Les montres de demain seront plus efficaces. Leurs batteries dureront beaucoup plus longtemps. Et en plus de donner l’heure, elles disposeront peut-être de plusieurs fonctions, telles que téléphone, boussole ou autres applications nécessitant une importante capacité énergétique. Le Laboratoire d’actionneurs intégrés de l’EPFL (LAI), situé à Neuchâtel, a fait un pas dans ce sens en inventant un moteur de montre d’un genre nouveau, dont le rendement est trois fois plus important que les moteurs usuels. Il répond ainsi aux besoins et développements de l’industrie horlogère.
Pour fabriquer des microsystèmes électroniques de petite dimension, appelés communément MEMS, on utilise en général les principes de l’électrostatique. Les chercheurs du LAI proposent, quant à eux, un entraînement électromagnétique. Doté d’un aimant permanent et de trois phases au lieu d’une seule, ce nouveau dispositif original à plus d’un titre a obligé les scientifiques à relever quelques défis…
«Pour obtenir un bon moteur, il faut au minimum deux ou trois phases, c’est-à-dire deux ou trois bobines de cuivre, explique Yves Perriard, directeur du LAI. Or, ces bobines prennent de la place et nous ont donc obligés à inventer une nouvelle configuration et géométrie du moteur. Et surtout, elles sont très chères à réaliser avec les méthodes traditionnelles, qui sont les mêmes depuis les années 1970.»
Fabrication en salles blanches
Les chercheurs ont donc planché sur un nouveau procédé de fabrication. Menée en salle blanche, cette méthode a été complexe à mettre au point – il a fallu définir 24 opérations en tout. Mais elle permet de réaliser certaines pièces à moindre coût. Les stators, parties fixes du moteur, sont par exemple gravés sur des plaques de silicium, permettant ainsi d’en faire de grande quantité à la fois.
Yves Perriard souligne une autre difficulté: «Avec trois phases, l’électronique de commande du système a dû être revue. Pour donner l’heure de manière adéquate, elle doit pouvoir localiser à tout moment le rotor, c’est-à-dire la partie rotative, précise Yves Perriard. Or, il serait très coûteux de doter le moteur de capteurs à cet effet. Nous sommes donc en train de chercher des solutions du côté des techniques de traitement du signal en utilisant la tension et le courant du moteur.» Un dispositif de toute petite taille, mais truffé d’inventions…
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Sans vouloir minimiser les mérites de ce laboratoire, permettez moi quelques remarques : 1) Un moteur dans une montre ? Pourquoi pas, mais ce n’est pas obligatoire : nombreuses montres fonctionnent en numérique. Il aurait été intéressant de faire la comparaison énergétique avec ce type de montres également. 2) Il est annoncé : « en inventant un moteur de montre d’un genre nouveau, dont le rendement est trois fois plus important que les moteurs usuels » Ca c’est tout bonnement impossible : un bon moteur a classiquement un rendement de 95%. trois fois mieux le ferait passer à presque 300%. Je pense que ce serait sans doute plus correct de dire « avec trois fois moins de pertes » ? Dans ce cas, il est un peu « osé » de dire « montres trois fois plus perfotmantes ». 3) La détection de la position du rotor par la prise en compte du couple I,V est courament pratiquée et l’EPFL ici n’invente rien (pour les modélistes, c’est ainsi que marchent les controleurs des moteurs brushless LRK. Par exemple…) Cdlt