present invention comprises a ferromagnetic element 101, preferably housed in a sealed capsule 102, and a control system 10 of the ferromagnetic element, preferably housed under the capsule to leave the ferromagnetic element 101 visible.
  • the device comprises a power supply, preferably electrical, arranged to generate and transfer at least one electrical pulse to the control system 10 of the ferromagnetic element.
  • the ferromagnetic element 101 is a ferrofluid.
  • control system 10 of the ferromagnetic element comprises a plurality of magnetizable elements 1 capable of being individually activated and deactivated, via an electric current, preferably an electric pulse, generated by the power supply, to create a magnetic field consisting of field lines intended to act on the ferromagnetic element 101 so that the activated magnetizable elements 1 attract or act on the ferromagnetic element 101 and move it in the capsule 102 so that it forms a desired display.
  • the ferromagnetic element 101 and the control system 10 are separated by at least one wall 104, called a membrane and arranged to minimize its reluctance to the magnetic field.
  • This membrane 104 can be constituted by a wall of the box 105, by a wall of the capsule 102 itself or both or similar.
  • the display includes at least one of a traditional style selected from the group including time, date, digital and analog, chronograph, moon phases, and the like, a smartwatch style selected from the group including pulse, position, sports match results, stock price, weather, and the like, a futuristic style selected from the group including interaction with its environment, reaction to noises, sounds, voice control, movement of ferrofluid by thought, and the like.
  • a traditional style selected from the group including time, date, digital and analog, chronograph, moon phases, and the like
  • a smartwatch style selected from the group including pulse, position, sports match results, stock price, weather, and the like
  • a futuristic style selected from the group including interaction with its environment, reaction to noises, sounds, voice control, movement of ferrofluid by thought, and the like.
  • control system 1 of the ferromagnetic element will be described in detail with reference to the Figures 2 to 4 .
  • the magnetizable elements 1 of the plurality of magnetizable elements are preferably placed side by side in a layer in the case 105 of the timepiece device 100, under the capsule 102 enclosing the ferromagnetic element 101.
  • a different arrangement can be provided if this allows the control system 10 to act on the position of the ferromagnetic element 101 adequately while allowing the display to appear.
  • each magnetizable element 1 among the plurality of magnetizable elements can be individually activated/deactivated via an electric current.
  • These magnetizable elements 1 are preferably electromagnets, preferably permanent electromagnets, arranged juxtaposed so as to constitute a matrix 2. As shown in the figure 1 , they are preferably arranged vertically, that is to say oriented towards the ferromagnetic element 101 so as to generate a maximum magnetic field on the ferromagnetic element 101.
  • the square matrix structure is defined by an average number of direct neighbors of four, while the hexagonal matrix structure has an average of 6.
  • a square matrix according to the present invention can be understood as a structure that can be constructed by placing the geometric center of the elements in an orthogonal (and not orthonormal) grid, with at most one element per tile. This aspect is shown in Figures 2C to 2E where the Figure 2C shows a hexagonal matrix and the Figures 2D and 2E represent a square matrix, or portion of a matrix, according to the present invention.
  • the hexagonal matrix has magnetizable elements arranged in a staggered pattern.
  • FIGS. 6A to 6D represent a preferred embodiment of a matrix 2 support 6 for use in the control system 10 of the present invention.
  • magnetizable elements 1 themselves. It should be noted that the magnetizable elements 1 below are presented in the context of the display control system but that the present invention also relates to the various embodiments of the magnetizable elements as such.
  • the magnetizable elements 1 are magnets, preferably permanent electromagnets with controlled magnetization. individually between an on state and a off state. Each magnetizable element comprises two magnetizable materials.
  • Each magnetizable element 1 is connected to a coil made of an electrically conductive material arranged to receive the electric current from the power supply and to activate/deactivate the magnetizable element 1 via the electric current that it transmits to it, for example by contact by surrounding it.
  • a pulse of electric current in a coil is converted by the latter into a magnetic field pulse.
  • This short magnetic pulse is capable of modifying the orientation of the magnetic field of the magnets if it is sufficiently intense.
  • the magnetic field produced by the coil is maximal and relatively constant at its center. Its duration is equal to that of the electric pulse, i.e. approximately 1 ⁇ s to 100 ⁇ s.
  • the magnetization axis of the electromagnets 1 is axial and the first material 11 is polarized along this axis in a defined direction which is no longer modified.
  • the second material 12 has a magnetization axis aligned with that of the first material 11, but its direction is likely to change over time via the electric current transmitted by the coil.
  • the "high coercivity" material 11 can also be controlled if the current pulse of the coil is sufficiently strong. In this case it is possible to reach 3 states (up: both polarities are in the same direction towards the ferromagnetic element, down: the two polarities are in the same direction away from the ferromagnetic element, off: the two polarities are in the opposite direction) which allows more flexibility on animations with the ferrofluid, because it becomes possible in particular to push it back for a short moment.
  • the method of controlling the control system repeats, preferably simultaneously, the steps of the switching method described above for each magnetizable element 1 of the network depending on a selected display. For this purpose, it comprises two previous steps which consist in determining the image to be displayed by the ferromagnetic fluid 101 and choosing which magnetizable elements of the control system of the ferromagnetic element must be activated and which magnetizable elements must be deactivated to move the ferromagnetic fluid to display the determined image.
  • magnetizable elements 1 Three types have been designed, but all are based on the characteristic presented above according to which they combine a strong permanent magnet 11, therefore a first material of high coercivity, for example greater than 200kA/m and a semi-hard or soft permanent magnet 12, therefore a second material of medium or low coercivity, respectively for example less than 200kA/m and 1 kA/m.
  • the assembly shown in Figure 3B consists of a semi-hard or soft magnet in the lower region and a thin layer of hard magnet on the upper part with a thickness of between 0.1 and 500 ⁇ m.
  • the thin layer has a thickness of about 75 ⁇ m. This layer serves to tighten and reorient the field lines of the semi-hard or soft material.
  • each magnetic circuit i.e. the magnetizable element 1 and its coil
  • each magnetic circuit i.e. the magnetizable element 1 and its coil
  • the magnetizable element 1 is taken at the center of a U-shaped element, such as a well 61 preferably a well 61 of the support 6, shown in figures 6 , when viewed in profile section.
  • the well 61, or at least its walls, for example the support 6, is preferably made of a material with high magnetic permeance, which easily conducts magnetic fields.
  • This well 61 has several effects. On the one hand it allows to reduce the demagnetization effect of the magnetizable element, and thus to increase its performance. On the other hand it allows the magnetizable element to reach a third state in addition to the two activated/deactivated states, where the power of the magnetizable element is increased, like a kind of super activated state. This can be used for various purposes, including to lock the position of the ferromagnetic element.
  • FIG. 7A represents the field created when the magnet is deactivated. We can see that it is not powerful and is confined by the well.
  • FIG. 7B represents the field created when the magnet is activated. We can see that it has increased so as to attract the ferromagnetic element.
  • FIG. 7C represents the field created when the magnet is activated and when the ferromagnetic element has come to position itself on it. This is the super-activated state. It is a consequence of the matrix and well 61 which concentrates the magnetic flux.
  • FIG. 7D represents the field created when the magnet is deactivated when the ferromagnetic element has come to position itself on it. We see in fact that this one is not powerful and confined by the well. This is the end of the super-activated effect.
  • this phenomenon is generally due to the ratio between the length and the diameter of the magnet. Indeed, when the two poles of a cylindrical magnet are far apart, the super-magnetized effect is almost constant. On the other hand, in the case of a flat or thin magnet as here to limit the thickness of the system, this effect is not automatic and it is the presence of the well 61 (or the support 6 which includes the well 61) which during the interaction with the ferromagnetic element makes it possible to reach this state and therefore to provide a stronger magnet in a reduced volume.
  • well 61 plays a protective role, confining the flow within its enclosure, and reducing the magnetic field under magnetizable element 1 to virtually zero.
  • the challenge is to increase the flux lines R, which have the function of attracting magnetic elements, and reduce the leakage fluxes S, which degrade the performance of the magnetizable element 1 as shown in the Figures 4B to 4D .
  • the well 61 has a gap, between its vertical wall and the magnetizable element located in the center, the dimension of which is a function of the size of the magnetic element 1 and the materials used.
  • the dimension is between 0 and 500 ⁇ m, preferably between 300 and 400 ⁇ m, ideally the dimension corresponds to approximately 1/3 of the diameter of the magnet.
  • this area contains the coil that controls the state of magnetization of the magnetizable element.
  • the well 61 or at least its walls, therefore for example the support 6, is made of a material having a relative magnetic permeance " ⁇ r " greater than 1, preferably 400 or more.
  • the well 61 can more easily absorb the field lines instead of air.
  • the well 61 has a capacity to absorb the magnetic flux produced by the magnetizable element 1. More particularly, the capacity to absorb the magnetic flux produced by the magnetizable element 1 is the product of the section and the saturation limit B sat of the material of the well 61. Indeed, the thinner the section of the walls of the well 61, that is to say its thickness, the higher the saturation limit of the material must be.
  • the present invention can for example use a material with B sat of 1.9 T.
  • the material can be chosen according to its section or vice versa. Accessing the boost state implies the presence of ferromagnetic element in the vicinity of the magnetizable element, and can be used for measurement purposes.
  • magnetoelectric materials whose electrical and magnetic properties are linked. This implies in particular that it is possible to control their magnetic polarization by means of an electric field. This would have the advantage of being able to do without the copper coil, while preserving the low consumption of the system.
  • timepiece display device 100 namely the capsule 102 and the ferromagnetic element 101 located inside.
  • the ferromagnetic element 101 is housed in the capsule 102 which is preferably arranged on the control system 10.
  • This capsule 102 therefore has a sealed housing in which the ferromagnetic element 101 is preferably immersed in a second transparent fluid (solvent) of phase different 103.
  • the ferromagnetic element 101 can exist in organic or aqueous form, the solvent is then of the opposite phase and a hydrophilic or hydrophobic chemical and/or mechanical surface treatment is preferably carried out in order to increase the affinity with the solvent, and reduce that with the ferromagnetic element 101 to prevent it from sticking to the capsule 102.
  • the capsule 102 has a transparent upper portion revealing the ferromagnetic element. According to a first embodiment, this upper portion is fixed in a sealed manner to the case 105 so that the capsule is partly constituted by an external surface of the case, preferably the membrane 104.
  • the capsule may be an element attached to the case which comprises a lower portion in contact with the timepiece device. In this latter embodiment, the capsule is likely to be detachable.

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Abstract

L'invention concerne un système de commande d'un élément ferromagnétique comprenant une pluralité d'éléments magnétisables susceptibles d'être activés et désactivés individuellement via un courant électrique de sorte que les éléments magnétisables activés agissent sur l'élément ferromagnétique pour qu'il forme un affichage désiré, caractérisé en ce que les éléments magnétisables de la pluralité d'éléments magnétisables sont juxtaposés selon deux axes de sorte à former une matrice carrée dans laquelle les éléments magnétisables sont disposés en damier de sorte à présenter une polarité alternée selon les deux axes.

Figure imgaf001
A system for controlling a ferromagnetic element comprising a plurality of magnetizable elements capable of being individually activated and deactivated via an electric current such that the activated magnetizable elements act on the ferromagnetic element to form a desired display, characterized in that the magnetizable elements of the plurality of magnetizable elements are juxtaposed along two axes so as to form a square matrix in which the magnetizable elements are arranged in a checkerboard pattern so as to have alternating polarity along the two axes.
Figure imgaf001

Description

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTIONTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

La présente invention se rapporte à un dispositif, de préférence d'affichage horloger, utilisant une alimentation électrique pour créer des champs magnétiques capable de déplacer un élément ferromagnétique, de préférence un fluide. La présente invention concerne en outre un système de commande de l'élément ferromagnétique ainsi que les éléments magnétisables compris dans le système de commande de l'élément ferromagnétique et leur agencement dans celui-ci.The present invention relates to a device, preferably a timepiece display, using an electrical power supply to create magnetic fields capable of moving a ferromagnetic element, preferably a fluid. The present invention further relates to a system for controlling the ferromagnetic element as well as the magnetizable elements included in the system for controlling the ferromagnetic element and their arrangement therein.

ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART

Les dispositifs d'affichage horloger sont bien connus. Les plus connus sont évidemment les dispositifs d'affichage horloger mécaniques ou à quartz qui permettent d'afficher l'heure, la date et parfois d'autres informations. Cependant les inconvénients de ces dispositifs mécaniques sont leur prix souvent très élevé, la complexité des mouvements, leur fragilité ainsi que la limite concernant les options d'affichage. En effet, à l'heure des montres connectées, les utilisateurs entendent utiliser leur montre bracelet, par exemple, comme un objet multimédia autant que comme dispositif d'affichage horloger.Watch display devices are well known. The best known are obviously mechanical or quartz watch display devices that display the time, date and sometimes other information. However, the disadvantages of these mechanical devices are their often very high price, the complexity of the movements, their fragility as well as the limit concerning the display options. Indeed, in the era of connected watches, users intend to use their wristwatch, for example, as a multimedia object as much as a watch display device.

Les montres connectées, quant à elles, sont aujourd'hui plus des gadgets partant dans tous les sens que de véritables dispositifs horlogers et consomment énormément de ressources, nécessitant une recharge quasi-quotidienne.Smartwatches, for their part, are today more gadgets that go in all directions than real timepieces and consume enormous resources, requiring almost daily recharging.

Entre ces deux extrêmes, un nouveau type de technologie est apparu ces dernières années dans cette industrie, il s'agit de l'utilisation de composants ferromagnétiques avec des aimants commandant leur déplacement. Cette technologie permet de varier le type d'affichage ainsi que d'utiliser peu de ressources électriques.Between these two extremes, a new type of technology has emerged in recent years in this industry, which is the use of ferromagnetic components with magnets controlling their movement. This technology allows for varying the type of display as well as using few electrical resources.

Plusieurs publications ont divulgué des exemples de dispositifs horlogers utilisant la technologie ferromagnétique, citons Koelman et al. "From meaning to liquid matters ", " This ferrofluid clock has a mesmeric, magnetic, magical appeal" par Sarang Seth, 10/08/2019 and " This magnetic ink watch makes the journey of time much more visually interesting" par Sarang Seth, 01/06/2021 .Several publications have disclosed examples of watch devices using ferromagnetic technology, including: Koelman et al. "From meaning to liquid matters ", " This ferrofluid clock has a mesmeric, magnetic, magical appeal" by Sarang Seth, 10/08/2019 and " This magnetic ink watch makes the journey of time much more visually interesting" by Sarang Seth, 01/06/2021 .

La première publication décrit une horloge dans laquelle des électroaimants activables individuellement sont disposés selon une matrice qui permet de contrôler un ferrofluide pour indiquer l'heure. Un inconvénient de ce dispositif est qu'il nécessite une alimentation continue en courant pour activer les aimants ce qui pose un problème d'autonomie. Un autre inconvénient est la mauvaise qualité des affichages à cause des champs magnétiques faibles et de l'affichage vertical, qui à cause d'une force magnétique égale fait que les pixels du bas sont plus gros que ceux du haut - hétérogénéité due notamment au positionnement des réservoirs de ferrofluide en bas du dispositif.The first publication describes a clock in which individually activatable electromagnets are arranged in a matrix that allows a ferrofluid to be controlled to indicate the time. A disadvantage of this device is that it requires a continuous power supply to activate the magnets, which poses a problem of autonomy. Another disadvantage is the poor quality of the displays because of the weak magnetic fields and the vertical display, which because of an equal magnetic force makes the pixels at the bottom larger than those at the top - heterogeneity due in particular to the positioning of the ferrofluid reservoirs at the bottom of the device.

Dans la seconde et la troisième publication, le dispositif horloger fonctionne avec des aiguilles magnétiques qui dirigent la matière. L'affichage est commandé par un déplacement d'aimants permanents. Un inconvénient de ce type de dispositif est que l'affichage est limité au déplacement des aimants ce qui réduit grandement le champ des possibilités en termes d'affichage. Un autre inconvénient est qu'il nécessite un mécanisme permettant le déplacement des aimants ce qui complique le dispositif.In the second and third publications, the clockwork device works with magnetic hands that direct the material. The display is controlled by a movement of permanent magnets. A disadvantage of this type of device is that the display is limited to the movement of the magnets which greatly reduces the range of possibilities in terms of display. Another disadvantage is that it requires a mechanism allowing the movement of the magnets which complicates the device.

Afin d'améliorer les dispositifs existants un nouveau type d'aimant a été recherché.In order to improve existing devices a new type of magnet was sought.

Par exemple les documents US10971292 , US10759246 et US11380467 décrivent des électroaimants permanents constitués noyaux cylindriques dont l'un entoure l'autre, dont les matériaux ont des propriétés magnétiques différentes (dur et semi-mou ou mou), et entourés d'une bobine dans laquelle un courant change l'aimantation à chaque impulsion, l'état restant inchangé jusqu'à la prochaine impulsion.For example, documents US10971292 , US10759246 And US11380467 describe permanent electromagnets consisting of cylindrical cores, one surrounding the other, whose materials have different magnetic properties (hard and semi-soft or soft), and surrounded by a coil in which a current changes the magnetization with each pulse, the state remaining unchanged until the next pulse.

Un des inconvénients liés à ces publications est qu'elles ne proposent pas d'agencement satisfaisant de ces électroaimants permettant de commander de manière fiable un composant ferromagnétique.One of the drawbacks of these publications is that they do not propose a satisfactory arrangement of these electromagnets to reliably control a ferromagnetic component.

Cependant, la publication Fan et al. (2020-PNAS ), Reconfigurable multifunctional ferrofluid droplet robots décrit un réseau d'aimants pour conduire des gouttes de ferrofluide, en le décrivant à plusieurs reprises comme un réseau d'électroaimants ou un réseau d'aimants permanents. Cependant, afin d'optimiser les propriétés du réseau, les auteurs proposent une combinaison de ces deux types d'aimants.However, the publication Fan et al. (2020-PNAS ), Reconfigurable multifunctional ferrofluid droplet robots describes a network of magnets to drive ferrofluid droplets, describing it variously as an electromagnet network or a permanent magnet network. However, in order to optimize the properties of the network, the authors propose a combination of these two types of magnets.

Un des inconvénients de ce type d'agencement est que l'agencement proposé bien que fiable, propose un champ magnétique global détérioré et binaire sans possibilité de moduler sa force.One of the disadvantages of this type of arrangement is that the proposed arrangement, although reliable, provides a deteriorated and binary global magnetic field without the possibility of modulating its strength.

Un but de la présente invention est donc de résoudre les problèmes décrits ci-dessus, et plus particulièrement de fournir un dispositif de commande d'élément ferromagnétique fiable et permettant de renforcer les champs magnétiques créés.An aim of the present invention is therefore to solve the problems described above, and more particularly to provide a reliable ferromagnetic element control device making it possible to strengthen the magnetic fields created.

Un autre but de la présente invention est de fournir un dispositif de commande d'élément ferromagnétique fiable et permettant de créer des champs magnétiques variables.Another object of the present invention is to provide a reliable ferromagnetic element control device capable of creating variable magnetic fields.

Encore un autre but de la présente invention est de fournir des éléments magnétisables susceptibles d'être utilisés dans un dispositif de commande d'élément ferromagnétique fiable et permettant de renforcer les performances des champs magnétiques créés.Yet another object of the present invention is to provide magnetizable elements capable of being used in a reliable ferromagnetic element control device and capable of enhancing the performance of the magnetic fields created.

Enfin, encore un autre but de la présente invention est de fournir un dispositif horloger ou robotique utilisant ce dispositif de commande de manière améliorée.Finally, yet another aim of the present invention is to provide a watch or robotic device using this control device in an improved manner.

OBJET DE L'INVENTIONSUBJECT OF THE INVENTION

A cet effet, un premier aspect de la présente invention se rapporte à un système de commande d'un élément ferromagnétique comprenant une pluralité d'éléments magnétisables susceptibles d'être activés et désactivés individuellement via un courant électrique de sorte que les éléments magnétisables activés agissent sur l'élément ferromagnétique pour qu'il forme un affichage désiré, caractérisé en ce que les éléments magnétisables de la pluralité d'éléments magnétisables sont juxtaposés selon deux axes de sorte à former une matrice carrée dans laquelle les éléments magnétisables sont disposés en damier de sorte à présenter une polarité alternée selon les deux axes.To this end, a first aspect of the present invention relates to a system for controlling a ferromagnetic element comprising a plurality of magnetizable elements capable of being individually activated and deactivated via an electric current so that the activated magnetizable elements act on the ferromagnetic element to form a desired display, characterized in that the magnetizable elements of the plurality of magnetizable elements are juxtaposed along two axes so as to form a square matrix in which the magnetizable elements are arranged in a checkerboard pattern so as to present alternating polarity along the two axes.

De préférence, les éléments magnétisables sont des électroaimants permanents.Preferably, the magnetizable elements are permanent electromagnets.

Un autre aspect de l'invention concerne un puit agencé pour recevoir un élément magnétisable, qui peut être agencé dans le système de commande décrit plus haut.Another aspect of the invention relates to a well arranged to receive a magnetizable element, which can be arranged in the control system described above.

De manière avantageuse, le puit est réalisé en une matière présentant une perméance magnétique relative "µr" supérieure à 1, de préférence 400 ou plus. Ainsi, le puit peut absorber plus facilement les lignes de champ à la place de l'air.Advantageously, the well is made of a material having a relative magnetic permeance "µ r " greater than 1, preferably 400 or more. Thus, the well can more easily absorb the field lines instead of air.

De manière encore plus avantageuse, le puit dispose d'une capacité à absorber le flux magnétique produit par l'élément magnétisable.Even more advantageously, the well has the capacity to absorb the magnetic flux produced by the magnetizable element.

Plus particulièrement, la capacité à absorber le flux magnétique produit par l'élément magnétisable est le produit de la section et de la limite à saturation Bsat du matériau du puit. En effet, plus la section des parois du puit, c'est-à-dire son épaisseur, est fine, plus la limite de saturation du matériau doit être haute. On observe des matériaux avec Bsat plus ou moins égal à 2.4 T, la présente invention peut par exemple utiliser un matériau avec Bsat de 1.9 T. Ainsi le matériau peut être choisi en fonction de sa section ou inversement.More particularly, the capacity to absorb the magnetic flux produced by the magnetizable element is the product of the section and the saturation limit B sat of the well material. Indeed, the thinner the section of the well walls, i.e. its thickness, the higher the saturation limit of the material must be. We observe materials with B sat more or less equal to 2.4 T, the present invention can for example use a material with B sat of 1.9 T. Thus the material can be chosen according to its section or vice versa.

De manière avantageuse le puit 61 est tel qu'il permet de réduire l'effet de démagnétisation de l'élément magnétisable, et donc d'augmenter ses performances qu'il permet à l'élément magnétisable d'atteindre un troisième état super activé en plus des deux états activés/désactivés, où la puissance de l'élément magnétisable est augmentée, lorsque l'élément ferromagnétique est situé au-dessus de l'élément magnétisable.Advantageously, the well 61 is such that it makes it possible to reduce the demagnetization effect of the magnetizable element, and therefore to increase its performance by allowing the magnetizable element to reach a third super-activated state in addition to the two activated/deactivated states, where the power of the magnetizable element is increased, when the ferromagnetic element is located above the magnetizable element.

De préférence, le puit présente un interstice entre ses parois verticales et l'élément magnétisable, dont la dimension est fonction de la taille de l'élément magnétique et des matériaux utilisés, de préférence comprise dans la gamme de 0 à 500 µm.Preferably, the well has a gap between its vertical walls and the magnetizable element, the dimension of which is a function of the size of the magnetic element and the materials used, preferably in the range of 0 to 500 µm.

Un autre aspect de l'invention comprend un support dans lequel sont prévus une pluralité de puits décrits plus haut, qui peut être agencé dans le système de commande décrit plus haut.Another aspect of the invention includes a carrier having a plurality of wells described above provided therein, which may be arranged in the control system described above.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le support a la forme d'une plaque.According to a preferred embodiment of the invention, the support has the shape of a plate.

De préférence, chaque puit propose deux trous traversants permettant de laisser passer des fils de connexion vers l'arrière du support.Preferably, each well has two through holes to allow connection wires to pass through to the rear of the bracket.

Avantageusement, le support est réalisé en un matériau agencé pour guider les flux magnétiques de sorte à fournir une perméabilité magnétique élevé.Advantageously, the support is made of a material designed to guide the magnetic fluxes so as to provide high magnetic permeability.

Préférablement, chaque élément magnétisable de la pluralité d'éléments magnétisables est connecté à une bobine réalisée en une matière conductrice d'électricité et agencée pour lui transférer une impulsion électrique.Preferably, each magnetizable element of the plurality of magnetizable elements is connected to a coil made of an electrically conductive material and arranged to transfer an electrical pulse thereto.

Alternativement, au moins un élément magnétisable de la pluralité d'éléments magnétisables est réalisé en matériau magnétoélectrique.Alternatively, at least one magnetizable element of the plurality of magnetizable elements is made of a magnetoelectric material.

Un autre aspect de l'invention concerne l'élément magnétisable qui comprend un premier matériau magnétisable présentant une première coercivité et un second matériau magnétisable présentant une seconde coercivité inférieure à la première.Another aspect of the invention provides the magnetizable element comprising a first magnetizable material having a first coercivity and a second magnetizable material having a second coercivity lower than the first.

Avantageusement, l'axe de magnétisation des électroaimants est axial et le premier matériau est polarisé selon cet axe dans une direction définie et le second matériau présente un axe de magnétisation aligné avec celui du premier matériau et dont le sens est susceptible de changer au cours du temps via le courant électrique transmis par la bobine.Advantageously, the magnetization axis of the electromagnets is axial and the first material is polarized along this axis in a defined direction and the second material has a magnetization axis aligned with that of the first material and the direction of which is likely to change over time via the electric current transmitted by the coil.

Alternativement, l'axe de magnétisation des électroaimants est axial et le premier matériau et le second matériau présentent des axes de magnétisation alignés dont le sens est susceptible de changer au cours du temps via le courant électrique transmis par la bobine. Selon ce mode de réalisation alternatif, le matériau à "coercivité forte" 11 peut également être commandé et il est possible d'atteindre au moins 3 états (up : les deux polarités sont dans le même sens vers l'élément ferromagnétique, down : les deux polarités sont dans le même sens loin de l'élément ferromagnétique, off : les deux polarités sont dans un sens inverse).Alternatively, the magnetization axis of the electromagnets is axial and the first material and the second material have aligned magnetization axes whose direction is likely to change over time via the electric current transmitted by the coil. According to this alternative embodiment, the "high coercivity" material 11 can also be controlled and it is possible to achieve at least 3 states (up: both polarities are in the same direction towards the ferromagnetic element, down: both polarities are in the same direction away from the ferromagnetic element, off: both polarities are in an opposite direction).

Préférablement, lorsque les deux matériaux ont un axe de magnétisation allant dans le même sens l'élément magnétisable est activé, alors que dans le sens opposé il est désactivé.Preferably, when both materials have an axis of magnetization going in the same direction the magnetizable element is activated, while in the opposite direction it is deactivated.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, que l'élément magnétisable peut atteindre des états d'aimantation intermédiaires, avec pour seule modification l'intensité et la durée du pulse électrique.According to a preferred embodiment of the invention, the magnetizable element can reach intermediate magnetization states, with only the intensity and duration of the electric pulse being modified.

De préférence, le premier matériau est du néodyme et le second matériau est du AINiCo.Preferably, the first material is neodymium and the second material is AlNiCo.

Avantageusement, le sens de polarité de la disposition en damier de la matrice est défini par le premier matériau.Advantageously, the polarity direction of the checkerboard arrangement of the matrix is defined by the first material.

Un autre aspect de l'invention concerne les différentes formes des éléments magnétisables.Another aspect of the invention concerns the different shapes of the magnetizable elements.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, au moins un élément magnétisable comprend une portion de premier matériau périphérique comprenant un alésage dans lequel est logé une portion de second matériau, les deux portions étant concentriques. Alternativement, il peut comprendre une portion de second matériau périphérique comprenant un alésage dans lequel est logé une portion de premier matériau.According to a preferred embodiment of the invention, at least one magnetizable element comprises a portion of first peripheral material comprising a bore in which a portion of second material is housed, the two portions being concentric. Alternatively, it may comprise a portion of second peripheral material comprising a bore in which a portion of first material is housed.

Alternativement, au moins un élément magnétisable comprend le second matériau dans la zone inférieure et une mince couche du premier matériau sur la partie supérieure.Alternatively, at least one magnetizable element comprises the second material in the lower region and a thin layer of the first material on the upper region.

Préférablement, la mince couche du premier matériau est comprise entre 0.1 et 500 µm d'épaisseur De préférence, la mince couche présente une épaisseur d'environ 75 µm.Preferably, the thin layer of the first material is between 0.1 and 500 µm thick. Preferably, the thin layer has a thickness of approximately 75 µm.

Alternativement, moins un élément magnétisable comprend les deux matériaux en tranches alternées et/ou concentriques.Alternatively, at least one magnetizable element comprises the two materials in alternating and/or concentric slices.

Avantageusement, chaque élément magnétisable comprend un premier matériau magnétisable présentant une première coercivité et un second matériau magnétisable présentant une seconde coercivité inférieure à la première coercivité et en ce que les polarisations des deux matériaux sont inversées.Advantageously, each magnetizable element comprises a first magnetizable material having a first coercivity and a second magnetizable material having a second coercivity lower than the first coercivity and in that the polarizations of the two materials are reversed.

Selon un autre aspect, la présente invention concerne un dispositif d'affichage horloger comprenant un élément ferromagnétique logé dans une capsule étanche et un système de commande de l'élément ferromagnétique selon le premier aspect. Les buts, avantages et caractéristiques particuliers du bracelet objet de la présente invention étant similaires à ceux du fermoir objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici.According to another aspect, the present invention relates to a timepiece display device comprising a ferromagnetic element housed in a sealed capsule and a system for controlling the ferromagnetic element according to the first aspect. The aims, advantages and particular characteristics of the bracelet object of the present invention being similar to those of the clasp object of the present invention, they are not recalled here.

De manière avantageuse, l'élément ferromagnétique est logé dans une capsule étanche et le système de commande de l'élément ferromagnétique est situé dans la boîte logée sous ladite capsule étanche.Advantageously, the ferromagnetic element is housed in a sealed capsule and the control system of the ferromagnetic element is located in the box housed under said sealed capsule.

Avantageusement, la capsule étanche comprend une portion transparente et une portion de la boîte du dispositif d'affichage horloger, fixées de manière étanche l'une à l'autre.Advantageously, the waterproof capsule comprises a transparent portion and a portion of the case of the watch display device, fixed in a waterproof manner to each other.

De préférence, la capsule étanche est montée de manière détachable sur la boîte.Preferably, the waterproof capsule is detachably mounted on the box.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif d'affichage horloger comprend une alimentation électrique agencée pour générer et transférer au moins une impulsion électrique au système de commande de l'élément ferromagnétique.According to a preferred embodiment of the invention, the timepiece display device comprises a power supply arranged to generate and transfer at least one electrical pulse to the control system of the ferromagnetic element.

Avantageusement, le dispositif d'affichage horloger comprend en outre une membrane séparant le volume intérieur de la capsule et le système de commande de l'élément ferromagnétique.Advantageously, the watch display device further comprises a membrane separating the interior volume of the capsule and the control system from the ferromagnetic element.

De préférence, la membrane est fonctionnalisée de sorte à augmenter localement sa perméabilité magnétique.Preferably, the membrane is functionalized so as to locally increase its magnetic permeability.

De manière avantageuse, l'élément ferromagnétique est en immersion dans un second fluide transparent de phase différente.Advantageously, the ferromagnetic element is immersed in a second transparent fluid of different phase.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, au moins une partie de la surface intérieure de la capsule comprend un traitement de surface chimique et/ou mécanique hydrophile ou hydrophobe afin d'augmenter l'affinité avec le solvant, et réduire celle avec l'élément ferromagnétique.According to a preferred embodiment of the invention, at least a portion of the inner surface of the capsule comprises a hydrophilic or hydrophobic chemical and/or mechanical surface treatment in order to increase the affinity with the solvent, and reduce that with the ferromagnetic element.

Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne une utilisation d'un système de commande d'un élément ferromagnétique selon le premier aspect de l'invention dans un dispositif robotique de préhension.According to a second aspect, the present invention relates to a use of a system for controlling a ferromagnetic element according to the first aspect of the invention in a robotic gripping device.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

D'autres avantages, buts et caractéristiques particuliers de l'invention ressortiront de la description non limitative qui suit d'au moins un mode de réalisation particulier des dispositifs objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels :

  • la figure 1 représente un dispositif d'affichage horloger selon la présente invention,
  • la figures 2A représente schématiquement une matrice carrée selon la présente invention, les figures 2B et 2C représentent schématiquement plusieurs types de matrices hexagonales alors que les figures 2D et 2E représentent schématiquement plusieurs types de matrices avec des erreurs de fabrication,
  • les figures 3A à 3C représentent schématiquement un élément magnétisable selon trois modes de réalisation préférés de la présente invention,
  • les figures 4A à 4D représentent un mode de réalisation particulièrement préféré de la présente invention,
  • la figure 5 représente une vue en coupe de profil du dispositif d'affichage horloger selon la présente invention,
  • les figures 6A à 6D représentent différentes vues de la structure du support de matrice de la présente invention
  • les figures 7A à 7D montrent les lignes de champ magnétique générées à quatre étapes d'activation/désactivation de l'élément magnétisable.
  • la figure 8 est un graphique représentant illustration de face du champ magnétique en fonction de la taille de l'électroaimant et de l'état d'activation.
Other particular advantages, aims and characteristics of the invention will emerge from the following non-limiting description of at least one particular embodiment of the devices which are the subject of the present invention, with reference to the appended drawings, in which:
  • there figure 1 represents a timepiece display device according to the present invention,
  • there Figures 2A schematically represents a square matrix according to the present invention, the Figures 2B and 2C schematically represent several types of hexagonal matrices while the Figures 2D and 2E schematically represent several types of matrices with manufacturing errors,
  • THE Figures 3A to 3C schematically represent a magnetizable element according to three preferred embodiments of the present invention,
  • THE Figures 4A to 4D represent a particularly preferred embodiment of the present invention,
  • there figure 5 represents a profile sectional view of the watch display device according to the present invention,
  • THE Figures 6A to 6D represent different views of the structure of the die holder of the present invention.
  • THE Figures 7A to 7D show the magnetic field lines generated at four stages of activation/deactivation of the magnetizable element.
  • there figure 8 is a graph showing the face-on illustration of the magnetic field as a function of electromagnet size and activation state.

DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTIONDESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION

La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d'un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse. On note dès à présent que les figures ne sont pas forcément à l'échelle.This description is given without limitation, each characteristic of an embodiment being able to be combined with any other characteristic of any other embodiment in an advantageous manner. It should be noted from now on that the figures are not necessarily to scale.

De manière générale, l'invention concerne un dispositif d'affichage horloger 100 représenté dans la figure 1. Ce dispositif peut être, par exemple une montre.In general, the invention relates to a timepiece display device 100 shown in the figure 1 . This device can be, for example, a watch.

Comme représenté dans la figure 1, le dispositif d'affichage horloger 100 de la présente invention comprend un élément ferromagnétique 101, de préférence logé dans une capsule étanche 102, et un système de commande 10 de l'élément ferromagnétique, logé de préférence sous la capsule pour laisser l'élément ferromagnétique 101 apparent. Également, le dispositif comprend une alimentation, de préférence électrique, agencée pour générer et transférer au moins une impulsion électrique au système de commande 10 de l'élément ferromagnétique.As depicted in the figure 1 , the timepiece display device 100 of the present invention comprises a ferromagnetic element 101, preferably housed in a sealed capsule 102, and a control system 10 of the ferromagnetic element, preferably housed under the capsule to leave the ferromagnetic element 101 visible. Also, the device comprises a power supply, preferably electrical, arranged to generate and transfer at least one electrical pulse to the control system 10 of the ferromagnetic element.

Selon un mode de réalisation préféré décrit plus bas, l'élément ferromagnétique 101 est un ferrofluide.According to a preferred embodiment described below, the ferromagnetic element 101 is a ferrofluid.

Plus particulièrement, le système de commande 10 de l'élément ferromagnétique comprend une pluralité d'éléments magnétisables 1 susceptibles d'être activés et désactivés individuellement, via un courant électrique, de préférence une impulsion électrique, généré par l'alimentation, pour créer un champ magnétique constitué de lignes de champs destiné à agir sur l'élément ferromagnétique 101 de sorte à ce que les éléments magnétisables 1 activés attirent ou agissent sur l'élément ferromagnétique 101 et le déplacent dans la capsule 102 pour qu'il forme un affichage désiré. L'élément ferromagnétique 101 et le système de commande 10 sont séparés par au moins une paroi 104, nommée membrane et agencée pour minimiser sa réluctance au champ magnétique. Cette membrane 104 peut être constituée par une paroi de la boîte 105, par une paroi de la capsule 102 elle-même ou les deux ou similaire.More particularly, the control system 10 of the ferromagnetic element comprises a plurality of magnetizable elements 1 capable of being individually activated and deactivated, via an electric current, preferably an electric pulse, generated by the power supply, to create a magnetic field consisting of field lines intended to act on the ferromagnetic element 101 so that the activated magnetizable elements 1 attract or act on the ferromagnetic element 101 and move it in the capsule 102 so that it forms a desired display. The ferromagnetic element 101 and the control system 10 are separated by at least one wall 104, called a membrane and arranged to minimize its reluctance to the magnetic field. This membrane 104 can be constituted by a wall of the box 105, by a wall of the capsule 102 itself or both or similar.

De préférence l'affichage comprend au moins l'un parmi un style traditionnel choisi dans le groupe incluant heure, date, numérique et analogique, chronographe, phases de lunes, et similaires, un style smartwatch choisi dans le groupe incluant pouls, position, résultats d'un match de sport, cours de la bourse, météo, et similaires, un style futuriste choisi dans le groupe incluant interaction avec son environnement, réaction a des bruits, sons, contrôle vocal, déplacement du ferrofluide par la pensée, et similaires.Preferably the display includes at least one of a traditional style selected from the group including time, date, digital and analog, chronograph, moon phases, and the like, a smartwatch style selected from the group including pulse, position, sports match results, stock price, weather, and the like, a futuristic style selected from the group including interaction with its environment, reaction to noises, sounds, voice control, movement of ferrofluid by thought, and the like.

Dans un premier temps, le système de commande 1 de l'élément ferromagnétique va être décrit en détails en référence aux figures 2 à 4.First, the control system 1 of the ferromagnetic element will be described in detail with reference to the Figures 2 to 4 .

Les élément magnétisables 1 de la pluralité d'éléments magnétisables sont de préférence placés côte-à-côte en une couche dans la boite 105 du dispositif horloger 100, sous la capsule 102 enfermant l'élément ferromagnétique 101. Cependant un agencement différent peut être prévu si celui-ci permet au système de commande 10 d'agir sur la position de l'élément ferromagnétique 101 de manière adéquate tout en laissant l'affichage apparaitre.The magnetizable elements 1 of the plurality of magnetizable elements are preferably placed side by side in a layer in the case 105 of the timepiece device 100, under the capsule 102 enclosing the ferromagnetic element 101. However, a different arrangement can be provided if this allows the control system 10 to act on the position of the ferromagnetic element 101 adequately while allowing the display to appear.

Comme dit précédemment, chaque élément magnétisable 1 parmi la pluralité d'éléments magnétisables peut être activé/désactivé individuellement via un courant électrique. Ces éléments magnétisables 1 sont de préférence des électroaimants, de préférence des électroaimants permanents, disposés de manière juxtaposée de sorte à constituer une matrice 2. Comme représenté sur la figure 1, ils sont de préférence disposés verticalement, c'est-à-dire orientés vers l'élément ferromagnétique 101 de sorte à générer un champ magnétique maximal sur l'élément ferromagnétique 101.As previously stated, each magnetizable element 1 among the plurality of magnetizable elements can be individually activated/deactivated via an electric current. These magnetizable elements 1 are preferably electromagnets, preferably permanent electromagnets, arranged juxtaposed so as to constitute a matrix 2. As shown in the figure 1 , they are preferably arranged vertically, that is to say oriented towards the ferromagnetic element 101 so as to generate a maximum magnetic field on the ferromagnetic element 101.

Deux géométries de juxtaposition, ou de matrice 2, d'éléments magnétisables 1 sont possibles : une matrice dite carrée représentée à la figure 2A et une matrice dite hexagonale représentée à la figure 2B et à la figure 2C.Two geometries of juxtaposition, or matrix 2, of magnetizable elements 1 are possible: a so-called square matrix represented in Figure 2A and a so-called hexagonal matrix represented in the Figure 2B and to the Figure 2C .

Il est important de noter que le terme matrice carrée dans le présent contexte se rapporte à une matrice présentant n lignes disposées selon un axe X et m colonnes disposées selon un axe Y essentiellement perpendiculaire à X mais que n n'est pas forcément égal à m par exemple m ou n peut être égal à 1 et l'autre de m ou n peut être supérieur à 1. Par ailleurs il est à noter qu'en fonction de la précision de fabrication certains éléments de la matrice peuvent déborder ou manquer ceci est représenté dans les figures 2D et 2E.It is important to note that the term square matrix in this context refers to a matrix having n rows arranged along an X axis and m columns arranged along a Y axis substantially perpendicular to X but that n is not necessarily equal to m for example m or n may be equal to 1 and the other of m or n may be greater than 1. Furthermore it should be noted that depending on the precision of manufacture some elements of the matrix may overflow or be missing this is shown in the Figures 2D and 2E .

De manière générale, la structure de matrice carrée est définie par un nombre de voisins directs en moyenne de quatre, tandis que la structure de matrice hexagonale en possède en moyenne 6. Alternativement, une matrice carrée selon la présente invention peut être comprise comme une structure qui peut être construite en plaçant le centre géométrique des éléments dans une grille orthogonale (et pas orthonormée), avec au maximum un élément par carreau. Cet aspect est représenté dans les figures 2C à 2E où la figure 2C montre une matrice hexagonale et les figures 2D et 2E représentent une matrice, ou une portion de matrice, carrée selon la présente invention. La matrice hexagonale quant à elle présente des éléments magnétisables disposés en quinconce.Generally speaking, the square matrix structure is defined by an average number of direct neighbors of four, while the hexagonal matrix structure has an average of 6. Alternatively, a square matrix according to the present invention can be understood as a structure that can be constructed by placing the geometric center of the elements in an orthogonal (and not orthonormal) grid, with at most one element per tile. This aspect is shown in Figures 2C to 2E where the Figure 2C shows a hexagonal matrix and the Figures 2D and 2E represent a square matrix, or portion of a matrix, according to the present invention. The hexagonal matrix has magnetizable elements arranged in a staggered pattern.

La matrice hexagonale semble à première vue idéale, dans la mesure où elle est plus compacte. Cependant, avec cette géométrie, il est impossible de ne pas juxtaposer deux éléments magnétisables 1 de polarité similaire. En l'occurrence, les inventeurs ont découvert que la juxtaposition de deux éléments magnétisables de polarité similaire dégrade le fonctionnement, en esthétique et surtout en performance de la matrice 2 et qu'il est préférable de disposer les éléments magnétisables 1 de sorte à alterner leur polarité notamment la polarité du premier matériau à coercivité élevée comme expliqué plus bas, et donc qu'une géométrie carrée ou rectangulaire permettant une disposition des éléments magnétisables 1 en damier en fonction de leur polarités est préférable pour le fonctionnement du système de commande 10 et cela malgré l'encombrement plus important.The hexagonal matrix seems at first sight ideal, since it is more compact. However, with this geometry, it is impossible not to juxtapose two magnetizable elements 1 of similar polarity. In this case, the inventors discovered that the juxtaposition of two magnetizable elements of similar polarity degrades the operation, in aesthetics and especially in performance of the matrix 2 and that it is preferable to arrange the magnetizable elements 1 of so as to alternate their polarity, in particular the polarity of the first material with high coercivity as explained below, and therefore that a square or rectangular geometry allowing an arrangement of the magnetizable elements 1 in a checkerboard pattern according to their polarities is preferable for the operation of the control system 10 and this despite the greater bulk.

Il est à noter que l'espace vide entre les éléments magnétisables 1 dans la géométrie carrée peut par la suite être fonctionnalisé en y incorporant un matériau qui guide les flux magnétiques de sorte à fournir une perméabilité magnétique élevée. Ceci sera présenté plus bas.It is worth noting that the empty space between the magnetizable elements 1 in the square geometry can subsequently be functionalized by incorporating a material that guides magnetic fluxes so as to provide high magnetic permeability. This will be presented below.

Les figures 6A à 6D représentent un mode de réalisation préféré d'un support 6 de matrice 2 à utiliser pour le système de commande 10 de la présente invention.THE Figures 6A to 6D represent a preferred embodiment of a matrix 2 support 6 for use in the control system 10 of the present invention.

La figure 6A est une vue en coupe selon l'axe A-A indiqué sur la figure 6B. La figure 6B est une vue de face. La figure 6C est un agrandissement de la zone B de la figure 6B et la figure 6D est une vue en perspective.There Figure 6A is a sectional view along the AA axis indicated on the Figure 6B . There Figure 6B is a front view. The Figure 6C is an enlargement of zone B of the Figure 6B and the Figure 6D is a perspective view.

Comme on peut le voir sur ces figures, le support 6 présente une multitude de puits 61 agencés pour recevoir les éléments magnétiques 1 et des bobines. Chaque puit 61 propose deux trous traversants 62 permettant de laisser passer les fils de connexion vers l'arrière du support 6.As can be seen in these figures, the support 6 has a multitude of wells 61 arranged to receive the magnetic elements 1 and coils. Each well 61 has two through holes 62 allowing the connection wires to pass towards the rear of the support 6.

On remarque bien la disposition des puits 61 en matrice carrée et non hexagonale. Il est à noter que ce support 6 a de préférence la forme d'une plaque.We can clearly see the arrangement of the wells 61 in a square matrix and not a hexagonal one. It should be noted that this support 6 preferably has the shape of a plate.

La matrice 2 d'éléments magnétisables 1 ayant été présentée, nous allons désormais décrire les éléments magnétisables 1 eux-mêmes. Il est à noter que les éléments magnétisables 1 ci-dessous sont présentés dans le cadre du système de commande d'affichage mais que la présente invention porte également sur les divers modes de réalisation des éléments magnétisables en tant que tels.Having presented the array 2 of magnetizable elements 1, we will now describe the magnetizable elements 1 themselves. It should be noted that the magnetizable elements 1 below are presented in the context of the display control system but that the present invention also relates to the various embodiments of the magnetizable elements as such.

Comme brièvement décrit plus haut les éléments magnétisables 1 sont des aimants, de préférence des électroaimants permanents à aimantation commandée individuellement entre un état activé et un état désactivé. Chaque élément magnétisable comprend deux matériaux magnétisables.As briefly described above, the magnetizable elements 1 are magnets, preferably permanent electromagnets with controlled magnetization. individually between an on state and a off state. Each magnetizable element comprises two magnetizable materials.

Le premier matériau 11 présente une première coercivité élevée, par exemple du néodyme, et le second matériau 12 présente une seconde coercivité plus faible, par exemple du AlNiCo.The first material 11 has a high first coercivity, for example neodymium, and the second material 12 has a lower second coercivity, for example AlNiCo.

Chaque élément magnétisable 1 est relié à une bobine réalisée en une matière conductrice d'électricité agencée pour recevoir le courant électrique de l'alimentation et pour activer/désactiver l'élément magnétisable 1 via le courant électrique qu'elle lui transmet, par exemple par contact en l'entourant. Un pulse de courant électrique dans une bobine est converti par cette dernière en un pulse de champ magnétique. Ce court pulse magnétique est capable de modifier l'orientation du champ magnétique des aimants s'il est suffisamment intense. Le champ magnétique produit par la bobine est maximal et relativement contant en son centre. Sa durée est égale à celle du pulse électrique, soit environ 1µs à 100µs.Each magnetizable element 1 is connected to a coil made of an electrically conductive material arranged to receive the electric current from the power supply and to activate/deactivate the magnetizable element 1 via the electric current that it transmits to it, for example by contact by surrounding it. A pulse of electric current in a coil is converted by the latter into a magnetic field pulse. This short magnetic pulse is capable of modifying the orientation of the magnetic field of the magnets if it is sufficiently intense. The magnetic field produced by the coil is maximal and relatively constant at its center. Its duration is equal to that of the electric pulse, i.e. approximately 1 µs to 100 µs.

L'axe de magnétisation des électroaimants 1 est axial et le premier matériau 11 est polarisé selon cet axe dans une direction définie qui n'est plus modifiée. Le second matériau 12 présente un axe de magnétisation aligné avec celui du premier matériau 11, mais son sens est susceptible de changer au cours du temps via le courant électrique transmis par la bobine.The magnetization axis of the electromagnets 1 is axial and the first material 11 is polarized along this axis in a defined direction which is no longer modified. The second material 12 has a magnetization axis aligned with that of the first material 11, but its direction is likely to change over time via the electric current transmitted by the coil.

Ainsi, lorsque les deux matériaux ont un axe de magnétisation allant dans le même sens on dit qu'il est activé, alors que dans le sens opposé il est désactivé. A noter qu'il est possible d'atteindre des états d'aimantation intermédiaires, avec pour seule modification l'intensité et la durée du pulse électrique.Thus, when the two materials have an axis of magnetization going in the same direction, it is said to be activated, while in the opposite direction it is deactivated. Note that it is possible to reach intermediate states of magnetization, with the only modification being the intensity and duration of the electric pulse.

A noter, comme expliqué plus haut que dans la répartition en damier de électroaimants 1 en fonction de leur polarité c'est bien l'axe de magnétisation du premier matériau 11 qui est pris en compte.Note, as explained above, that in the checkerboard distribution of electromagnets 1 according to their polarity, it is indeed the magnetization axis of the first material 11 which is taken into account.

Selon un mode de réalisation alternatif, le matériau à "coercivité forte" 11 peut également être commandé si le pulse de courant de la bobine est suffisamment fort. Dans ce cas il est possible d'atteindre 3 états (up : les deux polarités sont dans le même sens vers l'élément ferromagnétique, down : les deux polarités sont dans le même sens loin de l'élément ferromagnétique, off : les deux polarités sont dans un sens inverse) ce qui permet davantage de flexibilité sur les animations avec le ferrofluide, car il devient notamment possible de le repousser durant un court instant.According to an alternative embodiment, the "high coercivity" material 11 can also be controlled if the current pulse of the coil is sufficiently strong. In this case it is possible to reach 3 states (up: both polarities are in the same direction towards the ferromagnetic element, down: the two polarities are in the same direction away from the ferromagnetic element, off: the two polarities are in the opposite direction) which allows more flexibility on animations with the ferrofluid, because it becomes possible in particular to push it back for a short moment.

Le procédé de commande de commutation de chaque élément magnétisable 1 comprend de préférence une étape consistant à déterminer si ledit aimant est aimanté ou non suivie d'une étape consistant à déterminer si ledit aimant doit être aimanté ou non. Sur la base des résultats, si l'aimantation actuelle est différente de l'aimantation souhaitée, une étape de commutation est mise en oeuvre dans laquelle une impulsion électrique est envoyée à la bobine de l'élément magnétisable. De préférence, l'impulsion électrique a un premier sens si l'aimant doit être activé et donc passer de l'état non aimanté à l'état aimanté et un deuxième sens si l'aimant doit être désactivé et donc passer de l'état aimanté à l'état non aimanté et présente une intensité supérieure à une valeur de seuil.The method for controlling the switching of each magnetizable element 1 preferably comprises a step of determining whether said magnet is magnetized or not followed by a step of determining whether said magnet should be magnetized or not. Based on the results, if the current magnetization is different from the desired magnetization, a switching step is implemented in which an electrical pulse is sent to the coil of the magnetizable element. Preferably, the electrical pulse has a first direction if the magnet is to be activated and therefore switch from the non-magnetized state to the magnetized state and a second direction if the magnet is to be deactivated and therefore switch from the magnetized state to the non-magnetized state and has an intensity greater than a threshold value.

Le procédé de pilotage du système de commande répète, de préférence de manière simultanée, les étapes du procédé de commutation décrit ci-dessus pour chaque élément magnétisable 1 du réseau en fonction d'un affichage choisi. A cet effet, il comprend deux étapes antérieures qui consistent à déterminer l'image à afficher par le fluide ferromagnétique 101 et choisir quels éléments magnétisables du système de commande de l'élément ferromagnétique doivent être activés et quels éléments magnétisables doivent être désactivés pour déplacer le fluide ferromagnétique pour afficher l'image déterminée.The method of controlling the control system repeats, preferably simultaneously, the steps of the switching method described above for each magnetizable element 1 of the network depending on a selected display. For this purpose, it comprises two previous steps which consist in determining the image to be displayed by the ferromagnetic fluid 101 and choosing which magnetizable elements of the control system of the ferromagnetic element must be activated and which magnetizable elements must be deactivated to move the ferromagnetic fluid to display the determined image.

Trois types d'éléments magnétisables 1 ont été conçus, mais tous sont basés sur la caractéristique présentée plus haut selon laquelle ils combinent un aimant permanent fort 11, donc un premier matériau de coercivité élevée, par exemple supérieur à 200kA/m et un aimant permanent semi-dur ou mou 12, donc un second matériau de coercivité moyenne ou faible, respectivement par exemple inférieur à 200kA/m et 1 kA/m.Three types of magnetizable elements 1 have been designed, but all are based on the characteristic presented above according to which they combine a strong permanent magnet 11, therefore a first material of high coercivity, for example greater than 200kA/m and a semi-hard or soft permanent magnet 12, therefore a second material of medium or low coercivity, respectively for example less than 200kA/m and 1 kA/m.

Lorsque l'aimant tend vers une forme aplatie, ce qui est souhaité afin de limiter l'épaisseur du dispositif horloger, il subit un champ démagnétisant intrinsèque, lié au rapprochement des pôles de l'aimant. Plus sa coercivité est haute, plus il est capable d'y résister, et donc de produire un champ magnétique élevée malgré sa forme aplatie désavantageuse. Par ailleurs, un matériau ayant une haute coercivité a tendance à orienter les lignes de champs dans sa vicinité plus facilement. En contrepartie, il demande une grande quantité d'énergie pour laisser modifier sa polarisation. Le principe de cet aspect de l'invention est donc de combiner ces deux matériaux présentant des coercivités différentes afin de produire un élément magnétisable miniature, basse consommation, haute performance.When the magnet tends towards a flattened shape, which is desired in order to limit the thickness of the watch device, it undergoes an intrinsic demagnetizing field, linked to the bringing the poles of the magnet closer together. The higher its coercivity, the more it is able to resist it, and therefore to produce a high magnetic field despite its disadvantageous flattened shape. Furthermore, a material with a high coercivity tends to orient the field lines in its vicinity more easily. In return, it requires a large amount of energy to allow its polarization to change. The principle of this aspect of the invention is therefore to combine these two materials with different coercivities in order to produce a miniature, low-consumption, high-performance magnetizable element.

Les trois types d'aimants sont présentés dans les figures 3A à 3C. Il est à noter que tous présentent une forme cylindrique qui est préférable mais n'est pas nécessaire au fonctionnement de l'élément magnétisable. A noter également que la bobine n'est pas représentée.The three types of magnets are presented in the Figures 3A to 3C . It should be noted that all have a cylindrical shape which is preferable but is not necessary for the operation of the magnetizable element. Also note that the coil is not shown.

Le premier montage représenté en figure 3A est le plus simple. Il comprend un premier aimant périphérique, de préférence un aimant semi-dur ou mou, comprenant un alésage dans lequel est logé un second aimant, de préférence un aimant dur. La symétrie centrale est importante donc les deux aimants doivent être concentriques. Leurs axes de magnétisation préférentiels sont alignés et le sens de magnétisation est tantôt identique, tantôt opposé selon la commande, ainsi, la polarisation de l'aimant semi-dur ou mou compense ou augmente le champ produit par l'aimant dur.The first assembly represented in Figure 3A is the simplest. It comprises a first peripheral magnet, preferably a semi-hard or soft magnet, comprising a bore in which is housed a second magnet, preferably a hard magnet. The central symmetry is important so the two magnets must be concentric. Their preferred axes of magnetization are aligned and the direction of magnetization is sometimes identical, sometimes opposite depending on the order, thus, the polarization of the semi-hard or soft magnet compensates or increases the field produced by the hard magnet.

Le montage représenté en figure 3B se compose d'un aimant semi-dur ou mou dans la zone inférieure et d'une mince couche d'aimant dur sur la partie supérieure d'une épaisseur comprise entre 0.1 et 500 µm. De préférence, la mince couche présente une épaisseur d'environ 75 µm. Cette couche sert à resserrer et réorienter les lignes de champs du matériau semi-dur ou mou.The assembly shown in Figure 3B consists of a semi-hard or soft magnet in the lower region and a thin layer of hard magnet on the upper part with a thickness of between 0.1 and 500 µm. Preferably, the thin layer has a thickness of about 75 µm. This layer serves to tighten and reorient the field lines of the semi-hard or soft material.

Le montage 3C est composé de deux matériaux en tranches alternées. L'un est un aimant dur, l'autre est un aimant semi-dur ou mou. Il tire parti de la géométrie des couches, qui ont pour effet de réduire l'intensité du champ démagnétisant. D'autres géométries sont donc également envisageables, notamment en couches fines concentriques.The 3C assembly is composed of two materials in alternating slices. One is a hard magnet, the other is a semi-hard or soft magnet. It takes advantage of the geometry of the layers, which have the effect of reducing the intensity of the demagnetizing field. Other geometries are therefore also possible, in particular in concentric thin layers.

Les montages représentés en Figures 3B et 3C présentent a priori de nombreux avantages par rapport au montage en Figure 3A, notamment d'être fonctionnels sur une gamme plus large de dimensions.The assemblies represented in Figures 3B and 3C present a priori numerous advantages compared to assembly in Figure 3A , particularly to be functional over a wider range of dimensions.

En plus de cela, il est à noter que selon un mode de réalisation préféré de l'invention indépendamment de la matrice et du type d'élément magnétisable, chaque circuit magnétique, c'est à dire l'élément magnétisable 1 et sa bobine, peut être cloisonné. C'est-à-dire, en se référant à la figure 4 qui ne représente que l'aimant 1 sans la bobine comme élément du centre pour plus de clarté, que l'élément magnétisable 1 est pris au centre d'un élément en forme de U, tel qu'un puit 61 de préférence un puit 61 du support 6, représenté aux figures 6, lorsque vu en coupe de profil. Le puit 61, ou du moins ses parois, donc par exemple le support 6, est de préférence en une matière avec une grande perméance magnétique, qui conduit facilement les champs magnétiques.In addition to this, it is noted that according to a preferred embodiment of the invention independently of the matrix and the type of magnetizable element, each magnetic circuit, i.e. the magnetizable element 1 and its coil, can be partitioned. That is, referring to the figure 4 which only represents the magnet 1 without the coil as a center element for clarity, that the magnetizable element 1 is taken at the center of a U-shaped element, such as a well 61 preferably a well 61 of the support 6, shown in figures 6 , when viewed in profile section. The well 61, or at least its walls, for example the support 6, is preferably made of a material with high magnetic permeance, which easily conducts magnetic fields.

Ce puit 61 a plusieurs effets. D'une part il permet de réduire l'effet de démagnétisation de l'élément magnétisable, et donc d'augmenter ses performances. D'autre part il permet à l'élément magnétisable d'atteindre un troisième état en plus des deux états activés/désactivés, où la puissance de l'élément magnétisable est augmentée, comme une sorte d'état super activé. Ceci peut être utilisé à diverses fins, notamment pour verrouiller la position de l'élément ferromagnétique.This well 61 has several effects. On the one hand it allows to reduce the demagnetization effect of the magnetizable element, and thus to increase its performance. On the other hand it allows the magnetizable element to reach a third state in addition to the two activated/deactivated states, where the power of the magnetizable element is increased, like a kind of super activated state. This can be used for various purposes, including to lock the position of the ferromagnetic element.

Cette caractéristique est présentée dans les figures 7A à 7D et dans la figure 8.This feature is presented in the Figures 7A to 7D and in the figure 8 .

La figures 7A à 7D montrent les lignes de champ et donc la force du champ magnétique à différents moments.There Figures 7A to 7D show the field lines and thus the strength of the magnetic field at different times.

La figure 7A représente le champ créé lorsque l'aimant est désactivé. On voit en effet que celui-ci n'est pas puissant et confiné par le puit.There Figure 7A represents the field created when the magnet is deactivated. We can see that it is not powerful and is confined by the well.

La figure 7B représente le champ créé lorsque l'aimant est activé. On voit en effet que celui-ci a augmenté de sorte à attirer l'élément ferromagnétique.There Figure 7B represents the field created when the magnet is activated. We can see that it has increased so as to attract the ferromagnetic element.

La figure 7C représente le champ créé lorsque l'aimant est activé et lorsque l'élément ferromagnétique est venu se positionner dessus. C'est l'état super-activé. C'est une conséquence de la matrice et du puit 61 qui concentre le flux magnétique.There Figure 7C represents the field created when the magnet is activated and when the ferromagnetic element has come to position itself on it. This is the super-activated state. It is a consequence of the matrix and well 61 which concentrates the magnetic flux.

La figure 7D représente le champ créé lorsque l'aimant est désactivé lorsque l'élément ferromagnétique est venu se positionner dessus. On voit en effet que celui-ci n'est pas puissant et confiné par le puit. C'est la fin de l'effet super-activé.There Figure 7D represents the field created when the magnet is deactivated when the ferromagnetic element has come to position itself on it. We see in fact that this one is not powerful and confined by the well. This is the end of the super-activated effect.

Les figures 7A à 7D sont dans l'ordre chronologiques lors d'une activation.THE Figures 7A to 7D are in chronological order upon activation.

Pour en revenir à l'état super-activé ou super magnétisé, ce phénomène est généralement du au rapport entre la longueur et le diamètre de l'aimant. En effet, lorsque les deux pôles d'un aimant cylindrique sont éloignés l'effet super magnétisé est quasi constant. En revanche, dans le cas d'un aimant plat ou fin comme ici pour limiter l'épaisseur du système, cet effet n'est pas automatique et c'est la présence de du puit 61 (ou du support 6 qui comprend le puit 61) qui lors de l'interaction avec l'élément ferromagnétique permet d'atteindre cet état et donc de procurer un aimant plus fort dans un volume réduit.Returning to the super-activated or super-magnetized state, this phenomenon is generally due to the ratio between the length and the diameter of the magnet. Indeed, when the two poles of a cylindrical magnet are far apart, the super-magnetized effect is almost constant. On the other hand, in the case of a flat or thin magnet as here to limit the thickness of the system, this effect is not automatic and it is the presence of the well 61 (or the support 6 which includes the well 61) which during the interaction with the ferromagnetic element makes it possible to reach this state and therefore to provide a stronger magnet in a reduced volume.

Ceci est également illustré sur la figure 8, qui montre l'état super activé par rapport à l'état activé.This is also illustrated on the figure 8 , which shows the super activated state versus the activated state.

Finalement, le puit 61 joue un rôle de protection, en confinant le flux en son enceinte, et réduisant à virtuellement zéro le champ magnétique sous l'élément magnétisable 1.Finally, well 61 plays a protective role, confining the flow within its enclosure, and reducing the magnetic field under magnetizable element 1 to virtually zero.

En effet, l'enjeu est d'augmenter les lignes de flux R, qui ont pour fonction d'attirer des éléments magnétiques, et réduire les flux de fuites S, qui dégradent les performances de l'élément magnétisable 1 comme représenté sur les figures 4B à 4D.Indeed, the challenge is to increase the flux lines R, which have the function of attracting magnetic elements, and reduce the leakage fluxes S, which degrade the performance of the magnetizable element 1 as shown in the Figures 4B to 4D .

De préférence, Le puit 61 présente un interstice, entre sa paroi verticale et l'élément magnétisable situé au centre, dont la dimension est fonction de la taille de l'élément magnétique 1 et des matériaux utilisés. De préférence, la dimension est comprise en 0 et 500 µm, de préférence entre 300 et 400 µm, idéalement la dimension correspond environ à 1/3 du diamètre de l'aimant.Preferably, the well 61 has a gap, between its vertical wall and the magnetizable element located in the center, the dimension of which is a function of the size of the magnetic element 1 and the materials used. Preferably, the dimension is between 0 and 500 µm, preferably between 300 and 400 µm, ideally the dimension corresponds to approximately 1/3 of the diameter of the magnet.

Il pourrait également être envisagé d'introduire des matériaux ou des mécanismes réduisant les fuites S, par exemple des matériaux diamagnétiques qui ont un effet de répulsion aux champs magnétiques. Plus simplement, cette zone contient la bobine qui contrôle l'état de magnétisation de l'élément magnétisable.It could also be considered to introduce materials or mechanisms that reduce S-leakage, for example diamagnetic materials that have a repulsive effect on magnetic fields. More simply, this area contains the coil that controls the state of magnetization of the magnetizable element.

De manière avantageuse, le puit 61, ou du moins ses parois, donc par exemple le support 6, est réalisé en une matière présentant une perméance magnétique relative "µr" supérieure à 1, de préférence 400 ou plus. Ainsi, le puit 61 peut absorber plus facilement les lignes de champ à la place de l'air. Également, le puit 61 dispose d'une capacité à absorber le flux magnétique produit par l'élément magnétisable 1. Plus particulièrement, la capacité à absorber le flux magnétique produit par l'élément magnétisable 1 est le produit de la section et de la limite à saturation Bsat du matériau du puit 61. En effet, plus la section des parois du puit 61, c'est-à-dire son épaisseur, est fine, plus la limite de saturation du matériau doit être haute. On observe des matériaux avec Bsat > 2.5 T, la présente invention peut par exemple utiliser un matériau avec Bsat de 1.9 T. Ainsi, le matériau peut être choisi en fonction de sa section ou inversement. Accéder à l'état boost implique la présence d'élément ferromagnétique dans la vicinité de l'élément magnétisable, et peut être utilisé à des fins de mesures.Advantageously, the well 61, or at least its walls, therefore for example the support 6, is made of a material having a relative magnetic permeance "µ r " greater than 1, preferably 400 or more. Thus, the well 61 can more easily absorb the field lines instead of air. Also, the well 61 has a capacity to absorb the magnetic flux produced by the magnetizable element 1. More particularly, the capacity to absorb the magnetic flux produced by the magnetizable element 1 is the product of the section and the saturation limit B sat of the material of the well 61. Indeed, the thinner the section of the walls of the well 61, that is to say its thickness, the higher the saturation limit of the material must be. Materials with B sat > 2.5 T are observed, the present invention can for example use a material with B sat of 1.9 T. Thus, the material can be chosen according to its section or vice versa. Accessing the boost state implies the presence of ferromagnetic element in the vicinity of the magnetizable element, and can be used for measurement purposes.

En ce qui concerne le circuit magnétique, comprenant l'aimant 1 et la bobine, il est à noter qu'Il existe une classe de matériaux appelés matériaux magnétoélectriques dont les propriétés électriques et magnétiques sont liées. Ceci implique notamment qu'il est possible de contrôler leur polarisation magnétique par le biais d'un champ électrique. Ceci aurait pour avantage de pouvoir se passer de la bobine en cuivre, tout en préservant la basse consommation du système.Regarding the magnetic circuit, comprising magnet 1 and the coil, it should be noted that there is a class of materials called magnetoelectric materials whose electrical and magnetic properties are linked. This implies in particular that it is possible to control their magnetic polarization by means of an electric field. This would have the advantage of being able to do without the copper coil, while preserving the low consumption of the system.

Nous allons maintenant décrire la portion supérieure du dispositif d'affichage horloger 100, à savoir la capsule 102 et l'élément ferromagnétique 101 se trouvant à l'intérieur.We will now describe the upper portion of the timepiece display device 100, namely the capsule 102 and the ferromagnetic element 101 located inside.

L'élément ferromagnétique 101 est logé dans la capsule 102 qui est de préférence disposée sur le système de commande 10. Cette capsule 102 présente donc un logement étanche dans lequel l'élément ferromagnétique 101 est de préférence en immersion dans un second fluide transparent (solvant) de phase différente 103. En effet, l'élément ferromagnétique 101 peut exister sous forme organique ou aqueuse, le solvant est alors de la phase opposée et un traitement de surface chimique et/ou mécanique hydrophile ou hydrophobe est de préférence effectué afin d'augmenter l'affinité avec le solvant, et réduire celle avec l'élément ferromagnétique 101 pour éviter qu'il s'accroche sur la capsule 102.The ferromagnetic element 101 is housed in the capsule 102 which is preferably arranged on the control system 10. This capsule 102 therefore has a sealed housing in which the ferromagnetic element 101 is preferably immersed in a second transparent fluid (solvent) of phase different 103. Indeed, the ferromagnetic element 101 can exist in organic or aqueous form, the solvent is then of the opposite phase and a hydrophilic or hydrophobic chemical and/or mechanical surface treatment is preferably carried out in order to increase the affinity with the solvent, and reduce that with the ferromagnetic element 101 to prevent it from sticking to the capsule 102.

La capsule 102 présente une portion supérieure transparente laissant apparaitre l'élément ferromagnétique. Selon un premier mode de réalisation cette portion supérieure est fixée de manière étanche à la boîte 105 de sorte que la capsule soit en partie constituée par une surface externe de la boîte, de préférence la membrane 104. Alternativement, la capsule peut être un élément rapporté à la boîte qui comprend une portion inférieure au contact du dispositif horloger. Dans ce dernier mode, la capsule est susceptible d'être détachable.The capsule 102 has a transparent upper portion revealing the ferromagnetic element. According to a first embodiment, this upper portion is fixed in a sealed manner to the case 105 so that the capsule is partly constituted by an external surface of the case, preferably the membrane 104. Alternatively, the capsule may be an element attached to the case which comprises a lower portion in contact with the timepiece device. In this latter embodiment, the capsule is likely to be detachable.

Il est à noter qu'afin d'augmenter les performances du système de commande et donc de l'affichage, il est préférable de diminuer au maximum la distance et/ou la réluctance entre l'élément ferromagnétique et le système de commande. Ainsi, la membrane qui sépare l'intérieur de la capsule du système de commande d'affichage doit avoir une épaisseur minimale.It should be noted that in order to increase the performance of the control system and therefore of the display, it is preferable to reduce as much as possible the distance and/or the reluctance between the ferromagnetic element and the control system. Thus, the membrane which separates the interior of the capsule from the display control system must have a minimum thickness.

Elle peut être de surcroit être fonctionnalisée afin d'améliorer les performances du système. Il s'agit dans ce cas d'augmenter localement sa perméabilité magnétique, afin de mieux conduire les champs magnétiques. Une membrane avec une perméabilité magnétique élevée mais uniforme sur sa surface viendrait dégrader les performances du système.It can also be functionalized to improve the system's performance. In this case, it is a question of locally increasing its magnetic permeability, in order to better conduct magnetic fields. A membrane with a high but uniform magnetic permeability on its surface would degrade the system's performance.

En plus des systèmes et des caractéristiques décrits plus haut il est possible d'ajouter différents capteurs en fonction des propriétés recherchées. Il est en outre possible de prévoir de pouvoir commander chaque élément magnétisable dans tous les états intermédiaires entre 'ON' et 'OFF' en utilisant des informations supplémentaires sur leur polarisation.In addition to the systems and features described above, it is possible to add different sensors depending on the desired properties. It is also possible to provide for the ability to control each magnetizable element in all intermediate states between 'ON' and 'OFF' using additional information on their polarization.

Bien que les aspects de l'invention aient été décrits conjointement avec un certain nombre de modes de réalisation, il est évident que de nombreuses alternatives, modifications et variantes seraient ou sont évidentes pour l'homme du métier. En conséquence, cette divulgation est destinée à englober toutes ces alternatives, modifications, équivalents et variantes qui sont dans la portée de cette divulgation. C'est par exemple particulièrement le cas en ce qui concerne les différents matériaux utilisés ainsi que les procédés de production des différentes pièces.Although aspects of the invention have been described in conjunction with a number of embodiments, it is apparent that numerous alternatives, modifications and variations would be or are apparent to those skilled in the art. Accordingly, this disclosure is intended to encompass all such alternatives, modifications, equivalents and variations that are within the scope of this disclosure. This is particularly the case, for example, with respect to the different materials used and the production processes of the different parts.

Par ailleurs, en utilisant le même système de commande d'élément ferromagnétique dans la partie inférieure du dispositif horloger, d'autres types d'affichages peuvent être imaginés, dans la mesure où un phénomène magnétique les régit, par exemple des billes contrôlées par la matrice d'élément magnétisable, des volets sur un pivots, un fluide qui change de couleur en fonction de l'intensité du champ magnétique appliqué, une membrane qui se déforme visuellement ou fonctionnellement sur l'effet de la matrice.Furthermore, by using the same ferromagnetic element control system in the lower part of the timepiece device, other types of displays can be imagined, to the extent that a magnetic phenomenon governs them, for example balls controlled by the magnetizable element matrix, shutters on a pivot, a fluid that changes color depending on the intensity of the applied magnetic field, a membrane that deforms visually or functionally on the effect of the matrix.

Claims (15)

Système de commande (10) d'un élément ferromagnétique (101) comprenant une pluralité d'éléments magnétisables (1) susceptibles d'être activés et désactivés individuellement via un courant électrique de sorte que les éléments magnétisables (1) activés agissent sur l'élément ferromagnétique (101) pour qu'il forme un affichage désiré, caractérisé en ce que les éléments magnétisables (1) de la pluralité d'éléments magnétisables sont juxtaposés selon deux axes de sorte à former une matrice carrée (2) dans laquelle les éléments magnétisables (1) sont disposés en damier de sorte à présenter une polarité alternée selon les deux axes.A control system (10) for a ferromagnetic element (101) comprising a plurality of magnetizable elements (1) capable of being individually activated and deactivated via an electric current such that the activated magnetizable elements (1) act on the ferromagnetic element (101) to form a desired display, characterized in that the magnetizable elements (1) of the plurality of magnetizable elements are juxtaposed along two axes so as to form a square matrix (2) in which the magnetizable elements (1) are arranged in a checkerboard pattern so as to have alternating polarity along the two axes. Système de commande d'un élément ferromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments magnétisables (1) sont des électroaimants permanents.Control system for a ferromagnetic element according to claim 1, characterized in that the magnetizable elements (1) are permanent electromagnets. Système de commande d'un élément ferromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un puit (61) agencé pour recevoir chaque élément magnétisable (1).Control system for a ferromagnetic element according to any one of claims 1 or 2, characterized in that it further comprises at least one well (61) arranged to receive each magnetizable element (1). Système de commande d'un élément ferromagnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le puit (61) est réalisé en une matière présentant une perméance magnétique relative supérieure à 1.Control system for a ferromagnetic element according to claim 3, characterized in that the well (61) is made of a material having a relative magnetic permeance greater than 1. Système de commande d'un élément ferromagnétique selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le puit (61) présente un interstice entre ses parois verticales (6) et l'élément magnétisable (1) d'une distance comprise dans la gamme de 0 à 500 µm.Control system for a ferromagnetic element according to any one of claims 3 or 4, characterized in that the well (61) has a gap between its vertical walls (6) and the magnetizable element (1) of a distance in the range from 0 to 500 µm. Système de commande d'un élément ferromagnétique selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un support (6) dans laquelle est prévu ledit au moins un puit (61).Control system for a ferromagnetic element according to any one of claims 3 to 5, characterized in that it comprises a support (6) in which said at least one well (61) is provided. Système de commande d'un élément ferromagnétique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le support (6) à la forme d'une plaque.Control system for a ferromagnetic element according to claim 6, characterized in that the support (6) has the form of a plate. Système de commande d'un élément ferromagnétique selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que chaque puit (61) propose deux trous traversants (62) permettant de laisser passer des fils de connexion vers l'arrière du support (6).Control system for a ferromagnetic element according to any one of claims 6 or 7, characterized in that each well (61) has two through holes (62) allowing connection wires to pass towards the rear of the support (6). Système de commande d'un élément ferromagnétique selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le support (6) est réalisé en un matériau agencé pour absorber et/ou guider les flux magnétiques de sorte à fournir une perméabilité magnétique élevé.Control system for a ferromagnetic element according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the support (6) is made of a material arranged to absorb and/or guide the magnetic fluxes so as to provide high magnetic permeability. Système de commande d'un élément ferromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que chaque élément magnétisable (1) comprend un premier matériau magnétisable (11) présentant une première coercivité et un second matériau magnétisable (12) présentant une seconde coercivité inférieure à la première.A system for controlling a ferromagnetic element according to any one of claims 1 to 9, characterized in that each magnetizable element (1) comprises a first magnetizable material (11) having a first coercivity and a second magnetizable material (12) having a second coercivity lower than the first. Système de commande d'un élément ferromagnétique selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'axe de magnétisation des électroaimants (1) est axial et le premier matériau (11) est polarisé selon cet axe dans une direction définie et en ce que le second matériau (12) présente un axe de magnétisation aligné avec celui du premier matériau (11) et dont le sens est susceptible de changer au cours du temps via le courant électrique transmis par une bobine.Control system for a ferromagnetic element according to claim 10, characterized in that the magnetization axis of the electromagnets (1) is axial and the first material (11) is polarized along this axis in a defined direction and in that the second material (12) has a magnetization axis aligned with that of the first material (11) and the direction of which is likely to change over time via the electric current transmitted by a coil. Système de commande d'un élément ferromagnétique selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'axe de magnétisation des électroaimants (1) est axial et le premier matériau (11) et le second matériau (12) présentent des axes de magnétisation alignés dont le sens est susceptible de changer au cours du temps via le courant électrique transmis par une bobine.Control system for a ferromagnetic element according to claim 10, characterized in that the magnetization axis of the electromagnets (1) is axial and the first material (11) and the second material (12) have aligned magnetization axes whose direction is likely to change over time via the electric current transmitted by a coil. Système de commande d'un élément ferromagnétique selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que lorsque les deux matériaux (11, 12) ont un axe de magnétisation allant dans le même sens l'élément magnétisable (1) est activé, alors que dans le sens opposé il est désactivé.A system for controlling a ferromagnetic element according to any one of claims 10 to 12, characterized in that when the two materials (11, 12) have a magnetization axis going in the same direction the magnetizable element (1) is activated, while in the opposite direction it is deactivated. Système de commande d'un élément ferromagnétique selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que le sens de polarité de la disposition en damier de la matrice (2) est défini par le premier matériau (1).Control system for a ferromagnetic element according to any one of claims 10 to 13, characterized in that the direction of polarity of the checkerboard arrangement of the matrix (2) is defined by the first material (1). Dispositif d'affichage horloger (100) comprenant un élément ferromagnétique (101) logé dans une capsule étanche (102) et un système de commande (10) de l'élément ferromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 14Clock display device (100) comprising a ferromagnetic element (101) housed in a sealed capsule (102) and a control system (10) of the ferromagnetic element according to any one of claims 1 to 14.
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