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MATIERE MAGNETIQUE
L'invention se rapporte à des dispositifs inducteurs et plus particulièrement aux noyaux utilisés dans de tels dispositifs, lesquels noyaux comprennent une matière magnétique et une matière isolante.
Parmi les matières magnétiques utilisées dans les appareils électriques, on peut citer certains alliages obtenus au moyen de
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métaux magnétiques. Un de ces alliages,qui a été assez bien utilisé, est celui connu sous le nom de "permalloy" qui est composé principa -lement de nickelet de fer auxquels des petites quantités d'autres matières peuvent être ajoutées pour atteindre certains buts.
Les qualités désirables de l'alliage mentionné ont amené son emploi dans les circuits téléphoniques devant présenter une haute qualité de transmission. On a trouvé cependant qu'avec des températures variables, la perméabilité de cet alliage varie, provoquant des changements dans les caractéristiques des appareils dans lesquels il est utilisé. Un des buts de la présente invention est de stabiliser la perméabilité des noyaux magnétiques pour une rangée voulue de tem -pérature.
Un autre objet de l'invention est de produire des variations de perméabilité dues à. la température dans le noyau magnétique d'une bobine d'inductance d'un circuit électrique de manière à neutraliser ou réduire les effets de variations dues à la température dans la perméabilité du noyau d'une autre bobine du circuit, ou de neutraliser et de réduire les variations dues à la température dans les caractéristiques d'autres appareils du dit circuit.
Dans ce but, l'invention comprend un noyau de matière magnétique mélangée avec une matière isolante, et caractérisé en ce qu'un matière magnétiquement inerte, présentant un coefficient plus grand d'expansion thermique que la matière magnétique, est incorporée dans le noyau pour compenser des changements de perméabilité de la matière magnétique dus à un changement de température. La matière magnétique -ment inerte mentionnée ci-dessus peut consister en fluorure de sodium ou en une cire telle que la"Superla wax".
L'invention se rapporte aussi à une méthode de fabrication d'un noyau, tel que celui mentionné, et comprenant le mélange de matière magnétique finement divisée du noyau avec une matière magnétiquement inerte, aussi finement divisée, et présentant un haut coeffi- cient de dilatation comparativement avec la matière magnétique. Alternativement, on a prévu une méthode de stabilisation du coefficient
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de température pour la perméabilité d'un noyau magnétique, cette méthode comprenant l'imprégnation du dit noyau avec une cire en quantité définie et suffisante pour réduire le dit coefficient à une valeur déterminée.
L'invention envisage aussi un système de transmission renfermant une série d'éléments réactifs dont les caractéristiques de trans -mission varient aveo la température, et qui comprennent un ou plusieurs éléments inducteurs ayant un noyau renfermant des particules finement divisées de matière magnétique mélangée avec une màtière isolante et une matière inerte de remplissage dont le coefficient de dilatation est pratiquement plus grand que le coefficient de dilata- tion de la dite matière magnétique.
Cette matière inerte de remplis -sage est incorporée dans le dit noyau en une quantité telle qu'elle assure à l'ensemble un coefficient perméabilité-température qui compense, en partie au moins, des variations, dues à un changement de 'température, dans les caractéristiques de transmission du ou des autres éléments du système de transmission.
L'invention est mieux comprise de la description suivante basée sur les dessins ci-joints. Sur ceux-ci :
La figure 1 est un diagramme montrant la variation obtenue dans la perméabilité par rapport à des changements dans la température. pour certaines substances magnétiques;
La figure 2 est un diagramme montrant la variation de stabilité avec la longueur de temps d'immersion,d'une substance magnétique dans une matière inerte;
La figure 3 est un diagramme montrant la variation dans la stabilité magnétique par rapport à des quantités variables d'une matière inerte différente ;
Les figures 4 et 5 se rapportent à l'application de l'invention à certains dispositifs;
Les figures 6 et 7 montrent deux formes. différentes dans lesquelles la matière magnétique peut être formée.
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Suivant la figure 1, la courbe A montre la variation de perméabilité exprimée en pour cent de la perméabilité à la température de 70 F. avec un changement de température pour un noyau fait de permalloy compresse renfermant 82% de nickel, 16% de fer et 2% de molybdène. Cet alliage était préparé en concordance avec le brevet américain 1.669.649, etétait mélangé à une coudre de finesse suffisante pour passer à travers un tamis d'environ 6200 mailles par dm.
Cete poudre était mélangée avec une matière isolante réfractaire suffisamment inerte, suivant le brevet américain 1.943.115,et cela de manière à donner au noyau toroidal comprimé et recuit une perméa- bilité de 13,5. On doit noter de cette courbe qu'à la température de 50 F. la perméabilité varie par rap@@ort à celle obtenue à 70 F.,et cela d'e@viron -0,18%; à 60 F. la variation est d'environ -0,09%; à 80 F. la variation est d'environ +0,09%, etc. Dans la rangée des températures montrées dans la courbe, ce noyau a un coefficient perméabilité-température positive c.à.d. que la perméabilité s'accroît avec un accroissement de température, le taux étant d'environ 90 parts par million par degré Fahrenheit.
Un noyau ayant une perméabilité qui varie avec la température est naturellement indésirable dans beaucoup de cas puisqu'un tel noyau, utilisé dans une bobine, ne peut provoquer qu'une inductance qui varie avec la température. Une bobine de ce genre, quand elle est placée dans une ligne téléphonique à hautes qualités de transmis -sion, influence d'une manière défectueuse les caractéristiques de cette ligne.
Il est donc très important d'avoir un noyau qui présente une caractéristique perméabilité - température constante, et un tel noyau peut être réalisé en mélang ant avec la matière constitutive une matière inerte ayant un coefficient d'expansion ther @ique pr@ti- quement plus rand que celui de la matière principale. Cette dernière comprend la matière magnétique, la matière isolante, et la matiè- re de liaison si cela est nécessaire. La matière principale ci-dessus décrite a un coefficient d'expansion cubique d'environ 35 x 10-6.
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Une matière inerte qui a donné des résultats satisfaisants est le Superla wax qui est une cire hydrooarbonique fortement raffinée et préparée en concordance avec le brevet américain 1.735.555.
Cette cire existe à l'état solide dans la rangée de températures envisagées o.à.d. allant de 55 F. à 95 F., et dans cette rangée elle a un coefficient d'expansion cubique de l'ordre 500 X 10-6,
Dans les expériences comprenant l'addition de superla wax à la matière magnétique précédemment décrite, on a trouvé plus convena- ble d.'exprimer la relation existant entre la perméabilité d'un noyau et les quantités variables de superla wax ajouté en exprimant la perméabilité ou le changement de perméabilité par rapport au temps d'immersion du noyau dans la cire fondue, puisque la quantité de superla wax ajoutée au noyau est proportionnelle au temps d'immersion.
Cette relation est montrée graphiquement sur la figure 2 ou les ordonnées représentent les pourcentages de stabilité du noyau par unité de per -méabilité, tandis que les abscisses représentent les temps d'immersion exprimés en minutes. Par le terme "stabilité" utilise' ici,on veut exprimer le changement dans l'inductance d'une bobine en parts par millions par degrés F. Pour faciliter la comparaison avec les noyaux de différentes perméabilités, la stabilité est divisée par la perméabilité des noyaux devant être comparés.
De la figure 2 on peut voir que la courbe coupe la ligne à stabilité zéro au point A représentant un temps d'immersion d'environ 11 minutes. Cela veut dire qu'un noyau de matière précédemment définie, immergé dans du superla wax fondu pendant onze minutes, puis refroidi, aura une perméabilité pratiquement constante avec la température variable. Un tel noyau paut être représenté par la courbe C de la figure' 1 qui montre un changement nul dans la perméabilité pour des changements de température.
La figure 2 considère le temps d'immersion à la pression atmosphérique. En réalité, l'immersion sera probablement effectuée à une pression moindre que la pression atmosphérique, et le temps d'im-
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-mersion devra donc être considérablement écourté. par exemple,pour une saturation avec du superla wax à la Pression atmosphérique un temps d'immersion d'environ deux heures est requis,tandis que dans le vide le temps d'immersion pour une saturation ne doit pas dépasser trente minutes. le comportement d'un cor@s de la m-tière décrite ci-dessus, saturé avec du superla wax, est représenté par la courbe B de la figure 1.
De cette courbe on peut voir qu'un corps saturé a une perméabilité descendante pour un accroissement de température, la dirainution étant d'environ 115 parts par million par degrés F, qui est une saturation surcompensée.
Une autre matière inerte qui a été trouvée donnant des résultats favorables est le fluorure de sodium. La figure 3 montre comment différentes quantités de fluorure de sodium mélangé avec la matière principale, affectent la perméabilité d'un noyau. Le fluorure de sodium a un coefficient d'expansion cubique d'environ 60 X 10-6. De la courbe on peut voir qu'avec une quantité de fluorure de sodium d'environ 17% de la matière principale, un noyau de perméabilité prati- quement constante est obtenu avec des changements de température.
On doit aussi noter qu'une surcompensation est obtenue si plus de 17% est utilisé.
Des exemples spécifiques de l'emploi de cette invention sont montrés sur les figures 4 et 5. La figure 4 représente un circuit électrique renfermant deux di.spositifs inducteurs, tels que des bobines de retardetion 3 et 4 pourvues de noyaux 5 et 6. Une matière suffisamment inerte peut être mélangée avec la poudre d'alliage magné -tique du noyau 5 de la bobine 3 pour lui donner une caractéristique perméabilité-température négative (c.à.d. surcompensée)laquelle éui- librera effectivement ou neutralisera la caractéristique perméabilité -température positive du noyau 6 de la bobine 4.
Sur la figure 5 on a représenté un circuit comprenant des dis- positifs à réactance ayant la forme d'un dispositif d'inductance 7
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et d'un dispositif à capacitance 8. Dans ce cas, le noyau 9 du dis- positif 7 peut avoir soit une caractéristique perméabilité-tempéra- ture positive ou négative pour compenser les variations de capacitan -ce du dispositif 8 avec les changements de température.
Par exemple, si le noyau 9 doit avoir une caractéristique perméabilité-température négative (diminution de la perméabilité avec accroissement dans la température) afin de compenser une caractéris- tique perméabilité-température positive du condensateur 8, le noyau
9 peut être immergé dans du superla wax fondu pendant une période pra- tiquement plus grande que onze minutes quand l'opération se fait: à la pression atmosphérique. Le temps d'immersion est choisi de maniè- re que la caractéristique résultante à température variable pour le noyau 9 neutralise la caractéristique à température variable du con @ -densateur 8.
D'autre part, si le noyau 9 doit fournir une caracté- ristiqùe perméabilité-température positive, le temps d'immersion dans le superla wax à la pression atmosphérique sera choisi à la va- leur voulue moins que onze minutes.
Les noyaux des dispositifs d'inductance 3, 4 et 7, peuvent être de forme toroidale, ainsi qu'il est montré figure 6, ou de for- me laminée, ainsi qu'il est montré figure 7. Si la compensation de température avec une matière inerte réfractaire est désirée, la quan- tité voulue de matière inerte est ajoutée à la matière magnétique en poudre avant que cette poudre ne soit comprimée, pour donner au noyau résultant la caractéristique perméabilité-température particulière voulue. Cependant, si une matière inerte de point de fusion moindre que celui du superlawax est utilisée, pour une compensation de tempé- rature, l'immersion dans la matière fondue doit avoir lieu après que la matière du noyau a été comprimée sous sa forme finale.
On doit comprendre que si certaines matières déterminées ont été mentionnées ici comme donnant les résultats recherchés, l'inven- tion ne leur est pas limitée et qu'elle peut se rapporter à toute sub -stance assurant les résultats envisagés.