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SYSTEME BOBINE, COMPORTANT AU MOINS UNE BOBINE A HAUTE FREQUENCE, A NOYAU
PREMAGNETISE.
L'invention concerne un système bobiné, bon marché, et se prêtant à la fabrication en grande série, comportant au moins une bobine à haute fréquence dont la self-induction doit etre réglée une seule fois.
Il existe un très grand nombre de bobines de ce genre; la plupart sont basées sur la variation de la perméabilité efficace -réluctance) du noyau., due à une modification de la section utile ou de la longueur de ce noyau ou bien à une variation de l'entrefer prévu dans le circuit magnétique etc.. Dans toutes ces formes de construction, on s'efforce de répondre à un certain nombre de conditions contradictoires, à savoir un bas prix de revient un grand facteur de surtension de la bobine, de petites dimensions, et une assez grande gamme de réglage, et chaque forme de construction constitue évidemment un compromis entre ces diverses conditions.
L'invention réalise un compromis particulièrement avantageux utili- sant la prénagnétisation comme moyen de réglage de la self-induction, Pour obtenir une prémagnétisation réglable on a disposé, à proximité d'an moins l'une des extrémL tés du noyau de la bobine, un aimant permanent en matière mauvaise conductrice de l'électricité, un élément coulissant étant prévu pour modifier la magnétisation du noyau de la bobine due à l'aimant, le tout. de fa- çon qu'à l'intérieur e la zone du déplacement de cet élément, la self-induc- tion varie toujours de la même manière, L'élément coulissant peut étre l'ai- mant lui-même.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limi- tatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les par- ticularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
Les Figs. 3, 4 et 5 montrent quelques exemples de réalisation d'une bobine utilisable dans un système' conforme à l'invention.
Les Figs. 2 et 7 illustrent le fonctiopnement de ces bobines.
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La Fig. 6 montre un filtre de bande comportant un système bobiné, conforme à l'invention.
La bobine à haute fréquence représentée' sur la fig. 1 comporte un noyau 1, en forme de tige, en matière ferromagnétique, entouré d'un enroulement 3. Celui-ci est fixé, par exemple, à l'aide de cire ou de vernis, dans une douillle isolante 5, taraudée. Dans la douille 5 peut se visser un aimant permanent 7, aimanté dans sa direction longitudinale; dans certaines positions, cet aimant entoure le noyau 1, et provoque une magnétisation réglable du noyau 1.
Pour éviter que des pertes se produisent dans l'aimant 7 - qui se trouve dans le champ à haute fréquence de la bobine - cet aimant est en une matière mauvaise conductrice de l'électricité (à résistivité d'au moins 10n.cm), à faible pertes par hystérésis, par exemple une matière céramique essentiellement constituée par des cristaux non cubiques de polyoxydes de fer et de l'un des métaux de baryum, strontium, plomb, éventuellement calcium. Le noyau est, de préférence, en une matière constituée par des cristaux mixtes cubiques, d'oxydes de fer et d'au moins deux autres métaux qui ont non seulement de faibles pertes et une haute perméabilité (environ 400) mais aussi une assez faible saturation.
La Fig. 2 donne la self-induction 1 de la bobine du genre décrit en fonction de la distance a entre l' enroulement 3 de la bobine et l'aimant 7. La longueur b de la partie du noyau 1 qui dépasse l'enroulement 3, et qui, dans certaines positions, est entourée par l'aimant, est de 6 mm; la longueur .± de l'aimant est de 10 mm et celle de l'enroulement est également de 10 mm, L'épaisseur du noyeu 1 est de 1,6 mm.
Ce graphique prouve que,, dans la position où l'aimant 7 s'applique contre l'enroulement 3, - position dans laquelle il faudrait s'attendre à une saturation aussi grande que possible du noyau 1 - la self-induction L a une valeur assez élevée et lorsqu-'on ecarte l'aimant de l'enroulement 3, cette valeur diminue. Pour une distance a d'environ 2,5 mm, on obtient un minimum au point P après quoi la self-induction augmente de nouveau jusqu'au point S où elle a pratiquement la même valeur que celle obtenue sans prénagnétisation.
Ce comportement peut s'expliquer si l'on admet que, pour une distance a comprise entre 0 et 2,5 mm, l'aimant 7 est plus ou moins cour-circuité par le noyau 1, ce qui provoque une notable atténuation du champ extérieur de l'aimant. Au-delà du point P, cet effet a disparu ou pratiquement disparu et la self-induction augmente avec la distance a.
Tant la zone OP' que la zone P'S' (P' et S' sont les abscisses des points P et S), sont utilisables pour le réglage de la self-induction de la bobine, car lors d'un déplacement de l'aimant dans ces zones, dans une direction déterminéem la self-induction varie toujours dans le marne sens, c'est-à- dire qu'elle diminue ou qu'elle augmente. Par contre, la zone OS' par exemple est inutilisable. La zone P'S' fournit la plus grande variation; dans cette zone la bobine décrite a permis d'obtenir une variation de + 46%.
Lorsqu'on utilise la zone P'S', la partie b dépassant l'enroulement 3 de la bobine peut être notablement plus courte que l'aimant, le noyau peut même être si court qu'il n'est jamais entouré par l'aimant. Dans ce cas, on utilise donc uniquement la partie R'S' de la zone P'S'. L'aimant peut alors être percé uniquement sur une partie de sa longueur ou au besoin, ne pas être percé)toutefois dans ce dernier cas, la forme de la .courbe de la Fig. 2 est moins régulière. La Fig. 3 montre une autre possibilité dans laquelle l'enroulement 11 ne comporte qu'une seule couche de fils alors que l'aimant 13 a un alésage suffisament grand pour le glisser sur l'enroulement 11.
La Fig. 4 représente une autre variante dans laquelle l'aimant 15 est fixé par rapportà l'enroulement 3 et au .noyau 1, tandis qu'un plongeur 17, par exemple en même matière que le noyau l, peut coulisser dans l'alésage de l'aimant. La variation de la prémagnétisation est uniquement obtenue par '
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un court-circuitage plus ou moins prononcé de l'aimant par le plongeur 17.
Par contre, cet effet de court-circuit est entièrement supprimé lorsque l'aimant 19 (voir Fig. 5) est aimenté radialement, c'est-à-dire que le pöle sud par exemple, est formé à la paroi intérieure de l'alésage tandis que le pöle nord est formé à la surface extérieure cylindrique de l'aimant.
Les formes de construction décrites permettent de fabriquer des bobines bon marché, de très petites dimensions, à facteur de surtension rai- sonnable Q =w L (w = pulsation, r = résistance des pertes). Cette der- r nière propriété est en grande partie attribuable au fait que la bobine peut etre enroulée directement, donc sans jeu, sur le noyau, ce qui permet de tirer tout le parti possible de la haute perméabilité du noyau. L'enroule- ment direct sur le noyau est rendu possible d'une part par la grande résis- tivité de la matière du noyau, ce qui rend superflu l'emploi d'une carcasse et d'autre part, par le fait que la self-induction se règle sans qu'il soit nécessaire de déplacer le noyau par rapport à l'enroulement.
Sur la Fig. 2, la courbe 21 donne les variations du facteur de surtension Q en fonction du réglage (distance a ); cette courbe montre que
Q n'est guère affecté par le réglage.
Les formes de construction décrites, dans lesquelles le noyau n'est donc pas déplaçable par rapport à l'enroulement, présentent encore un autre avantage, l'enroulement et le noyau peuvent 'être logés dans une mince en- veloppe étanche, par exemple en matière plastique.
La Fig-. 6 représente un filtre de bande M.F. comportant deux bobines identiques, dont chacune est constituée par un noyau 1 et un enroulement 3 réalisés de la manière décrite. Les aimants correspondants 23 sont fixés dans des vis 25, par exemple en nylon. Autour de chaque enroulement, on a disposé un certain nombre de tiges 27 en même matière que les noyaux 1; ces tiges font office de gaines de blindage ferromagnétique pour les bobines.
L'une de ces tiges 27 se trouve entre les deux bobines et forme un blindage entre celles-ci, ce qui permet de ramener le couplage entre les bobines à la faible valeur désirée. Cette tige est prémagnétisée par un'troisième aimant tubulaire 29, qui est fixé à une vis isolante 31. Cette vis permet de régler la perméabilité, déterminée par la prémagnétisation, de la tige centrale 27, et partant le couplage entre les deux bobines 1 et 3. Tous les éléments du filtre de bande sont noyés, respectivement logés, dans des cavités appropriées des deux bacs identiques conjugués en résine synthétique qui se raccordent sùivant le plan du dessin (l'un de ces bacs est visible sur la Fige 6) et qui sont, maintenus assemblés par une douille de blindage mécanique appropriée 35.
Chacun des bacs 33 comporte un certain nombre de languettes de soudure 37, qui dépassent la douille de blindage 35.
La Fig. 6 montre l'importance de l'utilisation d'aimants en matière mauvaise conductrice de l'électricité. Cette propriété permet en effet de disposer les aimants 23 -très près des noyaux 1 et des enroulements 3 correspondants sans qu'il se produise des pertes notables, de sorte que les champs de ces aimants influencent, uniquement les noyaux correspondants et non les tiges Voisines 27,: bien que, par suite des petites dimensions mentionnées, ces tiges se trouvent très près des enroulements de la. bobine et donc aussi des aimants.
Gomme il a déjà été mentionné, il importe que les pertes par hystérésis de la matière de l'aimant soient très faibles. A ce point de vue, il est désirable que la matière satisfasse à une condition déterminée qui sera expliquée à l'aide de la Fig. 7.
Cette figure montre une partie de la courbe de magnétisation (courbe BH) d'un acier magnétique usuel (courbe I) et celle d'une matière magnéti-
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tique permanente céramique appropriée à l'emploi dans un système de bobines conformera. l'invention (courbe II). Les points d'intersection Brl et Br2 avec l'axe des ordonnées sont les valeurs correspondantes de l'induction rémanente, alors que les points d'intersection BHc1 et BHc2 avec l'axe des abscisses donnent les valeurs de la force coercitive.
Lorsqu'au champ permanent de l'aimant en acier est superposé un faible champ alternatif, le champ de cet aimant varie par exemple de la manière montrée par la boucle 41 sur la Fig. 7; l'aire de cette boucle constitue une mesure des pertes par hystérésis. Pour la courbe 2, la boucle correspondante 43 est pratiquement ramenée à une ligne 43, qui coïncide avec la courbe II, c'est-à-dire que les pertes par hystérésis sont très faibles.
On a constaté que le rapport Br : BHc est déterminant pour la forme de la boucle d'hystérésis, et pour la grandeur des pertes par hystérésis; les pertes par hystérésis sont suffisamment faibles lorsque le rapport B : BHc est inférieur à 4. Pour les matières magnétiques permanentes céramiques, on peut obtenir, pour ce rapport, une valeur qui ne dépasse que légèrement l'unité, bien que la résistivité soit élevée. Une telle matière convient donc particulièrement bien à l'emploi dans un dispositif conforme à l'inven- tion.