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BREVET D'INVENTION ------------------ Procéda pour la production de substances magnétiques pour hante fréquence.
On tend à utiliser de plus en plus dans l'industrie de la radio, des bobinages de haute fréquence comportant un noyau à faibles pertes, composé de poudre magnétique et de produits liants isolants. La présente invention a trait à la réalisation d'un noyau de fabrication mécanique particu- librement facile et rapide.Conformément à l'invention, le noyau se compose de poudre magnétique et de produits liants isolants spéciaux, fluides à chaud, et sa fabrication s'effec-
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tue de telle sorte que la poudre magnétique est mélangée aveo le produit isolant liquéfié par chauffage, les noyaux étant moulés avec ce mélange, préférablement à l'aide d'un dispositif analogue à une pompe.
La technique des bobines de pupinisation a bien déjà montré l'emploi de liants fluides à chaud, mais jusqu'à présent cette fabrication s'effectuait en employant des pressions de moulage extrêmement élevées, qui assurent la pénétration du liant entre les particules de poudre magné- tique. De tels noyaux présentent des pertes beaucoup trop élevées en haute fréquence, étant donné que les particules sont entrées en contact métallique et forment ainsi des tra- jets pour les courants de Foucault. Par ailleurs on utili- sait, comme liant fluide à chaud, la paraffine qui ne pré- sente qu'un très bas point de fusion - 40 à 60 - de sorte que de tels noyaux perdent leur solidité en cas d'élévation de température.
D'après la présente invention par contre, on uti- lise des liants présentant un point de fusion élevé.
Le procédé objet de l'invention présente différents avantages ; tout d'abord il permet de transformer la matière première d'une façon continue et de la solidifier grâce à un refroidissement en un temps très réduit, pour en faire des noyaux terminés. Par ailleurs, on peut aussi utiliser, en dehors des poudres magnétiques sphéroidales, réalisées sui- vant des procédés particulièrement coûteux (fer carbonyle) des poudres de fer bon marché, obtenues par exemple par broy- age mécanique d'oxydes, d'hydrites ou par pulvérisation, ou moyens analogues.
Il faut évidemment, lorsque les particules ont une forme irrégulière, les isoler entre elles par des pellicules isolantes individuelles, obtenues par exemple
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par oxydation et préférablement par un revenu à teinte jaune, en les chauffant lentement à l'air libre jusqu'à 240 à 300 et en les agitant constamment.
En utilisant des liants à point de ramollissement et de fusion élevé, on peut réaliser des noyaux présentant une résistance largement suffisante en pratique à l'égard des températures élevées allant au delà de 100 . De tels noyaux présentent une bonne résistance mécanique. Comme liants, on pourra utiliser toutes les substances présen- tant, à côté de propriétés isolantes satisfaisantes, un point de ramollissement ou de fusion élevé, et qui sont suffisamment fluides pour pouvoir bien remplir les inter- valles entre les particules magnétiques. Bien entendu, on ne pourra employer que des substances n'exerçant pas d'ac- tion chimique indésirable sur la poudre de fer.
On pourrait utiliser de la paraffine, de la oérésine ou des cires, mais ces substances présentent, utilisées seules, un point de fusion relativement bas. Les différentes résines, par exemple la colophane, qui se ramollissent ou se liquéfient sous l'action de la chaleur, notamment pour des tempéra- tures comprises entre 80 à 250 , conviennent beaucoup mieux.
On pourra aussi utiliser des résines dites cumaron, pro- duites par polymérisation du solvent-naphta, et présentant un point de fusion très élevé, de 200 et davantage. Ces résines peuvent être employées pures, ou mieux avec des additions appropriées, par exemple avec de faibles quantités de paraffine et de cérésine qui rendent ces substances fluides et élastiques. On ajoutera préférablement dans la résine jusqu'à 1/20 de son poids de cérésine et de para- ffine, et on utilisera une partie en poids de ce mélange pour quatre à cinq parties en poids de poudre magnétique.
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On peut également utiliser des brais on des as- phaltes à condition qu'ils puissent être rendus suffisamment fluides; mais il est nécessaire d'y mélanger de faibles quan- tités de soufre, 5 environ, ce qui reporte leur point de fusion au delà de 100 .
Le soufre pur s'est avéré comme particulièrement approprié à cet emploi. En mélangeant une partie en poids de soufre avec deux à cinq parties en poids de poudre magné- tïque à des températures de 115 à 140 C., on obtient un noy- au de résistance magnétique et thermique considérable pré- sentant de faibles pertes et une perméabilité de 10 à 13.
Les résultats particulièrement favorables sont ob- tenus par l'emploi d'hydrocarbures chlorés solides, (notam- ment de la naphtaline), c'est-à-dire d'hydrocarbures dont le point de fusion a été élevé par substitution partielle à l'hydrogène de chlore. Ces substances, notamment celles ré- alisées à partir de la naphtaline, sont très fluides à chaud; leur point de ramollissement et leur point de fusion sont presque identiques et elles présentent un pouvoir adhésif élevé ainsi qu'une grande élasticité, par suite de l'inter- pénétration des cristaux; par ailleurs les propriétés élec- triques au point ce vue effet isolant et au point de vue pertes, sont remarquables. On utilisera avantageusement une partie en poids de tels hydrocarbures chlorés pour trois à quatre parties en poids de poudre magnétique.
La fabrication de noyaux d'après l'idée fondamentale de la présente inven- tion, peut s'effectuer de différentes manières; on peut par exemple verser la poudre magnétique telle quelle dans un moule creux reproduisant la forme du noyau, et tasser par secousses, en frappant sur la forme ou autrement et chauffer pour y verser ensuite la masse isolante fluide chauffée. La
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pénétration de Isolant peut être accentuée en effectuant le déversement ou l'imprégnation sous vide.
Ce procédé convient particulièrement lorsqu'on uti- lise une substance magnétique bon marché non sphéroidale et comportant une pellicule d'oxyde.
Un autre procédé consiste à former avec la poudre magnétique et le liant liquéfié à chaud, une masse sirupeuse versée dans des moules creux appropriés dans lesquels la com- position se refroidit.
Mais on pourra aussi, notamment lorsqu'on emploie des liants dont le point de ramollissement ne coincide pas avec le point de fusion, c'est-à-dire qui passent progressive- ment de l'état solide à l'état liquide, procéder de telle sorte que l'on mélange tout d'abord l'isolant liquide avec la poudre magnétique, tandis que le moulage s'effectue à une température moins élevée à laquelle la substance isolante ou le mélange de poudre magnétique et de substance isolante présente une certaine plasticité.
Ce mode opératoire présente l'avantage que la couche de liant et d'isolant présente entre les particules une résistance plus élevée à la perforation, en permettant ainsi l'emploi de faibles portions de mélange sans risquer de créer des contacts métalliques entre les particules.
La fig. 1 des dessins annexés représente la struc- ture interne d'un noyau réalisé suivant l'un des procédés ci- dessus décrits. Les intervalles entre les particules magné- tiques 1 sont entièrement remplis du produit liant et iso- lant 2 en évitant ainsi tout contact métallique entre les particules.
Les procédés ci-dessus décrits permettent la fa- brication de noyaux présentant n'importe quelle forme inté-
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ressant la pratique. Les fig. 2 et 5 montrent différentes formes de noyaux susceptibles d'être réalisés par exemple d'après ce procédé. Les Fig. 2 et 3 montrent un noyau semi- enveloppant ou enveloppant, réalisé en deux parties, en vue de permettre le montage de la bobine et la possibilité d'un accord par variation de l'entrefer.
La fig. 4 montre une moitié d'un noyau du type dit "en cuvette" entourant de tous côtés la bobine sous forme d'un tore creux. Un tel noyau présentant des qualités élec- triques très intéressantes est particulièrement facile à réaliser.
Il y a avantage à donner à chacune des deux moitiés du noyau une coupure électrique radiale, par exemple une fente 20, pour produire une interruption complémentaire du trajet des courants de Foucault. Deux demi-noyaux tels que 3 et 4 sont assemblés avec interposition de la bobine 5 comme le montre la fig. 5.
Il est intéressant, notamment lorsqu'on utilise des substances bon marché de formes irrégulières, de procé- der au moulage du noyau sous l'action d'un champ magnétique énergique dont la direction correspond à celle du champ de haute fréquence qui sera produit plus tard. Il y a avantage à monter dans le moule un enroulement d'aimantation de mêmes dimensions que celles du bobinage de haute fréquence. Sous l'action duchamp magnétique, les particules magnétiques sont alignées dans la direction des lignes de force et il se pro- duit notamment un ameublissement de la structure dans le plan perpendiculaire aux lignes de force par suite des efforts magnétiques entre particules.
De cette manière on n'a besoin, pour la fabrication d'un noyau de dimensions dé-
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terminées, que d'une quantité de substance magnétique in- férieure de 30%, sans que la perméabilité en soit diminuée.
La fig. 6 montre un dispositif qui peut être utilisé notamment pour la réalisation continue du procédé cité en dernieur lieu, en vue du moulage de noyaux en par- tant de pâtes épaisses. Un cylindre 7 échauffé par un en- roulement 6 contient un piston 8 qu'un mécanisme à levier 9, 10, 11 permet de déplacer dans le cylindre dans la di- rection des flèches. Le contrôle précis de la température, particulièrement nécessaire lors de la fabrication de noyaux au soufre, s'effectue à l'aide d'un fil de mesure 12 monté sur le cylindre et d'un dispositif électrique de mesure de la température 13. Le cylindre contient la pâte magnétique 14. Au dessus du cylindre est disposé le moule 16 maintenu par des vis 15 qui s'engagent dans des trous allongés, la pâte 14 étant envoyée au moyen du piston 8 à travers des ajutages 17.
Le moule est ensuite refroidi et enlevé du cylindre..Le noyau est alors expulsé en utilisant un éjec- teur spécial 18 qui, pendant l'opération de compression, est maintenu dans une position déterminée au moyen de la broche 19. Il est évident que le moule 16 peut présenter un plus grand nombre d'alvéoles suivant la forme des noyaux à fa- briquer, de sorte que l'on peut en une seule opération fa- briquer en même temps un certain nombre de noyaux. Le moule peut être à double paroi et peut comporter une réfrigéra- tion pour accél rer le refroidissement.
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PATENT OF INVENTION ------------------ Procedure for the production of magnetic substances for high frequency.
There is a tendency to use more and more in the radio industry, high frequency windings comprising a low loss core, composed of magnetic powder and insulating binder products. The present invention relates to the realization of a core of mechanical manufacture particularly easy and fast. According to the invention, the core is composed of magnetic powder and special insulating binder products, fluid hot, and its manufacture s 'effect
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such that the magnetic powder is mixed with the liquefied insulation product by heating, the cores being molded with this mixture, preferably by means of a pump-like device.
The technique of pupinisation coils has already shown the use of hot fluid binders, but until now this production was carried out using extremely high molding pressures, which ensure the penetration of the binder between the particles of magnesium powder. - tick. Such cores exhibit much too high losses at high frequency, since the particles have come into metallic contact and thus form paths for the eddy currents. Furthermore, paraffin was used as a hot fluid binder, which exhibits only a very low melting point - 40 to 60 - so that such cores lose their solidity in the event of a rise in temperature.
According to the present invention, on the other hand, binders having a high melting point are used.
The method which is the subject of the invention has various advantages; first of all it allows the raw material to be transformed continuously and to solidify it thanks to cooling in a very short time, to make finished cores. Besides, it is also possible to use, apart from spheroidal magnetic powders, produced using particularly expensive processes (carbonyl iron), inexpensive iron powders, obtained for example by mechanical grinding of oxides, hydrites or by spraying, or the like.
It is obviously necessary, when the particles have an irregular shape, to isolate them from each other by individual insulating films, obtained for example
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by oxidation and preferably by tempering with a yellow tint, by heating them slowly in the open air to 240 to 300 and stirring them constantly.
By using binders with a high softening and high melting point, cores can be produced having largely sufficient resistance in practice to high temperatures of over 100. Such cores have good mechanical strength. As binders, it is possible to use all substances which have, in addition to satisfactory insulating properties, a high softening or melting point, and which are sufficiently fluid to be able to fill the gaps between the magnetic particles well. Of course, only substances which do not exert an undesirable chemical action on the iron powder can be used.
Paraffin, oesin or waxes could be used, but these substances, when used alone, exhibit a relatively low melting point. The various resins, for example rosin, which soften or liquefy under the action of heat, especially at temperatures between 80 and 250, are much more suitable.
It is also possible to use so-called cumaron resins, produced by polymerization of solvent-naphtha, and having a very high melting point of 200 and more. These resins can be used neat, or better still with suitable additions, for example with small amounts of paraffin and ceresin which make these substances fluid and elastic. Preferably, up to 1/20 of its weight of ceresin and paraffin will be added to the resin, and one part by weight of this mixture will be used per four to five parts by weight of magnetic powder.
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Pitches or asphalts can also be used provided they can be made sufficiently fluid; but it is necessary to mix small amounts of sulfur with it, about 5, which brings their melting point above 100.
Pure sulfur has proven to be particularly suitable for this use. By mixing one part by weight of sulfur with two to five parts by weight of magnetic powder at temperatures of 115 to 140 ° C., a core of considerable magnetic and thermal resistance is obtained, with low losses and high temperature. permeability from 10 to 13.
Particularly favorable results are obtained by the use of solid chlorinated hydrocarbons (in particular naphthalene), that is to say of hydrocarbons whose melting point has been raised by partial substitution for l. chlorine hydrogen. These substances, in particular those produced from mothballs, are very fluid when hot; their softening point and melting point are almost identical and they exhibit high adhesive power as well as great elasticity, owing to the interpenetration of crystals; moreover, the electrical properties from the point of view of insulating effect and from the point of view of losses are remarkable. One part by weight of such chlorinated hydrocarbons will advantageously be used for three to four parts by weight of magnetic powder.
The manufacture of cores according to the basic idea of the present invention can be carried out in various ways; one can for example pour the magnetic powder as it is in a hollow mold reproducing the shape of the core, and compact by jolts, by striking on the form or otherwise and heat to then pour the heated fluid insulating mass into it. The
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Insulation penetration can be accentuated by performing the spill or vacuum impregnation.
This method is particularly suitable when using an inexpensive magnetic substance which is non-spheroidal and has an oxide film.
Another method consists in forming with the magnetic powder and the hot liquefied binder, a syrupy mass poured into suitable hollow molds in which the composition is cooled.
But it is also possible, in particular when using binders whose softening point does not coincide with the melting point, that is to say which gradually pass from the solid state to the liquid state, to proceed so that the liquid insulator is first mixed with the magnetic powder, while the molding is carried out at a lower temperature at which the insulating substance or the mixture of magnetic powder and insulating substance has a some plasticity.
This procedure has the advantage that the layer of binder and insulator has a higher resistance to puncture between the particles, thus allowing the use of small portions of the mixture without the risk of creating metallic contacts between the particles.
Fig. 1 of the accompanying drawings shows the internal structure of a core produced according to one of the methods described above. The gaps between the magnetic particles 1 are completely filled with the binder and insulator 2, thus avoiding any metallic contact between the particles.
The above-described methods allow the fabrication of cores having any desirable shape.
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feeling the practice. Figs. 2 and 5 show different shapes of cores capable of being produced, for example, according to this process. Figs. 2 and 3 show a semi-enveloping or enveloping core, made in two parts, in order to allow the assembly of the coil and the possibility of tuning by variation of the air gap.
Fig. 4 shows one half of a core of the so-called "bowl" type surrounding the coil on all sides in the form of a hollow torus. Such a core exhibiting very advantageous electrical qualities is particularly easy to produce.
It is advantageous to give each of the two halves of the core a radial electrical cut-off, for example a slot 20, to produce a complementary interruption of the path of the eddy currents. Two half-cores such as 3 and 4 are assembled with the interposition of the coil 5 as shown in fig. 5.
It is advantageous, especially when inexpensive substances of irregular shapes are used, to proceed with the molding of the core under the action of an energetic magnetic field, the direction of which corresponds to that of the high frequency field which will be produced more late. It is advantageous to mount in the mold a magnetization winding of the same dimensions as those of the high frequency winding. Under the action of the magnetic field, the magnetic particles are aligned in the direction of the lines of force and in particular a loosening of the structure occurs in the plane perpendicular to the lines of force as a result of the magnetic forces between particles.
In this way, for the manufacture of a core of de-
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completed, only with a quantity of magnetic substance less than 30%, without the permeability being reduced.
Fig. 6 shows a device which can be used in particular for carrying out the last-mentioned process continuously, with a view to molding cores from thick pastes. A cylinder 7 heated by a winding 6 contains a piston 8 which a lever mechanism 9, 10, 11 allows to move in the cylinder in the direction of the arrows. The precise temperature control, which is particularly necessary during the manufacture of sulfur cores, is carried out using a measuring wire 12 mounted on the cylinder and an electric temperature measuring device 13. The cylinder contains the magnetic paste 14. Above the cylinder is placed the mold 16 held by screws 15 which engage in elongated holes, the paste 14 being sent by means of the piston 8 through nozzles 17.
The mold is then cooled and removed from the cylinder. The core is then expelled using a special ejector 18 which, during the pressing operation, is held in a determined position by means of the pin 19. It is evident that the mold 16 may have a greater number of cells depending on the shape of the cores to be manufactured, so that a certain number of cores can be manufactured in a single operation at the same time. The mold may be double-walled and may include refrigeration to accelerate cooling.