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Bobine à haute fréquence.
L'invention concerne une bobine à haute fréquence dont l'ouverture centrale contient un noyau en fer @à haute fréquence, constitué par une tige à ouverture centrale dans laquelle peut se déplacer une broche en fer à haute fréquence oui modifie la self-induction de la bobine.
Par "fer à haute fréquence", il y a lieu d'entendre toutes les matières ferromagnétiques dont les pertes sont fai- bles même aux fréquences élevées.
Une telle bobine est mentionnée dans le brevet anglais n .433.366 Dans cette bobine, tant le noyau que la broche sont en fer pulvérulent comprimé (particules de fer isolées entre elles).
La Demanderesse a constaté que si les flasques de bobines sont en matière isolante la bobine décrite dans ce brevet ne donne pas des résultats satisfaisants, car le déplacement de la
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broche ne permet d'obtenir qu'une très faible variation de la self-induction.
La Demanderesse a trouvé que cela est dû - cornue le mon- trera d'ailleurs la suite du mémoire-à la faible perméabilité (10 à 20) du fer à haute fréquence utilisé. Suivant l'invention on peut obtenir d'excellents résultats lorsqu'au moins le noyau, mais de préférence aussi la broche sont en un fer à haute fréquence dont la perméabilité ( la/) est d'au moins 100, tandis que l'extrémité du noyau, dont le. broche peut sortir dépasse l'enroulement de la bobine d'une longueur au maximum égale à la moitié du diamètre du noyau. A cet effet, on peut utiliser avantageusement de la matière ferromagnétique céramiaue, frittée, par exemple certaines ferrites ; cesmatières ont une perméabi- lité d'environ 400.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exem- ple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
Les figs.l et 2 servent à expliquer l'effet obtenable par l'invention.
La. fig.3 montre une forme d'exécution de la bobine con- forme à l'invention, utilisée dans un système de bobines.
La self-induction L d'une bobine est donnée par la formule
EMI2.1
= ¯!ill-..- , Rm dans la.quelle K est une constante, n le nombre de spires et Rm la. reluctance du circuit de lignes de force de la bobine.
Comme on le sait, cette reluctance dépend de la longueur et de la section du circuit de lignes de force ainsi que de la perméa- bilité 0/de la matière que comporte ce circuit.
La fig.l montre le champ des lignes de force d'un enrou- lement de bobine 1, sans noyau; parcouru par un courant. Comme
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on le sait, dans l'ouverture centrale de l'enroulement les lignes de force sont fortement concentrées et la plus grande partie de la reluctance est concentrée dans cette ouverture ainsi que dans les deux zones 3 et 5, flanquant l'enroulement 1, in- diquées sur la fig.l en pointillés. La partie du circuit magné- tique comprise entre l'enroulement 1 et les lignes en pointillés extérieures comporte 80 à 90% de le. reluctance totale.
En dis- posant dans cette partie du champ de la matière ferromagnétique (matière à faible reluctance, par exemple du fer pulvérulent comprimé), on peut ramener la reluctance totale Rm du circuit à une fraction et on peut augmenter notablement la. self induction de la. bobine.
Supposons que 90% de la reluctance soit concentrée dans l'ouverture de la bobine ; la reluctance totale est alors de 100 unités, la, reluctance dans l'ouverture de la bobine peut se représenter par 90 unités et la reluctance hors de la bobine par 10 unités. Lorsqu'on dispose dans la bobine un noyau en fer pulvérulent (= environ 15), la reluctance y devient 90 : et la reluctance magnétique totale est 10+6=16 unités. La selfinduction de la bobine a alors augmenté de 100 :16=environ fois.
Lorsque le noyau est constitué par une pièce tubulaire dans laquelle s'engage une broche, comme c'est le cas dans la bobine décrite dans le brevet anglais n .433.366, l'enlèvement de la broche peut réduire la. section du noyau par exemple de 20% et porter la reluctance du noyau de 6 à 7,5. La reluctance to- tale du circuit magnétique augmente alors de 16 à 17,5, de sorte que dans ce cas, la self-induction devrait être réduite d'en- viron 8,5%.
Des mesures ont prouvé que la variation est beaucoup plus petite ; causes de cette différence seront expliquées à l'aide de la fig.2.
Sur la fig. 2, on a disposé dans l'ouverture centrale de
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la bobine 1, un noyau perforé 7 en fer à haute fréquence dans lequel se déplace une broche 9 en même matière. Le noyau 7 ne dépasse pas à l'une de ses extrémités la bobine 1, mais de cette extrémité du noyau on peut faire sortir la broche 9.
Comme le noyau 7 ne remplit pas la zone 3 à grande con- centration des lignes de force, la self-induction de la bobine obtenue lorsque la broche 9 est complètement enfoncée, est nota- blement plus petite que celle que l'on obtiendrait si la zone 3 était aussi remplie par du fer du noyau. La sortie de la. broche 9 permet d'augmenter la self-induction, car, comme le montre le dessin, une partie des lignes de force traversent la broche, tandis que le reste est moins fortement concentré. A mesure que l'on sort la broche, la concentration des lignes de force dans la zone 3 diminue, de sorte que la reluctance devient plus fai- ble.
De ce qui précède il résulte nettement que dans le dis- positif décrit dans le brevet anglais n .433.366 se produisent deux effets contradictoires qui se compensent en grande partie.
C'est pourquoi ce dispositif ne permet pas d'obtenir un réglage satisfaisant.
Un réglage satisfaisant peut s'obtenir cependant dans un dispositif qui provoquerait uniquement l'effet envisagé dans le brevet anglais mentionné. De tels dispositifs sont mention- nés par exemple dans les brevets anglais Nos.449.450 et 450.286 ainsi que dans le brevet suisse n .182.818. Dans ces dispositifs, le noyau est flanqué de flasques en fer à hàute fréquence. De ce qui précède il résulte immédiatement que, dans ces disposi- tifs, il ne peut être question d'une concentration des lignes de force sortant du noyau. Lorsqu'on sort le noyau, la selfinduc- tion diminuera donc par suite de la diminution de la. section du noya.u.
La présente invention est basée sur un autre principe, on y tire parti de la concentration des lignes de force à proxi-
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mité d'une extrémité du noyau (ou des deux), tandis que par une diminution de la section du noyau, on évite la diminution de la self-induction. Ce dernier résultat s'obtient en constituant le noyau en une matière dont la perméabilité est d'au moins 100, de préférence du fer à haute fréquence céramique fritte, de la ferrite par exemple, dont la perméabilité est denviron 400.
Si la situation est telle que la réluctance (sans noynu) dans l'ouver- ture de la bobine et dans les zones voisines 3 et 5 est de 90 unités, et dans le reste du circuit magnétinue de 10 unités, l'introduction d'un noyau, à perméabilité de 100, réduira la reluctance dans la zone occupée par le noyau à 90:100=0,9 et la reluctance totale à 10+0,9=10,9. Une diminution de 20% de la section du fer amènera la reluctance totale à 10+5/4x0,9=11,12, c'est-à-dire une variation de 2% seulement, et lorsque la perméa- bilité est de 400, cette variation ne sera que d'environ 0,5%.
Cet accroissement de la réluctance est négligeable par rapport à la diminution, par exemple de 30%, résultant de la. sortie de la broche de réglage dans une zone où les lignes de force sont concentrées.
La Demanderesse a constaté que l'accroissement ainsi obtenable de la self-induction subsiste lorsqu'on fait sortir la broche 9 de la zone 3, de sorte qu'un réglage progressif et souple de la self-induction peut s'obtenir par exemple jusqu'à 15% au-dessus de la valeur minimum pour le noyau complètement enfoncé. Une plus grande variation, mais une plus faible self- induction maximum s'obtiennent lorsque la face supérieure du noyau se trouve à une certaine profondeur dans l'ouverture de la bobine. Il s'est cependant aussi avéré que, lorsque le noyau dépasse l'enroulement 1 d'une longueur supérieure au demi- diamètre du noyau, la sortie d'une broche ne permet plus d'ob- tenir une variation de la self-induction.
La zone 3 est alors déjà "remplie" par le noyau, de sorte qu'il ne se produit plus une notable concentration des lignes de force hors du noyau 7.
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Il va de soi que la, sortie de la broche de réglage n'exerce alors que très peu d'effet.
On n'obtient pas non plus de gamme de réglage utilisable lorsque le noyau est en matière à faible /, par exemple du fer pulvérulent, mais on évite la diminution de la section du fer lors de la sortie de la broche par exemple par l'utilisation d'une longue broche, tandis que le noyau est dimensionné con- formément à l'invention. Dans ce cas l'effet décrit se manifeste mais pas dans une mesure telle qu'il puisse avoir une significa- tion pratique.
Un noyau tubulaire en ferrite, renfermant une brochera déjà été proposé dans le but de corriger les écarts de la valeur de qui se produisent dans la fabrication. Dans ce cas, la bro- che est fixée dans le noyau avant l'introduction de celui-ci dans la bobine.
La bobine munie d'une gaine ferromagnétique ouverte, spécifiée dans le brevet français n .921.324, dont le noyau est aussi perforé et comporte une broche de réglage, est basée sur un autre principe encore. Dans cette bobine, les lignes de force sortant des extrémités du noyau se dirigent radialement vers le point en regard de la face intérieure de l'enveloppe et ont donc toutes la même longueur, même celles qui sortent de la broche sortie. Peu importe ici la longueur dont le noyau dépasse la bobine, aussi longtemps que la broche sortie se trouve au moins pratiquement dans l'enveloppe. Par suite de la présence de la gaine ferromagnétique, cette bobine est notablement plus coûteuse que celle conforme à l'invention et de plus, elle est plus encombrante.
La fig.3 montre une forme d'exécution particulièrement pratique d'un système de bobines comportant deux bobines couplées conformes à l'invention, bobines qui, en ce qui concer- ne la forme des parties actives, coïncident avec la bobine mon-
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trée sur la. fig. 2. Dans la forme de construction montrée sur la fig.3, l'enroulement 1 est fixé, par exemple à l'aide de ciment, dans un boîtier cylindrique ajust4 11, en matière moulée. La face supérieure de l'enroulement 1 et l'extrémité du noyau 7 - dont la face supérieure coïncide avec la face supé- rieure de l'enroulement 1 - sont toutes deux appliquées contre la paroi de fond 12 du boîtier 11. Dans ce fond est ménagée une ouverture centrale 13 pour le passage de la broche de réglage 9.
L'extrémité de cette broche est fixée dans une courte vis 15, en matière moulée non magnétique, qui peut se visser dans une saillie tubulaire 17 de la paroi de fond 12. Le boîtier cy- lindrique 11 et le boîtier 11' de la seconde bobine sont moulés d'une pièce avec une plaque oblongue 19 munie d'un creux en forme d'2uget qui sert de support aux deux bobines dont les axes sont perpendiculaires à cette plaque. L'une des extrémités de la plaque 19 s'emboîte dans un creux approprié 21 ménagé dans la surface supérieure d'une douille de protection métallioue 23, tandis que l'autre extrémité de la plaque 19 est fixée dans un creux analogue ménagé dans le pied 25 isolant, muni de lan- guettes de connexion 24, du système de bobines.
La douille 23 comporte des ouvertures à travers lesquelles on peut régler, à l'aide d'un tourne-vis, les noyaux 9.
La plaque 19 sert aussi à séparer les fils de connexion des languettes de connexion 24 vers les deux bobines. Cette sé- paration est nécessaire, car, dans de nombreux cas, par exemple lorsque les bobines sont utilisées comme filtres de bande moyen- ne fréquence dans un récepteur superhétérodyne, elles se trouvent à des tensions continues différentes. La plaque 19 qui divise la douille 23 en deux parties, empêche le contact entre les divers fils de connexion se trouvent à des tensions différentes et assure un écartement suffisant entre ces fils, de sorte que la capacité entre ceux-ci est maintenue entre des limites admissi- bles.
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Les bobines sont couplées magnétiouement entre elles à l'aide d'une broche 27, de préférence aussi en ferrite, qui guide une partie des lignes de force de l'une des bobines vers l'autre. La broche 27 est fixée, par exemple à l'aide d'un morceau de toile collante, sur la plaque 19. Le choix de la lon- gueur ou de la position de cette broche permet de régler, à la valeur requise, le couplage des bobines.
Les dimensions de l'enroulement et du noyau sont indi- quées sur la fig.3, en millimètres.
Le noyau et la broche de réglage sont, de préférence, en fer à haute fréquence ferromagnétique (céramique) fritté, par exemple en une ferrite telle que décrite dans le brevet français n .887.083. Cette matière a une très grande haute perméabilité (environ 400). De cette manière, malgré la petite section du fer, la mince broche de réglage n'a qu'une faible reluctance. Ceci est désirable, car sinon la broche de réglage sortie ne serait parcourue que par un faible fl.ux et la sortie de la broche ne permettrait qu'une faible augmentation de la self-induction.
En outre, la ferrite est une substance assez robuste, qui se prête bien à la fabrication de noyaux et de broches de dimen- sions aussi petites que celles mentionnées ci-dessus.
L'utilisation de ferrites, dont la résistance électri- aue est très élevée, comme matière pour le noyau permet d'en- rouler les bobines directement sur le noyau sans interposition d'une couche isolante, de préférence par un enroulement de biais, de sorte que la bobine ne nécessite pas de carcasse et de plus, l'enroulement de la bobine, et donc sa résistance de perte, peuvent être très petits. Lors de l'enroulement les deux extrémités du noyau doivent cependant dépasser d'environ 1 mm la bobine pour éviter que le fil ne se détache du noyau.
La Demanderesse a cependant constaté qu'après l'imprégnation de la bobine, opération qui consiste à plonger l'ensemble de la bobi-
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ne et du noyau dans un agent d'imprégnation, on peut, sans le moindre inconvénient, enfoncer le noyau dans la bobine jusqu'à ce que l'une des extrémités du noyau se trouve dans le plan termi- nal de la bobine.