Noyau magnétique pour bobinages électromagnétiques à radiofréquence. La présente invention a pour objet un noyau magnétique pour bobinages électro magnétiques à radiofréquence.
Dans la construction (le bobinages électro magnétiques à raclio-fréquence, la pratique courante consiste à constituer leurs noyaux magnétiques en feuilles minces de matière magnétique séparées par des couches isolan tes pour éviter les courants tourbillonnants excessifs. Quand le fer tel qu'on l'emploie habituellement pour les fréquences ordi naires s'emploie là où le courant est à liaule fréquence, la perméabilité apparente (le ce fer est beaucoup plus faible avec des radio- fréquences qu'avec des courants de basse fréquence.
Il est par conséquent nécessaire, afin de produire un certain flux magnétique, d'employer une quantité (le fer augmenté en correspondance. Le flux de courant de con:- mande, nécessaire pour saturer le fer sera donc plus. grand clans une proportion corres pondante. Le degré d'amplification magn < - tique dépend du rapport entre l'énergie de: haute fréquence qu'on fait agir et l'énergie nécessaire pour produire le flux saturateur.
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Si <SEP> ce <SEP> dernier <SEP> a <SEP> augmenté <SEP> en <SEP> raison <SEP> d'un <SEP> effet
<tb> chi <SEP> genre <SEP> auquel <SEP> on <SEP> a <SEP> fait <SEP> allusion, <SEP> l'amplifi cation <SEP> magnétique <SEP> s'en <SEP> trouve <SEP> cliininué <SEP> e
<tb> d'une <SEP> façon <SEP> correspondante.
<tb> aux <SEP> fins <SEP> (le <SEP> surmonter <SEP> cet. <SEP> effet, <SEP> et <SEP> d'a.itg meiiter <SEP> par <SEP> là <SEP> l'amplification <SEP> ma, néticlue, <SEP> le
<tb> noyau. <SEP> magnétique <SEP> qui <SEP> fait <SEP> l'objet.
<SEP> de <SEP> cette
<tb> invention <SEP> et <SEP> (lui <SEP> est <SEP> composé <SEP> de <SEP> couches, <SEP> al ternanles <SEP> cle <SEP> matière <SEP> iiia,,,iiétiquc <SEP> et <SEP> de <SEP> ma tière <SEP> isolante <SEP> présenle <SEP> la <SEP> particularité <SEP> que <SEP> la
<tb> rnatitre <SEP> de <SEP> ses <SEP> couches <SEP> en <SEP> matière <SEP> magné tique <SEP> est:
<SEP> d'une <SEP> nature <SEP> telle <SEP> que <SEP> sa <SEP> per méabilité <SEP> apparente <SEP> soit <SEP> sensiblement <SEP> indé pc,iidanle <SEP> (;e <SEP> la <SEP> fréquence <SEP> du <SEP> courant <SEP> magné lisant <SEP> à <SEP> la
<tb> â <SEP> laquelle <SEP> on
<tb> fait <SEP> agir <SEP> le <SEP> noyau.
<tb> Les <SEP> couches <SEP> en <SEP> matière <SEP> rnaziiétidue <SEP> du
<tb> tto5,au <SEP> peuvent, <SEP> par <SEP> exemple, <SEP> étre <SEP> formées
<tb> (le <SEP> paillettes <SEP> ou <SEP> écailles <SEP> (le <SEP> fer <SEP> obtenue,
<tb> ccniiue <SEP> sous-produit, <SEP> clans <SEP> la <SEP> fabrication <SEP> de
<tb> l'acier <SEP> au <SEP> silicium,
<SEP> ou <SEP> elles <SEP> peuvent <SEP> être <SEP> for mées <SEP> de <SEP> feuilles <SEP> minces <SEP> de <SEP> fer <SEP> électrolytique
<tb> nu <SEP> bien <SEP> encore <SEP> de <SEP> feuilles <SEP> minces <SEP> d'acier <SEP> au
<tb> silicium. Le dessin ci-joint représente, à titre d'ex emple, plusieurs formes d'exécution de l'oh- jet. de l'invention, avec enroulements.
Dans ce dessin, les fil. 1, 2 et 3 montrent. trois premières formes d'exécution; la fig. 4 mon tre partie en élévation, partie en coupe ver ticale, une forure d'exécution dans laquelle les circuits magnétiques et les enroulements sont tels que ceux représentés. en fig. 1.; la fig. :5 est une coupe verticale suivant la ligne 5---.) (le la fig. 4;
les fig. 6 et 7 montrent des installations de signalisation électriques sans fil dans lesquelles des bobinages électro- rriagüf_tiques avec noyau suivant l'invention peuvent trouver application;
les, fi-. 8 et 9 font, voir des variantes de détail de la cons- tructiG.n représentée, aux fi,-. I et 5, tandis due la fis. 10 donne un schéma montrant les moyens pour tr=ansformer l'installation de la fin-. G qui sert à la transmission de signaux télégraphiques, en une installation de trans- mission téléphonique.
Daits la forme d'exécution représentée par la fi--. 1, on a cieux branches de noyau ma- mes 1 équipées d'enroulements 2 pour la transmission du courant. de haute fré- quence. Les. enroulements 2 sont disposés de telle sorte que le flux magnétique suive des dirertions opposées.
clans les deux branches de noyau, et, comme résultat, le flux magné tique (le haute fréquence ne traversera. que les branches de noyau 1 et de petites parties de nc-au 3 adjacentes à ces branches de ncyat!. Un second enroulement 4, destiné à la transmission (lu courant de commande et i=Égiilal.eur,
est enroulé autour de l'ensemble dos cieux branches de noyau 1. Le flux ma- grïétkctre produit par se second enroulement travei -e les deux branches de noyau dans la même direction, et traverse également. les branches extérieures 5 du noyau magnétique.
II est manifeste que chaque tour de cet en roulement de: commande 4 est traversé par le flu-= magnétiquo dans les deux brandies de. no-,-ali 1 dans des sens opposés, (le sorte que toutes forces électromotrices induite clans ledit enroulement par le flux magné- tique Lie haute fi équence seront neutralisées clans chaque tour. On notera également que l'enroulement. de commande 4 occupe sen siblement, toute la longueur- du circuit ma gnétique à haute fréquence.
L'ensemble du noyau est. composé de couches alternantes (le matière magnétique et de matière isolante et la matière de ses couches en matiere nïagné- tique est d'une nature telle que sa perméa bilité apparente soit; sensiblement in < lÉpen- dante de la fréquence du courant: magné tirant à la radiofréquence à laquelle on fait agir le noyau.
Les couches en matière magné- tique, peuvent être formées, par exemple, de feuilles minces de fer électrolytique ou d'a cier au silicium, mais elles peuvent aussi être formées de paillettes ou écailles de fer obtenues, comme sous-produit, clans la fabri cation de l'acier au silicium.
Dans la forme d'exécution représerité- en fig. i, on voit. que t'enrou:lmeent de com mande !i doit produire l'envoi d'un flux ma gnétique à travers un circuit magnétique re lativement long et que le flux magnétique à. haute fréquence ne traverse qu'une petite partis de ce circuit;
inconvénient qui n'est pas bien grave, étant donné que la partie (le circuit magnétique qui n'est. pas liée au flux de haute fréquence est de grande section transversale et que le nombre d'ampères- tours nécessaire pour faire passer clans cette l--,ai@tie suffisamment de flux pour saturer les branches de noyau 1 serait, relativement petit.
Si toutefois, cet, inconvénient donnait lieu à des objections, on pourrait y obvier clams une grande mesure en utilisant. la forme d'exécution représentée en fi-. 2 comportant quatre enroulements de haute fréquence q. i, 8 et. p pour déterminer, respect clans quatre paires de branches de nos au, uri flux magnétique produit de la même manière qiw celui déterminé dans la, paire (le branches de noyau unique représentée en fil. 1.
Les enroulements de commande 7!-i, 71, 12 et 73 sont connectés en série en sorte que le flux qu'ils produisent tous passe dans, la, même direction.
Le fonctionnement sera le même que dans<B>la</B> forme d'exécution représentée en fig. 1, et: la seule: matière (levant subir l'action magnétisante du courant de, commande et qui n'est pas traversée par le flux magné- tique à haute fréquence, se réduit à une pe tite partie à chacun des angles du noyau représeillé.
,\u cas où l'on voudrait que tout le métal (lu circuit magnétique soit parcouru par les deux flux, on donnera aux deux branches de noyau magnétique la forme de deux. an neaux i4 et 15, comme dans l'exemple de la fig. 3, avec des enroulements de haute fréquence 16 et 17 disposés respectivement (le telle sorte que le flux magnétique de Faute fréquence prenne des directions oppo sées dans les deux anneaux. Un enroulement de commande, 18, qui, pour la facilité, n'a été représenté qu'en partie, entoure les cieux unroulement.s 16, 17 et les anneaux 14, 15.
Lors du fonctionnement d'un bobinage à noyau établi suivant l'invention, si le flux de commande est suffisant. pour saturer entièiement ou presqu'entièrement les bran ches (le noyau à haute fréquence, la perméa- bilité des circuits magnétiques sera changée et l'impédance du circuit à haute fréquence sera amenée à varier d'une façon correspon dante.
Le but de la présente disposition con siste à exercer un contrôle aussi efficace que possible sur le courant à haute fréquence, en produisant une variation d'impédance dans l'enroulement de haute fréquence entre des limites très étendues. Toute construction ilo transformateur est suette à une certaine fuite ou déperdition dans l'air entourant l'en- roulement, ce qui provoque une réactance de fuite en addition à la réactance (lu flux dan le noyau en fer.
Cette réactance (le fuite clan l'air échappe à tout contrôle, étant donné que la perméabilité de l'air est contante. Dè#- lors, plus la réactance de fuite est grande. moins le contrôle sera efficace. De plus. c#;imine les voltampères nécessaires pour 1- production de ce flux de fuite n'exercent. au cun effet. de contrôle sur le courant à haute fréquence, cette déperdition fait diminuer le degré d'amplification. Dans le présent cas.
on a réduit la réactance de fuite à un mini mum en rapprochant autant que possible les
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cieux <SEP> enroulements <SEP> l'un <SEP> de <SEP> l'autre <SEP> et <SEP> en <SEP> fai sant <SEP> étendre <SEP> l'enroulement <SEP> de <SEP> commande <SEP> sur
<tb> sensiblement <SEP> la <SEP> longueur <SEP> totale <SEP> du <SEP> circuit
<tb> ni;
iguélique <SEP> à <SEP> haute <SEP> fréquence.
<tb> Les <SEP> fig. <SEP> Il <SEP> et <SEP> 5 <SEP> font <SEP> voir <SEP> une <SEP> construction
<tb> pratique <SEP> adoptée <SEP> pour <SEP> la <SEP> forme <SEP> d'exécution
<tb> (le <SEP> l'objet <SEP> de <SEP> l'invention <SEP> représentée <SEP> en <SEP> fig. <SEP> 1.
<tb> Dans <SEP> une <SEP> construction <SEP> de <SEP> ce <SEP> genre, <SEP> les <SEP> pertes
<tb> se <SEP> manifestant <SEP> sous <SEP> forme <SEP> de <SEP> dégagement
<tb> <B>de</B> <SEP> chaleur <SEP> sont <SEP> considérables, <SEP> et, <SEP> dans <SEP> ces
<tb> conditions, <SEP> il <SEP> convient, <SEP> de <SEP> procurer <SEP> au <SEP> noyau
<tb> uia.giiéticlue <SEP> un <SEP> refroidissement <SEP> efficace. <SEP> En
<tb> construisant. <SEP> le <SEP> noyau <SEP> au <SEP> moyen <SEP> de <SEP> feuille
<tb> minces <SEP> telles <SEP> que <SEP> celles.
<SEP> utilisées <SEP> ici, <SEP> on <SEP> ren contre <SEP> une <SEP> difficulté <SEP> quant <SEP> à <SEP> ménager <SEP> des
<tb> intervalles <SEP> (le <SEP> ventilation, <SEP> entre <SEP> lesdites <SEP> feuil les, <SEP> selon <SEP> la <SEP> pratique <SEP> courante. <SEP> Afin <SEP> de <SEP> sur inon.ter <SEP> cette <SEP> difficulté, <SEP> les <SEP> feuilles <SEP> rnince@
<tb> alternatives <SEP> de <SEP> matière <SEP> magnétique <SEP> et <SEP> de
<tb> matière <SEP> isolante <SEP> sont <SEP> réunies, <SEP> par <SEP> collage, <SEP> en
<tb> groupes <SEP> ou <SEP> éléments <SEP> indépendants <SEP> rigides.
<tb> mais <SEP> pas <SEP> trop <SEP> épais, <SEP> pour <SEP> se <SEP> prêter <SEP> facile uicnt <SEP> à <SEP> la <SEP> radiation <SEP> (le <SEP> chaleur <SEP> des <SEP> couches
<tb> intérieures. <SEP> Dans <SEP> la <SEP> pratique, <SEP> on <SEP> a.
<SEP> constaté
<tb> qu'une <SEP> el-:ai-,seur <SEP> d'environ <SEP> 1,6 <SEP> m?21 <SEP> convient
<tb> 1'0t11" <SEP> C <SEP> i <SEP> <B>-#</B> <SEP> element=.
<tb> Suivant <SEP> indication <SEP> du <SEP> dessin, <SEP> aux <SEP> fig. <SEP> 4
<tb> et <SEP> 5. <SEP> les <SEP> éléments <SEP> 19 <SEP> constituant <SEP> le <SEP> circuit
<tb> magnétique <SEP> de <SEP> haute <SEP> fréquence <SEP> affectent <SEP> la
<tb> forme <SEP> l'un <SEP> rectangle <SEP> <U>oblong-,</U> <SEP> les <SEP> enroule nicntz <SEP> < ;e <SEP> haute <SEP> fréquence <SEP> 26 <SEP> et. <SEP> 21 <SEP> se <SEP> trouvant
<tb> disposés <SEP> autour <SEP> des <SEP> deux <SEP> côtés <SEP> longitudinaux
<tb> dudit <SEP> icctangle. <SEP> On <SEP> a. <SEP> soin, <SEP> clans <SEP> la <SEP> construc tïon <SEP> de <SEP> ce <SEP> noyau;
<SEP> d'interfolier <SEP> ces <SEP> éléments
<tb> 19 <SEP> avec <SEP> des <SEP> éléments <SEP> intercalaires <SEP> de. <SEP> petite
<tb> longueur <SEP> ??. <SEP> à <SEP> leurs <SEP> extrémités, <SEP> et <SEP> ces <SEP> élé ments <SEP> intercalaires, <SEP> à <SEP> leur <SEP> tour, <SEP> sont <SEP> inter foliés <SEP> avec <SEP> les <SEP> éléments <SEP> 23 <SEP> qui <SEP> constituent <SEP> les
<tb> c < dés <SEP> chi <SEP> ch <SEP> cuit <SEP> magnétique <SEP> pour <SEP> le <SEP> flux <SEP> de
<tb> commande. <SEP> Les <SEP> éléments <SEP> \?4 <SEP> et <SEP> \'5 <SEP> formant
<tb> le <SEP> haut <SEP> et <SEP> le <SEP> bas <SEP> du <SEP> circuit.
<SEP> magnétique <SEP> sont
<tb> c@galemef, <SEP> interfoliés <SEP> comme <SEP> précédemment
<tb> on <SEP> \ <SEP> oit <SEP> due, <SEP> gràce <SEP> à <SEP> cette <SEP> disposition, <SEP> il
<tb> cxisl@ <SEP> des <SEP> intervalles <SEP> clans <SEP> le <SEP> noyau <SEP> pour <SEP> la
<tb> ventilation <SEP> ou <SEP> pour <SEP> la <SEP> circulation <SEP> d'un <SEP> fluide
<tb> refroidisseur <SEP> entre <SEP> tous <SEP> les <SEP> éléments <SEP> consti tuant <SEP> le <SEP> noyau. <SEP> L'enroulement <SEP> de <SEP> commande
<tb> est <SEP> éüalement <SEP> consl.itué <SEP> de <SEP> plusieurs <SEP> bobines 26 espacées entre elles.
Le noyau magné tique, avec les enroulements qu'il porte, est solideriienl maintenu fixe, entre les côtés 27 et 28, au moyen. de boulons 29. Etant donné que le flux à haute fréquence est presqu'en- tièrei-Zent confiné aux éléments, 19 et que les autres éléments ne transmettent. que- le flux (le commande à fréquence relativement basse, il importe peu que ces éléments rie se présentent pas,
en couches aussi minces que les éléments 19. Des constructions ana logues peuvent également être employées pour les formes d'exécution suivant les fig. \,' et 3. Quand le noyau affecte la forme d'un anneau, on peut. le constituer de plusieurs éléments. annulaires obtenus par enroulement de feuilles alternatives de matière magné tique et de matière isolante et formant entre eux des intervalles pour le refroidissement.
Au lieu d'employer des feuilles séparées de matière isolante et de matière magnétique, on l.F=tit recouvrir des feuilles de matière magnc4.ique d'un enduit isolant, et les feuilles ainsi enduites peuvent. être réunies en élé- nient,#. Dais, quelques cas., il peut.
être recom- manclal--#le de construire la portion de noyau magnétique à haute fréquence de parties al ternantes à section transversale plus petite et à s, ction transversale plus grande, de sorte que les section. plus petites déterminent la satura fion et. que celles plus grandes tendront à réduire le courant magnétisant lorsque le noyau n'est pas saturé, ayant. ainsi pour effet d'augn-ient.er artificiellement.
l'étendue (le permuabilité de l'ensemble du noyau. La fi,-. 8 montre une forme d'exécution clans laquelle les éP@ments 19 des fiz. 4 et 5 peuvent être construits en vue de réaliser cet. objectif. Le même résultat petit être obtenu en perforant ces W.ments de la. manière indiquée en fig. 9.
La fig. 6 représente une installation de t.ransnzission pour télégraphie sans fil clans laquelle une forme d'exécution de l'objet de l'invention a trouvé application. Dans cc cas, l'antenne 30 est alimentée d'un courant de haute fréquence au moyen de l'alternateur 31 et. d'un couplage inducteur 32.
L'enroule ment de haute fréquence 33 d'un bobinage amplificateur électromagnétique est relié en shunt ait couplage 3\N. L'enroulement de com mande 34 de ce bobinage est alimenté de courant. par la batterie 35 quand. la clef télé graphique 36 est fermée. Un second enroule ment de commande, 37, est relié à une batterie 38 dans un sens tel que celle-ci tende à envoyer le courant clans l'enroulement dans. la même direction que celle du courant. tra versant l'enroulement. 34. Une seconde source (le courant continu. peut être obtenue en re dressant le courant de haute fréquence dans le secondaire du transformateur 39 ait moyen d'un redresseur 40.
Ces deux courants peuvent. être: équilibrés au moyen des. rhéos- lats 41 et 42. Lorsque le voltage. de haute fréquence atteint un niaziinunz, le courant. redressé devra être égal et de sens opposé ait courant venant de la. batterie 35, en sorte due le courant résultant. dans l'enroulement 37 tombe à zéro.
Quand, d'autre part, le vol tage de haute fréquence est à un minimum, le courant de haute fréquence sera égale- nient à un minimum, et presque tout le cou rant venant de la batterie 38 exercera son effet en augmentant la saturation du noyau procluil.e par le courant clans le circuitélé- graphique. Gràce à cette disposition, lorsque la clef 36 s'ouvre, l'impédance de l'enroule ment 33 augmente, et, le flux de courant qui le traverse décroit. Comme résultat,
on a une augmentation du voltage de haute fi équenc2, et un accroissement, correspondant (lu courant. i edressé. Le courant passant de la batterie 38 au travers de l'enroulement de commande 3'i devient alors moindre et on a titi nouvel accroissement d'impédance de l'enroulement 32 et.
du potentiel de haute. fréquence, Si l'on règle convenablement les circuits, on pourra r(,ncli e le bobinage amplificateur pour ainsi dire auto-excitateur de telle sorte qu'un cou rant télégraphique très faible sera capable ,le déterminer un changement complet: du voltage minimum. au voltage maximum. I1 convient. que la résistance du rliéotat 42 soit.
grande et que l'inductance de l'enroulement @7 soit petite afin que le circuit. se confor:cne sans retard à tous changements clans le vol- tage provenant du transformateur 39. L'en- 1 oulemeiit de commande 34 alimentant le circuit aura, de préférence, aussi une résis tance élevée en comparaison de son induc tance. Lorsque ce circuit comprend une lon gue ligne télégraphique, cette condition est généralement réalisée sans autres.
Mais quand il se réduit. simplement à un circuit local, comme indiqué au dessin. une résis tance 43 sera montée clans le circuit. Le cir cuit alimenté par la batterie 38 aura une in ducLance élevée, ce qu'on peut s'assurer par l'emploi d'une inductance supplémentaire, 'i4, comme indiqué.
L'effet amplificateur peut également être augmenté en insérant un condensateur ré glable<B>15</B> en série avec l'enroulement de haute fréquence en sorte que l'impédance du cir cuit en shunt puisse être réduite à un mini mum quand le courant est à un maximum.
Dans certains cas, on peut tenir à faire tisaga d'un même enroulement pour les deux circuits,, celui de haute fréquence et celui de commande. La fig. 7 indique un exemple établi clans ce sens. Dans cet exemple, le générateur à haute fréquence 46 est relié en série avec l'antenne 47, et deux enroulements (le haute fréquence en shunt avec le géné rateur entourent les anneaux 48 et. 49. Quand la clef 50 est fermée, la batterie 51 envoie du courant à travers les deux enroulements en série.
Il est évident que. clans cette disposi tion, les ampère-tours de l'enroulement à haute fréquence sont en liaison la plus in time possible avec les ampères-tours de l'en roulement de commande, et que les forces électro-motrices de haute fréquence existant dans le circuit. de commande étant égales et opposées entre elles, il n'y aura pas de courants de haute fréquence qui passeront par la batterie 51 lors de la fermeture de la clef 50. Des condensateurs 52 insérés clans les circuits à haute fréquence empêchent la mise en court-circuit de la batterie 51, et on peut utiliser des condensateurs réglables 53 clans le but, d'augmenter l'effet amplifica teur, comme dans la disposition représentée en fig. 6.
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Dans <SEP> ce <SEP> qui <SEP> précède. <SEP> on <SEP> a <SEP> décrit <SEP> (-les <SEP> mo vens <SEP> d'amplification <SEP> des <SEP> signaux <SEP> télégra phiques; <SEP> mais <SEP> il <SEP> est <SEP> manifeste <SEP> due <SEP> 1e <SEP> nième
<tb> principe <SEP> peut <SEP> tout <SEP> aussi <SEP> bien <SEP> s'appliquer <SEP> à
<tb> la <SEP> transmission <SEP> cle <SEP> signaux <SEP> d'un <SEP> autre <SEP> genre,
<tb> tels, <SEP> par <SEP> exemple, <SEP> due <SEP> les <SEP> courants <SEP> télépho niques. <SEP> La <SEP> fig. <SEP> <B>10</B> <SEP> représente <SEP> une <SEP> variante <SEP> clE
<tb> la <SEP> disposition <SEP> (le <SEP> transmission, <SEP> représentée- <SEP> en
<tb> fig. <SEP> 6. <SEP> dan:
<SEP> laquelle <SEP> un <SEP> récepteur <SEP> télépho nique <SEP> 5 <SEP> @ <SEP> a <SEP> été <SEP> substitue <SEP> au <SEP> manipulateur <SEP> ou
<tb> clef <SEP> télégraphique <SEP> ici. <SEP> clans <SEP> le <SEP> but. <SEP> d'adapter
<tb> l'installation <SEP> à <SEP> la <SEP> transmission <SEP> de <SEP> signaux
<tb> téléphoniques. <SEP> Un <SEP> récepteur <SEP> téléphonique
<tb> peut <SEP> tout <SEP> aussi <SEP> bien <SEP> être <SEP> substitué <SEP> à <SEP> la <SEP> clef
<tb> téléeraphiqite <SEP> -0 <SEP> clans <SEP> la <SEP> clishosition <SEP> repr- s,ntée <SEP> en <SEP> fi,-. <SEP> ..