Noyau magnétique et procédé pour sa fabrication. La présente invention se rapporte à un noyau magnétique et à. un procédé pour sa fabrication. L'invention a pour but d'établir un noyau magnétique ayant une perméabilité plus grande que celle des noyaux en poudre comprimée, appelés noyaux en matière pulvé rulente, et dont les pertes dans le noyau sont faibles. L'invention s'applique notamment de ia façon la plus appropriée au noyau des bobi nes de charge utilisées dans les circuits télé graphiques et téléphoniques.
Il était connu jusqu'à présent d'utiliser un alliage de grande perméabilité tel que le "permalloy", de le réduire en poudre fine, d'isoler cette poudre et de la comprimer en une masse solide pour faire un noyau magné tique. Ce procédé est non seulement très dif ficile à appliquer, mais aussi la perméabilité du produit résultant n'est pas encore suffi samment grande.
Après des recherches minutieuses sur les propriétés des noyaux magnétiques dits en matière pulvérulente constitués par des pou dres fines comprimées de matière magnétique, les inventeurs ont réussi à faire un noyau magnétique ayant des propriétés bien supé rieures à celles des noyaux connus en matière pulvérulente des meilleures sortes, en utili sant à cet effet un procédé entièrement diffé rent. - Des formes d'exécution du noyau selon l'invention et le procédé pour sa fabrication seront maintenant décrits en détail en se ré férant aux dessins ci-joints donnés à titre d'exemple. .
Fig. 1 est une élévation d'un paquet de fils métalliques bobinés destiné à être utilisé dans la fabrication d'un noyau magnétique conforme à l'invention; Fig. 2 est une vue -de côté d'un noyau ma gnétique conforme à l'invention; Fig. 3 est une vue en plan d'un noyau annulaire conforme à. l'invention; ,Fig. 4 est une vue en coupe verticale de l'anneau annulaire représenté fig. 3; Fig. 5 est une vue en plan d'un anneau polygonal conforme à l'invention;
Fig. 6 est une vue -de<B>-côté</B> d'un noyau as semblé conformément à une variante; Fig. 7 est une vue en plan d'un noyau annulaire fabriqué par le même procédé que celui de la fig. 6;
Fig. 8 représente les courbes caractéristi ques montrant les résultats de mesures d'in- ductauee faites sur des électro-aimants dont les noyaux sontconstitués par des paquets de fils métalliques fins isolés, de 20 cm de long et 0,09 mm de diamètre découpés, respective ment en deux, quatre et huit parties, et reliés de nouveau longitudinalement, puis assem blés, le champ magnétique alternatif H à 1000 périodes étant porté en abscisse et l'in ductance L en ordonnée;
Fig. 9 est un ellsemble de courbes repré sentant les pertes R dans le noyau pour les variations du champ magnétique alternatif H dans les mêmes électro-aimants que ceux de fig. 8; Fig. 10 est un ensemble de courbes mon trant le rapport entre l'inductance L et les pertes R dans le noyau d'un électro-aimant dont le noyau en fil métallique est constitué par un ensemble de courts morceaux de fil métallique découpés en seize parties dans l'é lément de fil métallique utilisé dans l'exem ple de la fig. 8;
Fig. 1.1 eçt un ensemble de courbes mon trant les rapports entre l'inductance L et les pertes R dans le noyau pour .des fréquences f du champ magnétique alternatif de 0,08 gauss avec le même noyau que dans la fig. 10, les deux courbes ne montrant qu'une très petite augmentation d'inductance et de pertes dans le noyau lorsque les fréquences augmentent;
Fig. 19- est un ensemble de courbes mon trant la comparaison de la perméabilité de trois sortes de noyaux pour la variation du c -ha -mp magnétique t, alternatif H, la .courbe I étant .celle d'un noyau conforme à la présente invention,
la courbe II celle d'un noyau en poudre de Permallay et la courbe III celle d'un noyau ordinaire en limaille ou poudre de fer; Fig. 13 est une élévation d'un noyau feuilleté conforme à la présente invention; Fig. 14 est une coupe partielle de fig. 13.
Il est préférable d'utiliser un alliage ma gnétique ayant une haute perméabilité, tel que le permalloy. Toutefois, il y a lieu de re marquer que l'invention n'est pas nécessaire ment limitée à l'utilisation de cet alliage seu lement, mais que tout autre métal ou alliage magnétique approprié peut être utilisé sans que l'on sorte du cadre de l'invention.
Lu ma tière magnétique .doit être étirée en un fil aussi fin ou une feuille ou bande aussi mince que possible, ayant, par exemple, environ 0,01 mm de diamètre ou d'épaisseur et sa surface est convenablement isolé,-,. On peut effectuer l'isolement en formant une pellicule isolante sur la surface de la matière ou en la revêtant de substances organiques isolantes telles que de la bakélite, du caoutchouc ou analogue, ou :de substances inorganiques telles qu'un émail, de l'alumine, de la magnésie et des composés siliceux.
Après avoir été ainsi isolé, le fil métallique fin est bobiné ou as semblé d'autre façon en un paquet, puis dé coupé à une longueur appropriée et les tron çons découpés sont isolés .de la même façon que celle indiquée ci-dessus; les tronçons de fil sont de préférence chauffés pour faire dis paraître les tensions internes produites par le découpage, les éléments du fil sont. ensuite amenés longitudinalement bout -à bout et as semblés parallèlement entre eux pour former un noyau magnétique. Autrement dit, les pa quets de fil métallique fin sont étroitement assemblés côte à. côte et longitudinalement pour constituer un noyau magnétique.
La fig. 1 se rapporte à un exemple de réali sation de l'invention. Un métal ou alliage ma gnétique approprié, tel que du fer pur ou un alliage de haute perméabilité, tel que le per- malloy, est étiré en fil fin 1 et convenable ment isolé et bobiné autour d'une bobine ap propriée pour former un paquet de fils. Le paquet est ensuite découpé à la longueur vou lue en a, U, <I>c, d</I> et e pour former des paquets 2, 2', 2", etc.
Les bords coupés des paquets de fils 2, 2', 2", etc. sont isolés en formant une pellicule d'oxyde ou en appliquant une couche de vernis isolant et, les extrémités étant ainsi isolées, les paquets de fils 2, 2', 2", etc. sont réunis entre eux longitudinalement; on peut obtenir ainsi un noyau magnétique en forme de barre comme représenté en fig. 2. Dans une variante représentée fig. 3 et 4, le fil fin isolé 1 est bobiné sous forme de bobine an nulaire, celle-ci étant découpée en tronçons appropriés, par exemple en huit segments égaux pour former des ensembles ou paquets de fils 2, 2', 2" et lorsque les bords découpés de l'ensemble ont été convenablement isolés.
on assemble de nouveau ces paquets pour éta blir un noyau annulaire complet. On -conçoit facilement qu'un noyau polygonal, :comme re présenté en fig. 5, peut être fabriqué d'une façon semblable.
Ainsi qu'on l'a décrit ci-dessus, on cons tate qu'il est préférable d'enrouler un fil fin en bobines, puis de découper le paquet de fils à. la longueur voulue. Dans certains cas, tou tefois, le fil fin peut d'abord être coupé à une longueur appropriée, puis, après avoir isolé les tronçons découpés. on peut convenable ment assembler les éléments de fil entre eux, de telle sorte que des jointes longitudinaux irréguliers puisent être établis comme repré- senté en fig 6; les bouts de fil sont ensuite mis en paquets :dans un moule approprié et pressés avec une matière isolante appropriée.
ce qui permet d'obtenir alors un noyau annu laire comme celui représenté en fig. 7.
On expliquera maintenant les caractéristi ques de certaines formes d'exécutioin du nay au magnétique suivant l'invention en se basant sur des résultats d'expériences.
Les courbes A, B et C de la fig. 8 représentent les variations de l'inductance L suivant les variations d'intensité du champ magnétique alternatif H de 1000 périodes pour les noyaux magnétiques constitués par un ensemble d'é léments de fil isolés de 20 cm de long et 0,09 mm de diamètre découpés en respective ment 2, 4 et 8 parties égales, et reliés longi- tudinalement après que les bords découpés ont été isolés et réunis ensemble.
Ainsi qu'il résulte de ces courbes, on constatera que les propriétés sont améliorées lorsque le nombre de joints ou -de :coupes augmente jusqu'à une certaine limite, c'est-à-dire lorsque la lon gueur des éléments de fil est raccourcie et, comme le montre la courbe C, on peut obtenir un noyau magnétique ayant une inductance presque constante. En conséquence, on peut voir que les caractéristiques les plus impor tantes pour une bobine électromagnétique de charge, à utiliser pour des circuits télépho niques et des :circuits tél^grapli@quc, peuvent être obtenus.
Un noyau magnétique pour un électro-aimant établi conformément à l'inven= tion ne permet pas seulement d'obtenir une inductance constante, les pertes B :dans le noyau sont également réduites lorsque le nombre de -coupes des éléments de fil aug mente, c'est-à-dire que plus les éléments de fil utilisés sont courts, plus les pertes dans le noyau deviennent presque constantes, ainsi qu'on peut, le voir facilement par les courbes a, b et c (fig. 9).
On obtient ces caract6ris- tiques en réduisant l'effet des courants de Foucault dans le noyau.
La fig. 10 montre le rapport entre l'induc tance L et les pertes B dans le noyau pour les variations de l'intensité H du champ magnéti que alternatif pour un noyau magnétique fait en éléments de fil fin de 20 cm de long comme ceux décrits ci-dessus découpés en 16 mor ceaux.
Ainsi qu'il ressort :de ces courbes, une nouvelle augmentation du nombre de coupes est sans autre effet notable sur la constance de B, tandis que l'inductance est réduite. Ceci est dû probablement au fait que, lorsque le nombre -de coupes augmente, la longueur de :chaque élément de fil entrant dans la com position d'un noyau magnétique devient plus :courte, par suite l'effort de -désaimanta tion augmente trop et le champ magnétique effectif est réduit, ceci entraînant une ré duction de l'induetivité. En conséquence, il est à remarquer - que pour augmenter l'inductance et sa :
constance, il faut obser ver une certaine limite. :du nombre de coupes, c'est-à-dire du rapport entre la lon gueur de chaque élément de fil et son .dia mètre.
Ceci e3t l'une des -caractéristiques les plus importantes qui doit être observée en pratique; et ce rapport doit être choisi conve nablement entre les limites de plus de 15 et -de moins de 500, sans quoi les caractéristiques supérieures comparées aux noyaux ordinaires en acier feuilleté et aux noyaux ordinaires en fils attachés ne pourraient jamais être ob tenues et le noyau ne pourrait pas être effec tivement appliqué à, des bobines de charge ou à d'autres usage.
L'inductance et la perte dans le noyau .de fer varient ordinairement lorsque la fré quence du courant alternatif varie, mais des noyaux magnétiques -conformes ù l'invention et fabriqués par le procédé décrit ci-dessus sont tels qu'il ne se produit aucun effet de cou rants -de h'oucault; et comme l'effort de désaimantation est relativement petit, le champ magnétique effectif est assez grand, de sorte que l'inductivité due au champ exté rieur peut être très grande.
En outre, comme il n'y a aucun phénomène d'hystérésis no table, l'inductance et la perte dans le noyau ne varient pas sensiblement par suite de la. variation des fréquences du courant alterna tif, comme représenté dans fi-. 11, ce -qui est la propriété la plus importante pour les noyaux de bobines de charge.
La fig. 12 représente la perméabilité ob tenue par conversion de l'inductance repré sentée fib. 10, la courbe I représentant le rap port entre les perméabilités et le champ ma gnétique alternatif H du noyau magnétique conforme à l'invention, la courbe II celui -d'un noyau en poudre -de permalloy et la courbe III ce rapport pour un noyau ordinaire en poudre de fer. Comme on le voit par ces courbes,. le noyau magnétique conforme à l'invention a une perméabilité plusieurs fois plus grande que celle des noyaux -en matière pulvérulente.
Les fi-. 13 et 14 représentent une va riante du noyau magnétique conforme à l'in vention, variante dans laquelle une mince bande 1 est découpée dans une mince feuille d'environ 0,1 mm d'épaisseur à la longueur l d'environ 20 mm, soit 200 fois l'épaisseur t de la feuille. La largeur de la bande peut être convenablement choisie de façon qu'elle soit .d'au moins une demi-fois la largeur du noyau voulu ou une autre fraction de cette largeur.
Ces minces bandes métalliques sont réunies longitudinalement et côte à côte, as semblées au moyen de couches isolantes ap propriées, en paquet feuilleté ayant la forme voulue, puis comprimées pour former un noyau magnétique comme celui des fig. 13 et 14. Comme la bande mince 1 est semblable à un élément de fil ou -de barre métallique ayant une section aplatie, les propriétés du noyau feuilleté' constitué par des bandes minces conformément à, l'invention, sont na turellement analogues à celles qui ont déjà été indiquées pour les noyaux en fils métal liques.