Procédé de fabrication de matière magnétique.
La présente invention est relative à des==alliages ferro-magnétiques qui conviennent plus particulièrement à la fabrication de noyaux pour des bobines, de préférence des bobines de Pupin et des bobines de self pour filtres électriques.
Dans la technique des courants faibles il est usuel d'indiquer comme mesure de la qualité d'une bobine sa constante de temps, c�est-à-dire le rapport existant entre le coefficient de self et la résistance de perte. On cherche à rendre ce rapport aussi grand que possible, ce qui revient pratiquement à réduire autant que possible les pertes provoquées par la résistance à courant continu des spires et les pertes provoquéespar hystérésis et courants de Foucault de la
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matière constituant le noyau.
Deux autres conditions qui doivent être remplies, plus particulièrement avec des bobines de Pupin et des bobines de self pour filtres électriques, sont les suivantes:
1[deg.]- la constance de la perméabilité, à savoir l'indépendance
de la perméabilité de l'amplitude d'un champ alternatif magnétique.
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que le noyau magnétique a été soumis à une forte-magnétisation à courant continu.
Les noyaux magnétiques à poudre de fer constitués par des particules magnétiques finement divisées et isolées les unes des autres, qu'on utilise souvent pour des bobines de Pupin répondent aux deux dernières conditions. Toutefois, ils présentent l'inconvénient d'une faible perméabilité, dont la valeur est tout au plus 40 environ, ce qui a pour effet que les bobines doivent être calibrées relativement grandes, de sorte que la constante de temps qui, comme on le sait, est fonction des dimensions de la bobine, devient plus faible qu'on ne le désire. En outre, la fabrication de ces noyaux est difficile et doit être très soignée.
En outre on connait déjà des matières magnétiques de noyau qui se composent en substance d'alliages de fer et de nickel et dont la perméabilité initiale est très élevée. Une propriété bien connue de ces derniers alliages est leur grande sensibilité aux efforts mécaniques, par exemple les efforts de traction et de pression. Pour cette raison et pour rendre l'usinage plus facile il est nécessaire de re-. cuire plusieurs fois la matière à une haute température
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exemple le laminage où l'étirage. Un tel traitement thermique doit s'effectuer en tout cas après le dernier traitement mécanique pour réaliser une grande perméabilité initiale.
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"Permalloy" ne conviennent pas à la fabrication de bobines de Pupin comportant des noyaux massifs de fil ou de tôle, par suite de leur inconstance magnétique et leurs pertes élevées.
Enfin, on connaît des alliages de fer et de nickel dont la perméabilité initiale - environ 25 - est inférieure à celle des susdits alliages, mais qui ont des propriétés favorables quant aux pertes par hystérésis et courants de Foucault et à la constance de la perméabilité. Dans ce cas le dernier traitement de la matière lors de la fabrication est de nature mécanique.
La présente invention est relative à un procédé de fabrication de matière magnétique dont les propriétés magnétiques et électriques sont sensiblement supérieures à celles des matières de noyau connues jusqu'ici, et qui convient particulièrement bien pour des bobines de Pupin.
Ce procédé consiste à soumettre une ou plusieurs fois un alliage ferro-magnétique approprié, de préférence un alliage de fer et de nickel, à un traitement thermique et mécanique alternant à une température d'environ 900[deg.]C., le dernier traitement mécanique étant suivi encore par un traitement thermique à une température maximum d'environ 500 à
600[deg.]C.
Le suivant mode d'exécution fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée.
Un alliage ferro-magnétique, par exemple, "Nickalloy" se composant d'environ 50% de fer et 50% dé nickel, est laminé de façon à obtenir une bande ayant une épaisseur de 80
à 200 microns. Cette bande est recuite dans une atmosphère d'hydrogène à une température entre 900 et 1000[deg.]C. Après re-froidissement la bande est laminée à nouveau jusqu'à ce qu'elle ait l'épaisseur définitive requise, par exemple de
60 microns, après quoi elle est recuite une seconde fois, à une température d'environ 400[deg.]C. Le dernier recuit peut s'effectuer dans l'air. Toutefois, il peut aussi être effectué dans une autre atmosphère, par exemple d'hydrogène. La perméabilité de la bande réalisée ainsi a une valeur de 50 à 100, qui est donc sensiblement inférieure à celle du "nickalloy" qu'on utilisait comme matière initiale et également inférieure à celle des diverses espèces de fer ordinaires.
En dedans de la région de la courbe de magnétisation entrant en jeu, la perméabilité est approximativement constante, de sorte que pour la magnétisation à courant alternatif les déformations non-linéaires demeurent entre les limites admissibles. La variation de la perméabilité est également extrêmement faible après une forte magnétisation à courant continu.
La constante de temps de bobines comportant un noyau réalisé conformément à l'invention est sensiblement supérieure à celle des bobines utilisées jusqu'ici qui sont munies d'autres matières de noyau connues et qui ont la même inductivité et les mêmes dimensions de noyau. En outre, les bobines comportant des noyaux réalisés conformément à l'invention ne présentent que des variations très faibles de l'inductivité après le passage d'un.fort courant continu à travers l'enroulement, d'où il ressort que la matière formant noyau a une forte stabilité magnétique. La courbe représentée sur le dessin montre la dépendance de l'inconstance magnétique de la réduction de section réalisée par le dernier traitement mécanique.
Il résulte de cette courbe que .pour une réduction de section de 20 à 40% réalisée par le dernier traitement mécanique et après le traitement thermique subséquent, la matière est pratiquement parfaitement constante.
Les excellentes propriétés de la nouvelle matière sont le résultat du dernier recuit qui, comme on l'a déjà dit, est effectué à une température d'environ 400[deg.]C. La durée de ce dernier traitement thermique joue un rôle important et dans le cas où le recuit s'effectue dans l'air, il doit être continué pendant 1 à 3 heures. Dans l'hydrogène, par contre, une heure environ suffit déjà., Il importe beaucoup de déterminer exactement la durée de recuit pour chaque gaz et chaque température, parce que comme on l'a déjà dit, les propriétés magnétiques ultérieures de la matière formant noyau dépendent grandement de ces valeurs. Lorsqu'on augmente la durée du recuit la perméabilité et la stabilité augmentent, tandis que les pertes par hystérésis diminuent jusqu'à une certaine durée maximum.
Par suite de la perméabilité relativement forte de la matière de noyau, le volume requis du noyau d'une bobine ayant une inductivité déterminée peut être sensiblement inférieur à celui des bobines usuelles.