Matière magnétique servant par exemple<B>à</B> la pupinisation de conducteurs électriques, et procédé<B>de</B> fabrication. On a constaté depuis longtemps que l'efficacité de transmission d'une ligne élec- tri îque, telle qu'une ligne téléphonique peut être augmentée en accroissant artifi ciel lem ent l'inductance de son circuit. Les deux procédés suivis ordinairement dans ce but sont pre mièrement l'insertion de distances en dis tances dans le circuit, de bobines dites de charge, et deuxièmement l'emploi tout le long du conducteur constituant le circuit d'une enveloppe formée d'un corps magnétique.
Dans ces deux cas, la matière utilisée pour former 'le noyau des bobines de charge ou l'enveloppe des conducteurs., doit présenter certaines caractéristiques permettant d'obtenir les résultats voulus. Ces caractéristiques cou- sistent en une haute résistivité, en une perte par hystér6sis extrêmement faible, en une stabilité magnétique ou constance de la per méabilité par rapport aux courants de conver sation même si des courants intenses sont superposés sur le circuit, et en une perméa bilité très élevée peut- les faibles forces magnétisantes utilisées.
<B>'</B> Jusqu'ici<B>le</B> fer a été utilisé pour la cons truction des noyaux des bobines de charge oui des enveloppes des conducteurs télépho- niques pupinisés d'une manière continue. Ces noyaux sont généralement formés de tôles de fer, ou de fils de fer, ou de<B>f</B>er pulvérisé dans le cas des noyaux annulaires, taudis que l'enveloppe pupinisante est constituée en enroulant un<B>fil</B> de fer tout le long du conducteur. Cependant dans ces cas, or) a trouvé que la perméabilité, Pour les forces magnétisantes utilisées n'est pas suffisamment grande pour obtenir l'in ductance voulue, et l'on doit alors recourir<B>à</B> un accroissement coûteux du diamètre des conducteurs.
De plus, la résistance électrique effective du conducteur est considérablement augmentée par suite de l'hystérésis et des portes par courants de Foucault résultant de la haute conductivité du fer. L'inductance que l'on a pu pratiquement introduire par cette pupinisation est en réalité très<B>-</B> faible, et dans plusieurs cas, seulement un cinquième de l'inductance voulue a été atteinte. Par suite, la pupinisation continue des conducteurs, en utilisant le fer comme matière magnétique, n'a pas été apte<B>à</B> remplacer l'emploi des bobines de charge, excepté dans certains cas spéciaux tels que par exemple pour les câbles téléphoniques sous-marins relativement courts.
L'emploi (Pautres corps fortement para- magnétiques, particulièrement le nickel, a été proposé. Une des objections en ce qui concerne <B>le</B> nickel, est que sa perméabilité pour les courants faibles généralement utilisés dans les installations de communication, est plus basse que celle du fer. L'addition d'une<B>pe-</B> tite quantité de nickel au fer, environ 5'l/o, a été suggérée, mais n'a jamais reçu d'appli cation commerciale dans ces genres d instal- lation.
L'invention se rapporte<B>à</B> nue matière magnétique servant par exemple<B>à</B> la pupini- sation de conducteurs électriques, cette ma tière comprenant plusieurs éléments du groupe magnétique. Suivant l'invention, la matière ainsi formée présente, pour de faibles forces inagnétisantes, une perméabilité beaucoup plus haute que le fer.
D'après le procédé utilisé pour l'obtention de cette matière, on parvient<B>à</B> développer dans celle-ci une haute perméabilité pour de faibles forces magnétisantes en la soumettant <B>à</B> un traitement par la chaleur.
Le dessin ci-joint représente,<B>à</B> titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution d'ob jets, dans la construction desquelles entre la matière formant l'objet de l'invention. La fig. <B>1</B> montre un conducteur électrique pupi- nisé d'une matière continue- au moyen d'une simple couche de la matière magnétique en roulée sur le<B>fil</B> de cuivre formant l'âme du conducteur; la fig. 2 montre un conducteur électrique pupinisé d*une manière continue au moyen d'une double couche de la matière magnétique, ces deux couches étant en roulées en sens inverses sur le fil de cuivre;
la fig. <B>3</B> est un diagramme donnant une série de courbes indiquant comment les conducteurs des fig. J. et 2 doivent être traités par la chaleur; la fig. 4 représente une bobine de charge pouvant être insérée dans un circuit téléphonique et obtenue au moyen de fils formés de la matière envisagée, les enroule ments<B>de</B> la bobine étant indiquées schéinati- quement.
La matière magnétique décrite peut être particulièrement utilisée dans les circuits té léphoniques oâ les forces magnétisantes sont extrêmement faibles, car elles sont dans ces circuits rarement plus grandes que deux dixièmes de gauss et généralement infé rieures<B>à</B> cette valeur. Aussi dans la des cription suivante, on envisage spécialement la matière magnétique appliquée<B>à</B> ce genre de circuit, mais il est évident que cette ma tière peut être utilisée pour pupiniser d'autres genres de conducteurs.
Contrairement<B>à</B> la théorie ordinairement admise, il est possible de combiner deux métaux du groupe magné tique., tels que le nickel et le fer, dans des proportions suffisantes pour obtenir un<B>élé-</B> ment aimantable n'ayant pas seulement une perte par hystérésis extrêmement basse, et une haute résistivité, mais aussi des carac- t6ristiques telles qu'une perméabilité très grande pour les faibles forces magnétisantes, mentionnées, et en fait très supérieure<B>à</B> celle du fer. Ces différents avantages sont évi demment très importants au point de vue de la transmission.
L'emploi de cette nouvelle matière permet d'arriver<B>à</B> des résultats qui n'ont pu être atteints jusqu'ici soit par le fer seul, soit par les autres combinaisons d5éléments qui ont<B>déjà</B> été proposés. Il est désirable que le pourcentage du fer par rapport au nickel ne soitpas trop grand, car par exemple si la quantité du fer est supérieure aux<B>75</B> '1/o de la combinaison, la perméabilité pour de faibles forces magnétisantes est moindre que celle du fer.
Les combinaisons de nickel et de fer qui produisent les plus hautes perméabilités pour ces faibles forces magnétisantes, contiennent en réalité une quantité prédominante de ni ckel. Par exemple, on a trouvé que les coin- binaisons suivantes fournissent ces caracté ristiques désirables, et elles ont été désignées ici sous le nom d'alliages par raison de sim plicité sans qu'il ait été déterminé d'une manière rigoureuse si elles forment un alliage dans le sens strict du mot ou simplement un mélange des éléments constitutifs,
A. Alliage renfermant 70 % de nickel et <B>30</B> 11/o de fer.
B. Alliage renfermant<B>55</B> 0/ô de nickel,- 34 'I/o de fer et 11 % de chrome.
Les impuretés que Pon rencontre dans les meilleurs fers ou nickels livrés par le com merce ne doivent pas apparaître sérieusement afin de ne pas affecter les propriétés magné tiques de ces alliages. Dans le deuxième des alliages mentionnés, une troisième substance, qui est du chrome, a été ajoutée au fer et au nickel afin d'accroitre la résistance élec trique de la matière magnétique ainsi formée.
Toutefois en appliquant ces alliages<B>à</B> des conducteurs entièrement pupinisés destinés<B>à</B> des installations de signalisation, des diffi cultés ont été rencontrées résultant première ment du fait que la haute perméabilité de la nouvelle matière est réduite par suite de la tension mécanique exercée pendant la fa brication et deuxièmement de la difficulté d'obtenir une haute perméabilté uniforme part-ni les différents lots de la matière em ployée.
Ces différentes difficultés ont été surmontées par<B>le</B> procédé<B>de</B> fabrication<B>dé-</B> crit ici, et aussi particulièrement par l'appli cation d'une ou de plusieurs couches enve loppantes sur le conducteur, ainsi que par un nouveau traitement par la chaleur de cette matiôre pupinisante après son application.
Dans la description suivante, on suppose que J'alliage utilisé renferme approximative ment<B>70</B> '/o de nickel et<B>30</B> 'I/o de fer, mais évidemment le procédé décrit petit s'appliquer <B>à</B> tous les gent-es d'alliages envisagés ci- dessus.
Le conducteur pupinisé suivant la fig. <B><I>1</I></B> comprend un fil de cuivre 2 recouvert d'une couche unique d'un ruban<B>3</B> formé de l'alliage de nickel et de fer mentionné ci-dessus. La largeur et l'épaisseur du ruban peuvent être choisies conformément aux conditions méca niques qui doivent être remplies pour faciliter l'enroulement du ruban sur le<B>fil,</B> en obser- vant toutefois qu'il est inutile de soumettre le ruban<B>à</B> un effort plus grand qu'il n'est nécessaire, car cet effort tend<B>à</B> réduire la perméabilité de la matière pupinisante. En pratique, on a trouvé qu'un<B>fil</B> d'Lin diamètre de<B>1,8</B> mm environ,
donne des résultats satis faisants s'il est recouvert d'un ruban de <B>0,076</B> mm d'épaisseur et de<B>3,175</B> mm de largeur. Si un tel ruban, ou même des rubans d'autres épaisseurs, sont insuffisants -pour donner le poids voulu<B>de</B> pupinisation, il est préférable d"enrouler deux ou plusieurs couches de ruban sur le conducteur plutôt que d'uti liser une seule couche d'un ruban plus épais. Cela est montré sur la fig. 2 dans laquelle une couche supplémentaire est indiquée en 4.
L'action électromagnétique d'une série de couches, comparée<B>à</B> l'action électromagnétique d'une couche unique d'épaisseur égale<B>à</B> la somme des épaisseurs des couches multiples, est de réduire les pertes par courants de Foucault dans le conducteur pupinisé. Ainsi quion le voit sur la fig. <B>2,</B> les différentes couches de ruban sont enroulées dans des directions alternées et ce genre d'enroulement est préférable non seulement parce qu'il offre une meilleure structure, mais aussi parce qu'il réduit et égalise la tension qui peut être appliquée,
aux rubans par suite de quelques flexions ou torunnages subis par les conducteurs pupinisés. Au point de vue de l'isolation entre le<B>fil</B> de cuivre et la pre mière couche de ruban, ainsi que l'isolation entre les couches successives de ruban, l'oxyde qui se forme<B>à</B> la surface des rubans lors de l'opération du recuit décrite ci-après est suf fisant. Toutefois, si on le désire, les rubans peuvent être recouverts d'une couche d'une autre substance isolante quelconque.
L'action de l'enroulement dit ruban sur le<B>fil</B> de cuivre, ainsi qu'il est montré sur les fig. <B>1</B> et 2, a pour résultat de diminuer fortement la perméabilité de la matière ma gnétique. Cette réduction est certainement due <B>à</B> la traction<B>à</B> laquelle est soumis le ruban pendant l'enroulement. La haute perméabilité du ruban qui est perdue par l'enroulement ne peut être retrouvée en soumettant le conduc,- teur recouvert de sort ruban<B>à</B> l'action du recuit.
Si le conducteur recouvert de la ma tière pupinisante est recuit dans une condi tion de lovage, la plus haute perméabilité obtenue dans le ruban par le procédé décrit peut être largement et irrégulièrement réduite quand le conducteur pupinisé est redressé et toronné, ou autrement tendu, pendant les étapes suivantes de la formation d'titi câble quelconque.
De telles réductions dans la per- inéabilité de la matière pupinisante, sont ordinaireinent plus grandes avec un fil re couvert d'une couche unique qu'avec un <B>fil</B> recouvert d'une double couche.<B>Il</B> est probable que ces réductions sont dues<B>à</B> la traction produite sur le ruban lorsque<B>le</B> conducteur passe de sa condition de lovage <B>à</B> la condi tion dans laquelle il se trouve dans<B>le</B> câble.
D'autre part, dans les opérations ordinaires de recuit, bien que celles-ci semblent être pratiquement identiques, l'on obtient des résultats fortement différents par rapport<B>à</B> la perméabilité obtenue pour la matière pupinisante, ainsi que par rapport<B>à</B> ses pro priétés physiques et<B>à</B> la susceptibilité avec laquelle change la perméabilité. Eu d'autres termes, pour des recuits ordinaires il est im possible d'obtenir des conducteurs pupinisés de qualité uniforme, soit par rapport<B>à</B> la valeur de la perméabilité donnée<B>à</B> la matière pupinisante oui par rapport<B>à</B> la stabilité de la perméabilité sous la traction indeanique qui petit par la suite lui être imposée.
La raison probable de ces résultats irréguliers et peu satisfaisants obtenus par le recuit ordinaire, découle de la description suivante du procédé décrit.
En premier lieu, on doit prendre soin que les fils conducteurs recouverts de rubans for més de l'alliage mentionné, soient recuits en les étirant afin de les placer dans une posi tion tendue<B>à</B> travers un fourneau, c'est-à-dire que l'ensemble formé par le conducteur et la matière magnétique est maintenu dans une certaine condition de tension pendant l'action du recuit. De plus, il est nécessaire que. cette tension soit maintenue pendant le refroidisse ment.
De cette manière, le ruban et le<B>fil</B> de Cuivre sont recuits pratiquement dans la môme condition que celle occupée dans la suite par le conducteur pupiiiisé. Si après le recuit, ces conducteurs sont soigneusement enroulés sur des bobines d*uii diamètre suffisamment grand, la haute perméabilité obtenue par cette opération peut être conservée pendant les interruptions de travail se produisant dans la construction complète d*un câble. En deuxième lieu, on ne doit utiliser pour le recuit d'un conducteur pupinisé que certaines températures, et la durée de l'opération doit être bien déterminée.
Les caractères propres du recuit varient suivant le conducteur pupi- nisô et suivant les différentes perméabilités qu'il doit présenter, ainsi qu'il résulte de l'étude des courbes de la fig. <B>'a.</B>
Suivant cette figure, quatre courbes repré sentent les changements apportés dans la perméabilité d'un conducteur pupinisé, con formément<B>à</B> la variation de la température et<B>à</B> la durée de l'opération du recuit. Ces courbes ont été déterminées au moyen d'essais fait sur des fils en cuivre d'environ<B>1,
8</B> mm de diamètre recouverts de deux couches d'un ruban formé de l'alliage envisagé comprenant environ <B>7 0</B> '/o de nickel et 30 % de fer. Dans ces deux couches, le ruban est enroulé sui vant deux directions opposées, et il présente (me épaisseur d'environ<B>0,76</B> irim. et une lar geur d'environ<B>3,175</B> mm.
Les courbes<B>A,</B><I>B,</I> <B><I>C</I></B> et<B>D</B> montrent la relation existant entre la perméabilité obtenue (portée suivant l'axe des ordonnées), et la durée du recuit (portée suivant l'axe des abscisses) aux températures respectives de<B>850, 800, 750</B> et<B>700</B> degrés centigrades. Dans ce diagramme, les abscisses qui représentent la durée du recuit sont expri mées en minutes, tandis que les ordonnées expriment les perméabilités pour les forces magnétisarites produites par les courants téléphoniques. D'après ces courbes, on voit que plus haute est la température, plus ra pide est l'accroissement de la perméabilité.
D'après les courbes<B><I>A,</I></B><I> B</I> et<B>C,</B> on constate que la prolongation du recuit ait delà d'un certain temps ne produit plus un accroisse ment de la perméabilité, mais une diminution de celle-ci. Ces deux faits expliquent les résultats peu satisfaisants obtenus quand on emploie le procédé ordinaire du recuit. Si la température du fourneau est poussée<B>à</B> une trop grande valeur, des changements excessi- veinent petits dans la durée de l'opération produisent de grandes variations dans la perméabilité obtenue de la matière pupinisante utilisée pour recouvrir le<B>fil</B> traité.
Indépen damment de la température du fourneau, la perméabilité s'accroit <B>à</B> une valeur critique pour laquelle un changement dans l'état physique de la matière pupinisante a lieu si la durée de l'opération est trop longue. Si cette durée est encore prolongée, il en résulte une réduction de la perméabilité. Le change ment dans l'état physique est tel que même si la perméabilité voulue est observée dans la matière pupinisante immédiatement après que le conducteur puipinisé a été recuit, cette perméabilité sera extrêmement susceptible d'être réduite par suite de la tension qui lui est imposée pendant la manipulation du con ducteur résultant du travail nécessaire pour la formation d'un câble.
Les courbes montrées sur la fig. <B>3</B> facilitent le choix d'une tempé rature voulue et la durée propre<B>à</B> l'opération du recuit,- afin d*obtenir la perméabilité voulue dans l'alliage recouvrant le fil.
Quelque soit la température choisie, la durée du recuit ne doit pas être prolongée assez longtemps pour produire le changement mentionné dans l'état physique de l'alliage. En d'autres termes, l'opération de recuit doit être insuffisante en température et en durée pour changer la perméabilité de l'alliage au delà de la valeur critique.<B>A</B> part cette objection, il est évident que la température propre du fourneau et la durée de l'opération dépendent de l'exactitude avec laquelle la température et la durée peuvent être réglées, c'est-à-dire la vitesse avec laquelle lefil passe <B>à</B> travers le fourneau.
Cela dépend aussi des variations permises dans la perméabilité du conducteur pupinisé. Au point de vue de l'économie dans la fabrication, il est désirable que la durée de l'opération soit faite aussi courte que possible, et la température doit donc être choisie aussi haute que le permet les facteurs ci-dessus mentionnés.
De ce qui précède, on peut déterminer les conditions que doit présenter le recuit pour les alliages mentionnés. Ce moyen de recuire la matière pupinisante d'un conducteur entiè rement recouvert pour une certaine perméa bilité recherchée, peut être très importante. Par exemple, quand des conducteurs pupinisés sont utilisés<B>d</B> ans des câbles duplex pour circuits fantômes, il est nécessaire que ces conducteurs soient identiques aux points de vue de leurs propriétés physiques, magné tiques et électriques.
Quoiqu'il soit possible de pupiniser des conducteurs au moyen d'une matière magnétique présentant une perméa bilité plus haute que celle désirée, et de ré duire ensuite celle-ci<B>à</B> la valeur voulue au moyen d'un traitement mécanique des con ducteurs pupinisés, comme par exemple en les soumettant<B>à</B> des efforts de flexion, ce procédé pour obtenir des conducteurs uniformément pupinisés pour des câbles téléphoniques ou câbles analogues n'est pas satisfaisants<B>à</B> cause -du changement qui peut se produire dans les propriétés physiques du conducteur et des difficultés qui en résulte dans leur toronnage.
L'alliage mentionné ci-dessus peut aussi être utilisé dans le cas<B>de</B> la pupinisation de circuits au moyen de bobines de charge, ces alliages entrant alors dans la construction des noyaux de ces bobines. Dans ce cas, des fils de petit diamètre formés de l'alliage choisi sont isolés et enroulés en un cylindre présentant les dimensions voulues et servant de noyaux<B>à</B> une bobine de charge. La fig. 4 donne une vue d'une bobine semblable com prenant un noyau<B>6</B> formé de fils d'alliage isolés, et des enroulements<B>7</B> et<B>8</B> indiqués schématiquement.
Afin de réduire la perinéa- bilité effective du noyau qui offre ordinaire ment la plus haute perméabilité voulue, ainsi que pour donner<B>à</B> la matière constitutive la constance et la stabilité désirable au point de vue de la perméabilité même si des cou rants intenses sont superposés sur le circuit de la bobine de charge,<B>le</B> noyau doit être pourvu d'entrefers<B>9</B> constitués dune matière non magnétique. Le nombre et la longueur de ces entrefers peuvent être déterminés<B>à</B> volonté. Les fils constituant le noyau peuvent être maintenus ensemble en les enveloppant d'un ruban<B>10</B> d'une matière non magnétique, suivant le procédé utilisé pour les noyaux en fil de fer.
Les sections du noyau de chaque côté des entrefers peuvent être maintenues en place d'une manière quelconque, comme par exemple au moyen de colliers<B>Il.</B>
Ordinairement la tension exercée sur les fils d'alliage lors de la formation d'un noyau de la bobine ne diminue pas sérieusement, la perméabilité. Toutefois si on le désire, les fils d'alliage peuvent être recuits par l'opération décrite ci-dessus de manière<B>à</B> amener la perméabilité de la matière<B>à</B> une certaine valeur définie, et cela avant leur isolation et leur enroulement sous forme de cylindre.