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Disposition de bobine à au moins deux enroulements mobi- les entre eux.
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La présente invention concerne un groupe d'induc- tance avec au moins deux enroulements mobiles l'un par rapport à l'autre pour faire varier l'induction entre deux points de raccordement, convenant particulièrement comme élément d'accord dans les circuits de résonance d'un système de signalisation haute fréquence.
Dans les systèmes de signalisation haute fréquence,
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il est généralement désirable que les résistances de 11-
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sonance des circuits soient, dans l'accord, main- tenues élevées dans toute la gamme de fréquences, afin que l'on puisse obtenir un haut gain dans toutes les conditions. Lorsque l'on utilise un condensateur comme élément d'accord variable dans un circuit oscillant, sa capacité est, aux basses fréquences de la gamme d'accord, si grande Que le rapport L/C dans le circuit et.la résistance de résonance du cuircuit sont très petits, de sorte que le gain est réduit à ces fréquences d'une ma- nière indésirable.
D'autre part, si l'on utilise des condensateurs fixes et des inductances varia- bles dans les circuits de résonance, on obtient une haute résistance de résonance dans toute la gamme d'accord.
Diverses objections peuvent être élevées con- tre une bonne utilisation des bobines d'induction réglables connues jusqu'à présent. En général, il s'agit de bobinesqui ont un enroulement fixe et un écran mobile par rapport à cet enroulement ou de groupes comprenant deux bobines déplaçables l'une par rapport à l'autre. Ces deux types ne possèdent généralement que de petites gammes de variation d'induction, et le type avec l'écran mobile accu- se, en outre, des facteurs de puissance relative- ment levés. Dans un élément de réactance réglable, qui doit être utilisé pour l'accord sur une large bande de fréquences, par exemple la bande de radio- diffusion, il faut une gamme de variations d'in- duction d'environ 9 à 1.
Les éléments d'induction connus du type variomètre accusent, pour cette raison, un écartement très minime entre les deux bobines, ce qui nécessite de grandes capacités
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entre les bobines, .ui doivent varier avec le mouvement des bobines et rétrécir la gamme d'accord. En outre, les éléments d'induction du type variomètre construits au- trefois étaient relativement compliqués et n'étaient pas parfaits au point,de vue mécanique.
La présente invention a pour but de créer un élément d'induction variable dont l'induction peut être réglée dans une gamme plus large qu'avec les anciens éléments de ce genre. En outre, l'élément doit être simple, de construction compacte et d'emploi facile.
Afin d'atteindre ce but, la présente invention uti- lise un groupe d'inductance avec au moins deux enroule- ments mobiles l'un par rapport à l'autre servant µ. faire varier l'induction existant entre deux points de raccor- dement. L'objet de la présente invention consiste aussi à dimensionner et à relier entre eux les enroulements de telle façon que lorsque l'on fournit du courant aux deux points de raccordement, chacun des deux enroulements pré- ' cités produise séparément un champ magnétique dont la forme et l'intensité sont absolument égales à celles du champ produit par l'autre enroulement, mais dont la di- rection est opposée. L'objet de la présente invention consiste aussi à prévoir un moyen pour déplacer en même temps axialement les enroulements entre eux.
Ce mouvement d'effectue de préférence d'une première position, dans la- quelle les deux champs magnétiques n'empiètent absolument pas l'un sur l'autre et dans laquelle le groupe donne une inductance maximum, jusque une seconde position, dans la- quelle les champs coïncident, de sorte que le champ du second enroulement neutralise ou supprime le champ du premier enroulement et que le groupe donne une inductance minimum qui a une valeur relativement petite.
Dans un mode de réalisation éprouvé de la présente invention, trois bobines sont disposées chacune séparé- ment sur un corps cylindrique coaxial. Ces corps sont
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dimensionnés de telle façon que se trouve permis un mouvement télescopique de l'un dans les deux autres. Les enroulements sont proportionnés et aménagés de telle fa- çon que les deux enroulements disposés sur les corps ex- térieur et intérieur produisent un premier champ magné- tique comme décrit ci-dessus, tandis que l'enroulement disposé sur le corps intermédiaire produit le second champ magnétique. Les corps extérieur et intérieur ne sont pas mobiles l'un par rapport à l'autre.
En outre, il est prévu le moyen d'interconnecter en service un élément de réglage et le corps intermédiaire de telle façon que des ajustements égaux de l'élément de réglage sur sa gamme de réglage entraînent des déplacements différents du corps intermédiaire par rapport aux corps extérieur et intérieur, afin de faire varier l'inductance totale du groupe comme décrit ci-dessus. Ce mode de réglage rend le groupe en question particulièrement apte pour être utilisé comme un élément d'accord dans lequel on peut obtenir des ajus- tements égaux de l'élément de réglage pour avoir des va- riations égales de la fréquence de résonance d'un cir- cuit dans lequel le groupe en question est utilisé comme élément d'accord.
La description ci-après en relation avec le plan annexé permettra de mieux comprendre la présente inven- tion.
Sur ce plan,la fig.l est un schéma simplifié montrant une forme éprouvée de la présente invention; la fig.2 est une coupe longitudinale des enroulements d'un groupe d'inductance tel que celui montré sur la fig.l, indiquant les champs magnétiques produits par les en- roulements; les fig.3,4,5 et 6 sont des schémas montrant diverses modifications apportées au mode de réalisation de la présente invention, tandis que la fig.7 est une vue de côté d'un groupe. d'accouplement composé incorpo- rant la présente invention avec certaines parties mon- trées en coupe longitudinale .
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Sur les fig.l et 2, le groupe d'inductance faisant l'objet de la présente invention comprend deux enroule- ments coaxiaux en spirale 10 et 11, disposés l'un dans l'autre avec entre eux un espace annulaire. Il comprend aussi un enroulement en spirale additionnel 12 coaxial aux deux autres et pouvant être déplacé télescopiquement dans l'espace annulaire se trouvant entre les enroule- ments 10 et 11. Les sections transversales des enroule- ments peuvent avoir toute forme désirée autre que la forme circulaire, comme montré. La dimension radiale de l'espace annulaire entre les enroulements 10 et 11 sera de préférence une petite fraction du diamètre moyen des enroulements, de sorte que le champ magné- tique produit par les deux enroulements 10 et 11 en- semble aura absolument la même intensité que celui produit par la bobine 12 séparément.
Pour ce but il est préférable que le diamètre du fil employé pour les enroulements 10 et 11 soit petit par rapport au diamètre moyen des enroulements.
Dans la di'sposition montrée sur la fig.l, la bobine 12 est enroulée dans le sens opposé de celui des bo- bines 10 et 11, de sorte que la polarité du champ de l'enroulement 12 est l'opposé de celle du champ des deux autres enroulements. Les bobines 10 et 11 sont connectées en parallèle et la bobine 12 est reliée en série avec elles. Les trois bobines sont propor- tionnées pour avoir des inductances absolument égales, de sorte que le courant passant dans l'enroulement 12 est divisé d'une manière égale entre les enroulements 10 et 11.
Grâce à cette disposition, comme montré sur la fig.2, les enroulements 10 et 11 produisent ensemble un premier champ magnétique ayant une forme, une in- tensité et une polarité prédéterminées, tandis que l' enroulement 12 produit un second champ magnétique qui
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a absolument la même forme et la même intensité, mais dont la polarité est opposée à celle du premier champ.
Ainsi que la flèche le montre sur la fig.l, l'enrou- lement 12 est rectilinéairement ou axialement mobile par rapport aux enroulements 10 et 11, et cela d'une première position se trouvant à l'extérieur de ces enroulements et dans laquelle les deux champs n'em- piètent pas du tout l'un sur l'autre, jusqu'à une seconde position télescopiquement interposée entre les enroulements 10 et 11 et dans laquelle les deux champs coïncident.
L'inductance du groupe décrit ci-dessus peut être déterminée conformément à la formule ci-après:
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M-i Li Lp - + L3 - 2M2' L = Ll+Z2 + 2 . zu. (1) dans laquelle L représente l'inductance totale du groupe; Ll,L2 et L3 sont des self-inductions des enroulements 10, 11 et 12; M1 est 1'inductance mu- tuelle entre les enroulements 10 et 11, et M2 est l'inductance mutuelle entre les deux enroulements 10 et 11 et l'enroulement 12.
Les dimensions du groupe sont établies de telle manière que la valeur maximum de 2M2 se rapproche le plus possible de l' expression
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LI L2 + Ml + L 3 (2) LI + L2 2
On peut voir qu'avec l'enroulement 12 disposé dans la position dans laquelle les deux champs n'empiètent pas du tout l'un sur l'autre, il n'y a absolument aucune induction mutuelle entre l'enroulement 12 et les enroulements 10 et 11 et la valeur de M2 est insignifiante ou directement nulle. Dans cette posi- tion, l'inductance totale du groupe est, par consé- quent, maximum.
D'autre part, lorsque l'enroulement 12 est disposé dans la seconde position mentionnée
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avec les deux champs parfaitement coincidents, l'induc- tance mutuelle M2 entre l'enroulement 12 et les enrou- lements 10 et 11 est un maximum et l'inductance totale du groupe est réduite à un minimum.
Il convient de faire remarquér que, dans la dis- position montrée sur la fig.l, l'extrémité de l'enroule- qui ment 12/est sous tension par rapport à la terre est ad- jacente aux extrémités des enroulements 10 et 11 condui- sant aussi de la tension par rapport à la terre, lorsque l'enroulement 12 est disposé dans les autres enroule- ments. En vertu de cette disposition, les différences de potentiel de parties adjacentes de l'enroulement 12 et les deux autres enroulements sont relativement petites à ,tous les réglages et la variation de capacité distri- buée entre ces enroulements a seulement peu d'effet sur la caractéristique du groupe.
Il convient de veiller à ce que les facteurs de puissance et les impédances des enroulements 10 et 11 soient essentiellement égaux à toutes les fréquences, afin que le courant passant par les deux enroulements soit absolument égal dans toutes les conditions.
La fig.3 montre une forme modifiée de la présente invention qui est identique à celle montrée sur la fig.
1, à l'exception que toutes les trois bobines sont en- roulées dans le même sens et que la différence de pola- rité des deux champs est obtenue en renversant les con- nexions de l'enroulement 12. Bien que.dans certains cas, on puisse obtenir des résultats absolument satisfaisants avec cette disposition, lorsque les enroulements sont entièrement télescopés, l'extrémité de l'enroulement 12 mise à la terre est opposée aux extrémités des deux au- 'tres enroulements conduisant de la tension par rapport à la terre, de sorte que la capacité distribuée est un peu plus efficace que dans le mode de réalisation montré sur @ la fig.l.
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Sur les fig. 4 et 5 sont montrées deux formes sup- plémentaires modifiées de la réalisation de la présente invention. Ces formes de réalisation sont similaires aux modes de réalisation des fig.1 et 3, à l'exception que tous les 5 enroulements sont connectés en série et que les divers enroulements sont différemment propor- tionnés antre eux d'une manière correspondante. Sur la fig.4, la différence de polarité des deux champs est obtonue, comme sur la fig.l en enroulant l'élément dans le sens opposé des enroulements 10 et 11. Sur la fig.5 d'autre part, la différence de polarité est ob- tenue,, comme sur la fig.3, en renversant les connexions de l'enroulement 12.
Dans les modes de réalisation mon- trés sur la fig.4 et 5, comme tous les enroulements sont connectés en série, l'inductance totale donnée par le groupe peut être conforme à la formule:
L = Li + L2 + 2M1 + L3 - 2M2 (3) dans laquelle les expressions correspondantes représen- tent les mêmes facteurs ue dans l'équation (1). Dans les modes de réalisation des fig.4 et 5, les inductances des enroulements 10 et 11 sont de préférence individuelle- ment égales, mais, comme l'inductance totale de ces enroulements L1+L2+ 2M1 est approximativement 4 L1, l' inductance totale du groupe est 4 L1+ L3 -2M2.
Par con- séquent, il est nécessaire que les inductances de l'en- roulement 12 soient approximativement quatre fois celle de chacun des enroulements 10 et 11, afin que l'induc- tance totale puisse être produite à approximativement zéro lorsque les deux champs sont tout à fait coinci- dents ou lorsque M2 se trouve à sa valeur maximum.
Sur la fig. 6 est montrée encore une autre forme modifiée de la présente invention.Ici, les trois enrou- lements sont tous connectés,en parallèle avec la bobine 12 enroulée dans un sens opposé à celui des enroulements
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10 et 11, afin (l'obtenir la différence de polarité des deux champs désirée. Dans ce cas, l'enroulement 12 a, de préférence, une self-induction qui est ap- proximativement égale à celle des enroulements 10 et 11 afin que l'inductance totale du groupe puisse varier de sa valeur maximum à une va.leur minimum qui est approximativement zéro.
L'inductance du groupe de la fig. 6 peut être déterminée conformément à la formule :
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dans laquelle des expressions correspondantes repré- sentent les mêmes facteurs que dans les autres équa- tions.
Lorsque Ll =L2=L3 = Ml=M2= L1 pendant qu'un accouplement unitaire est assuré entre Ll et L2, l' équation ci-après est applicable pour l'inductance totale minimum du groupe :
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et pour l'inductance totale maximum du groupe dans laquelle M2 = O, l'équation ci-après:
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Il convient.de faire remarquer que ce mode de réalisation a l'avantage spécial que l'effet de la capacité distribuée est réduite à un minimum parce que, lorsque les enroulements sont entièrement té- lescopés, il n'existe aucune différence de potentiel entre des parties adjacentes des enroulements.
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La fig. 7 montre une construction physique d'un groupe d'inductance incorporant la présente invention.
Ce groupe comprend trois corps cylindriques coaxiaux 13, 14 et 15 sur lesquels sont disposés les enroulements 10, 11 et 12. Le corps 14 est disposé dans le corps 13 et il existe un espace annulaire entre ces deux corps.
Ces deux corps sont reliés rigidement à une base con- venable 16, comme montré. Le corps 15 a un diamètre moyen entre les diamètres des corps13 et 14 et est adapté pour être télescopé entre ceux-ci. Une pièce terminale 17 est prévue à l'extrémité du corps 15 qui est éloignée de la base 16. Elle possède les passages de guides 18 et 19. Un support fixe 20 ayant des ou- vertures transversales 21 et 22 correspondant aux ouvertures 18 et 19 est prévu aussi dans la pièce ter- minale 17. Une barre de guidage 23 est installée rigide dans l'ouverture 21 parallèlement à l'axe commun des corps en question et elle s'étend par le passage 18 afin d'éviter une Dotation du corps 15 pendant les mouvements de guidage axiaux. Une tige 24 s'étend à travers l'ouverture 22 et le passage 19.
Elle est pourvue d'un bouton de manoeuvre convenable 25 et de bourrelets annulaires 26 afin d'éviter des mouvements longitudinaux. Un filetage en spirale 27, dont le pas augmente graduellement dans la direction du support 20, est pratiqué dans la tige 24. La cheville 28 de la pièce terminale 17 prend dans ce filetage. Cette dis- position constitue un moyen de transmission de mouve- ment non uniforme reliant l'élément de réglage ou bou- ton 25 et le corps intermédiaire. Les enroulements 10, 11 et 12 peuvent être proportionnés, aménagés et con- nectés conformément aux modes de réalisation montrés sur les fig.1, 3, 4, 5 ou 6.
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Pour régler l'induction du groupe d'inductance de la fig.7, on fait tourner le bouton 25 pour faire tourner l'arbre 24 et, comme la cheville 28 prend dans le filetage 27, le corps 15 est mu axialement par rapport aux corps 13 et 14. Les limites du mou- vement du corps 15 vont de sa position la plus in- térieure, dans laquelle les champs développés par les enroulements sont absolument coïncidents et dans laquelle l'inductance totale du groupe est un minimum, jusqutà une position extérieure aux corps 13 et 14, dans laquelle les champs magnétiques en question n'em- piètent pas du tout l'un sur l'autre et dans laquelle .l'inductance totale du groupe est un maximum.
Ces corps sont proportionnés de telle façon que la dimension ra- diale de l'espace annulaire entre les corps 13 et 14 est une petite fraction des diamètres moyens de ces corps. En vertu de cette disposition, le champ magné- tique produit en commun par les enroulements de ces deux corps a absolument la même forme et la même in- tensité que celles\produites par l'enroulement sur le corps 15. Lorsque le corps 15 est mu télescopique- ment à sa position entre les autres corps,, les deux champs sont absolument cofncidents.
Il est évident que ce résultat ne peut pas être obtenu avec un groupe comprenant seulement deux enroulements mus télescopi- un de quement, car, pour autant que/ces enroulements doive avoir un diamètre moindre que les autres afin dtobte- nir le mouvement télescopique, les champs auront né- cessairement des formes différentes rendant impossi- ble leur coïncidence. Par suite de la variation du pas du filetage 27, des ajustements égaux du bouton 25 de la première position extrême jusqutà la seonnde posi- tion extrême, entionnée ci-dessus, entraînent graduel- lement des ajustements toujours plus grands de 1'
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enroulement 12.
Un groupe du type décrit convient particulièrement bien pour être utilisé aussi comme élément d'accord dans un circuit résonant, parce qu'avec le pas du filetage variant d'une manière convenable, des ajustements égaux du bouton 25 don- nent les justes réglages de l'induction totale du groupe., afin de conférer au groupe une caractéris- tique de fréquence en ligne droite sur tout l'in- tervalle d'accord.
Bien que la description ci-dessus se rapporte à ce qui est considéré comme des modes de réalisa- tion préférés de la présente invention, il est évident pour les experts que divers changements et diverses modifications peuvent y être apportés sans s'écarter de l'esprit de la présente invention.