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"PERFECTIONNEMENTS AUX NOYAUX MAGNETIQUES POUR INDUCTANCES
A HAUTE FREQUENCE-
Faisant l'objet d'une première demande de brevet déposée en GRANDE-BRETAGNE, le 19 décembre 1933, N 35749/33, aux noms de la Société dite : ALDDIN INDUSTRIES LIMITED, et Monsieur Wladimir John POLYDOROFF, dont la Sté. JOHNSON LABORATORIES Inc. est l'ayantdroit
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La présente invention est relative aux noyaux magnétiques et plus particulièrement aux noyaux magnétiques utilisables avec les inductances à haute fréquence. Des noyaux magnétiques de ce genre peuvent être utilisés, par exemple. dans des inductances destinées aux récepteurs de téléphonie sans fil.
Les noyaux magnétiques, selon la pré-
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sente invention, sont faits de substances magnétiques finement divisées dont les particules sont isolées les unes des autres et sont maintenues assemblées au moyen d'un liant approprié.
D'autres avantages et particularités de l'inven- tion ressortiront de la description qui va en être faite avec référence au dessin annexé, dans lequel :
La Fig. 1 représente un système de noyau consistant en une partie âme et une partie enveloppe, du type mobile par rapport à une bobine de façon à obtenir une inductance variable.
La Fig. 2 représente un noyau et une culasse utilisés en combinaison avec une bobine qui est accordée grâce à un dispositif extérieur.
Les Fig. 3, 4 et 5 représentent des noyaux avec culasse, utilisables, en particulier, avec une bobine d'oscillatrice lorsque l'on désire avoir une fréquence de sortie constante.
La Fig. 6 représente une variante de la Figure 1 appliquée à un noyau en forme d'E.
Dans certaines f ormes de réalisation de noyaux magnétiques du type en question ici, le noyau comporte une partie %ne qui est introduite dans une bobine tubulaire et une partie enveloppe qui entoure la bobine de façon que le système de noyau constitue un circuit magnétique presque fermé, la bobine étant logée dans une cavité annulaire étroi- te entre les parties âme et enveloppe du noyau. Le mouvement du système de noyau par rapport à la bobine modifie la perméabilité effective de l'espace entourant la bobine et, par suite,,, modifie l'inductance effective de la bobine.
La partie enveloppe est, de façon comnode, cylindrique, mais d'au-
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La présente invention est basée sur la découverte que les pertes dans le fer se produisant dans une inductance à noyau en fer, à des fréquences élevées, sont surtout dues aux faibles courants induits produits dans les particules qui se trouvent au voisinage immédiat de la bobine, et, en particulier, dans celles qui se trouvent à l'intérieur de la bobine. De même, la perméabilité effective est due, surtout, au fer entouré par la bobine. Par suite, il est important d'utiliser du fer très finement divisé, ayant des propriétés magnétiques élevées, dans l'âme centrale d'un noyau de ce genre.
Le dispositif magnétique utilisé pour assurer un trajet de retour du flux, d'autre part, est soumis à une influence beaucoup plus faible tendant à créer des courants induits et il est, par suite, moins important au point de vue des pertes. Etant donné que la masse de cette portion du système de noyau est généralement beaucoup plus grande que la masse de l'âme centrale, il est économi- que d'utiliser une substance magnétique plus grossière et, par suite, moins coûteuses, pour les parties du trajet de retour du système de noyau, l'utilisation d'une matière de ce genre, de moins bonne qualité, dans les parties relati- vement éloignées du système de noyau, ne donnant pas d'auge mentation sensible des pertes.
Ainsi, par exemple, la partie enveloppe du système de noyau ou la culasse extérieure peut être faite en une substance magnétique plus grossière et de moins bonne qualité, sans avoir d'effets nuisibles importants sur le fonctionnement du dispositif d'inductance dans l'ensemble.
Dans une forme de réalisation de la présente invention, on a utilisé cette découverte en faisant séparément les parties âme et enveloppe du noyau, la partie enveloppe étant en une substance magnétique plus grossière et
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de moins bonne qualité, de façon à réduire le prix de fabrication de l'ensemble du système de noyau. Par exemple, la partie âme peut être en une substance magnétique très finement divisée telle que du fer pur, tandis que la partie en* veloppe y associée peut être faite de particules considérablement plus grandes, en une substance magnétique moins coûteuse que le fer pur.
Sur la Figure 1, le système de noyau 1 comprend une partie enveloppe 2, en particules magnétiques relativement grossières, et une partie %ne 3 qui est faite en une substance magnétique fine. Un enroulement 4 est porté par un tube 5 qui est, de préférence, en une matière isolante.
L'enroulement est fait de façon à se placer dans la cavité annulaire qui existe entre les parties âme 3 et enveloppe 2 du système de noyau 1. Les deux parties du système de noyau sont faites séparément et sont réunies l'une à l'autre, lors du montage, de toute façon appropriée.
Quoique les besoins de la partie enveloppe du système du noyau,en ce qui concerne le degré de subdivision des particules magnétiques et la qualité de la substance magnétique utilisée, soient, comme indiqué ci-dessus, sensiblement moindres que cela n'est le cas pour l'âme inté- rieure, ils dépendent également de la gamme de fréquence pour laquelle le système d'inductance variable utilisant le noyau doit être utilisé et c'est pour les fréquences inférieures que l'on a le plus de liberté. Un système analogue convenant pour noyau mobile est représenté sur la Figure 6, sur laquelle on a représenté un noyau en forme d'E. La partie intérieure 3 est également faite de particules fines, tandis que la culasse 2a est faite de particules de qualité plus grossière.
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La présente invention peut également être utilisée avec avantagea dans le cas d'inductances comportant des noyaux fixes tels que par exemple les inductances accordées par des dispositifs extérieurs. Par exemple, un noyau magné.. tique pour inductance à haute fréquence peut être associé avec une culasse en forme d'U de façon à réduire la réluctance du parcours du flux magnétique et, par suite, augmenter la perméabilité effective du noyau. En ce cas, également, la culasse peut être en une substance magnétique plus gros** sière et de moins bonne qualité que celle employée pour le noyau, ou bien, dans des cas particuliers, elle peut même être faite de feuilles de matières magnétiques, ce qui réduit considérablement la réluctance du trajet de retour.
En plaçant la culasse suffisamment loin de l'action directe de la bobine, les pertes dans le noyau peuvent être main" tenues suffisamment faibles malgré la qualité inférieure de la substance utilisée dans la culasse.
Sur la Figure 2, un noyau magnétique 6 en substance finement divisée et comprimée, porte des bobines 7 qui peuvent être sous forme de galettes, comme cela est représenté, et qui sont montées en séries de façon à présen- ter des caractéristiques de pertes faibles. La culasse magnétique 8 peut également être faite de substance magnétique finement divisée et comprimée, de qualité inférieure à celle utilisée pour le noyau 6. La réluctance totale du noyau complet est inférieure à celle du noyau 6 avec trajet de retour dans l'air seul et la perméabilité effective du noyau complet est sensiblement plus élevée que la perméabi- lité du noyau 6 seul.
Le nombre de tours des bobines et, en conséquence, la quantité de fil nécessaire pour donner une valeur donnée d'inductance est, par suite, réduite et
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l'efficacité du dispositif d'inductance est augmentée.
Les dispositions représentées sur les Figures 2 et 3 sont particulièrement intéressantes pour l'application en combinaison avec la bobine d'oscillatrice d'un récepteur superhétérodyne. C'est un fait bien connu que ces oscillas triées sont soumises à des déplacemnts de fréquences du fait de variations de la température et de la tension appli- quées à la lampe oscillatrice. Un procédé de limitation du déplacement de fréquences dû aux changements de température consiste à employer une bobine munie d'un noyau fait en une substance ayant des propriétés telles que sa perméabilité apparente change également avec la température.
Le déplacement de fréquence dû aux changements de la température peut encore être limité plus efficacement en disposant des bandes minces en une substance thermique, ayant un coefficient de dilatation relativement élevé, entre des parties du système de noyau de façon que la longueur des entrefers dans le parcours magnétique et, par suite, la perméabilité effective du système de noyau, change avec la température.
Sur la Figure 3, un noyau magnétique cylindrique 6 porte des bobines d'inductance 7, en forme de galettes, une culasse 8, qui est faite en une matière finement divisée, complètent le trajet du flux magnétique, sauf en ce qui concerne l'entrefer 9. La longueur de l'entrefer 9 est modifiée par la bande thermique 10 qui est fixée à la culasse 8 par tous moyens appropriés, par exemple au moyen de chevilles 11. La bande thermique 10 a un coefficient de dilatation élevé, de sorte que l'entrefer 9 augmente sensiblement lorsque la température augmente. Ceci, à, son tour, diminue la
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effective de la bobine. Le résultat obtenu est juste le contraire lorsque la température diminue.
On a constaté que les substances finement divisées peuvent être faites de façon à conserver leur pennéabi- lité constante suivant une gamme considérable d'intensités magnétiques; elles fonctionnent, en pratique, bien dessous de leurs points de saturation.
Conformément à la présente invention, on a constaté qu'il était intéressant de se servir, dans certains cas, de substances magnétiques susceptibles de saturation et spécialement pourvues d'enroulements magnétisants au moyen desquels ces substances peuvent être saturées. Dans le cas particulier d'une génératrice oscillatrice, où les pertes n'ont pas une grande importance, la trajet de retour de la bobine d'inductance (Figure 4) peut être fait de fer finement feuilleté en utilisant, par exemple, des bandes de ferrosilicium, tandis que le noyau 6, entouré par les enroulements 7, est fait en une matière finement divisée ordinaire.
La culasse 8 de ce dispositif est susceptible d'être saturée par des champs extérieurs représentés par une bobine 12 qui peut être alimentée en courant continu par la source d'alimentation ou par le circuit d'anode de la lampe oscil... latrice ou par les deux.
En conséquence, le degré de saturation et, par suite, la perméabilité effective du système de noyau et l'inductance totale de la bobine peuvent être faits de façon à varier automatiquement avec des modifications dans l'ali mentation en puissance ou dans les tensions d'anodes. Cette disposition limite efficacement les déplacements de fréquence et maintient le circuit de l'oscillatrice sensiblement constant en ce qui concerne la fréquence, malgré de faibles
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variations dans la tension de l'alimentation en puissance.
La Figure 4 représente en élévation un système d'inductance disposé de façon à compenser les déplacements de fréquence par un effet de saturation. La Figure 5 est une vue en plan de ce même dispositif. Un noyau magnétique cylindrique 6 porte des bobines d'inductance 7 en forme de galettes. La culasse 8 est faite de feuilles minces de substances magnétiques et perte un enroulement à courant continu 12.