EP0642142A2 - Bobine de self-inductance - Google Patents

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EP0642142A2
EP0642142A2 EP94202487A EP94202487A EP0642142A2 EP 0642142 A2 EP0642142 A2 EP 0642142A2 EP 94202487 A EP94202487 A EP 94202487A EP 94202487 A EP94202487 A EP 94202487A EP 0642142 A2 EP0642142 A2 EP 0642142A2
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Pascal Société Civile S.P.I.D Rouet
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Philips Electronique Gran Public
Koninklijke Philips Electronics NV
Philips Electronics NV
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/255—Magnetic cores made from particles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/045—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core of cylindric geometry and coil wound along its longitudinal axis, i.e. rod or drum core

Definitions

  • the present invention relates to a self-inductance coil comprising a winding wound on a rectilinear magnetic core having at least one air gap. It also relates to a method for the manufacture of such a self-inductance coil.
  • a self-inductance coil is used to inject a low frequency current, for example of the order of ten amperes with a frequency of 50 Hz or 60 Hz, into a cable of a distribution network of television, to power various devices.
  • a coil comprising a winding wound on a rectilinear magnetic core having air gaps is known from French patent N ° 951,963.
  • This patent describes a coil intended for a low frequency application (discharge lamps), for which it is desired to be able to adjust the saturation threshold, and which for this purpose has one or more recesses inside a rectilinear core.
  • the document does not discuss the behavior of the coil with respect to blocking of high frequency currents.
  • a coil for the above-mentioned application must have sufficient impedance to block high-frequency television signals, and to pass low-frequency alternating current. It must also have few spurious resonances so as not to disturb the bandwidth of the distribution network between 5 MHz and more than 1 GHz.
  • the high frequency signals are modulated parasitically at the frequency of the supply current (humming modulation), because of non-linearities due to phenomena of hysteresis and saturation in the material. of the coil core.
  • the object of the invention is to considerably attenuate the humming modulation by maintaining a sufficient impedance for the high frequency signals, and without excessively increasing the volume of the coil.
  • the invention takes advantage of the saturation characteristics of open nuclei as a function of their geometry and of the dispersion property. magnetic fields in an open core as a function of frequency.
  • a coil according to the invention is remarkable in that said magnetic core consists of a plurality of ferrite cylinders placed in the extension of one another with a space between each of them.
  • saturation depends mainly on the geometric shape of the nucleus and in particular on its length.
  • the shorter an open core the less it saturates.
  • By associating several open cores separated by spaces the whole saturates less and the inductance decreases at low frequencies but that does not matter.
  • the ferrite cylinders are trapped in a cylinder made of molded plastic.
  • the molded plastic cylinder has on its cylindrical outer surface a helical groove. This groove guides the wire during winding and keeps it in place afterwards. In addition, not only saturation but also possible vibrations generate parasitic modulation.
  • a subsidiary advantage of both the overmolding of the cores and the presence of the groove is therefore that the parasitic modulation due to this cause is also greatly reduced, since the wire as well as the cores are mechanically well immobilized.
  • the core is preferably made of three cylinders of ferrite in ferroxcube 4B1 material whose diameter is between 7 and 13 millimeters, each having a length between 8 and 16 millimeters and separated by spaces each between 1 and 3 millimeters, and the winding comprises a number of turns between 20 and 40, wound with a wire whose diameter is between 8 and 16 tenths of a millimeter.
  • a method for manufacturing a self-inductance coil according to the invention is remarkable in that the molding is a hot injection molding of thermoplastic material and the ferrite cores are held in position during injection by means of spikes.
  • the pins leave well-shaped imprints in the plastic, but this has no drawbacks.
  • the magnetic core according to the invention shown in Figure 2, consists of three ferrite cylinders 4, 5, 6 placed end to end with a space between each of them. These ferrite cylinders are overmolded in a cylinder 3 made of plastic. This molded plastic cylinder 3 comprises on its cylindrical outer surface a helical groove 7.
  • the core is made of three ferrite cylinders made of ferroxcube 4B1 material whose diameter is 10 millimeters, each having a length of 12 millimeters and separated by spaces of 2 millimeters each.
  • the winding includes 24 turns wound with a 10/10 th of a millimeter wire
  • thermoplastic material for the manufacture of a self-inductance coil according to the invention, a hot injection molding of thermoplastic material was used and the ferrite cores were kept in position during the injection by means of pins.

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Abstract

La bobine comporte un enroulement bobiné sur un noyau magnétique rectiligne constitué d'une pluralité de cylindres de ferrite (4, 5, 6) placés bout à bout avec un espace entre chacun d'eux. Les cylindres de ferrite sont tous emprisonnés dans un même cylindre (3) fait de matière plastique moulée, qui comporte sur sa surface extérieure cylindrique un sillon hélicoïdal (7). Applications : injection de courant à basse fréquence dans un câble d'un réseau de distribution de télévision. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne une bobine de self-inductance comportant un enroulement bobiné sur un noyau magnétique rectiligne présentant au moins un entrefer.
    Elle concerne aussi un procédé pour la fabrication d'une telle bobine de self-inductance.
    Une telle bobine de self-inductance est utilisée pour injecter un courant à basse fréquence, par exemple de l'ordre d'une dizaine d'ampères avec une fréquence de 50 Hz ou 60 Hz, dans un câble d'un réseau de distribution de télévision, pour alimenter divers appareils.
  • Une bobine comportant un enroulement bobiné sur un noyau magnétique rectiligne présentant des entrefers est connue du brevet français N° 951.963. Ce brevet décrit une bobine destinée à une application à basse fréquence (lampes à décharge), dont on désire pouvoir ajuster le seuil de saturation, et qui présente à cet effet un ou plusieurs évidements à l'intérieur d'un noyau rectiligne. Le document ne traite pas du comportement de la bobine en ce qui concerne le blocage de courants à haute fréquence.
  • Une bobine destinée à l'application mentionnée plus haut doit avoir une impédance suffisante pour bloquer les signaux de télévision à haute fréquence, et laisser passer le courant alternatif à basse fréquence. Elle doit également présenter peu de résonnances parasites pour ne pas perturber la bande passante du réseau de distribution entre 5 MHz et plus de 1 GHz. En outre dans un tel réseau de distribution les signaux à haute fréquence sont modulés de façon parasite à la fréquence du courant d'alimentation (modulation de ronflement), à cause de non linéarités dues à des phénomènes d'hystérésis et de saturation dans la matière du noyau de la bobine.
    L'invention a pour but d'atténuer notablement la modulation de ronflement en maintenant une impédance suffisante pour les signaux à haute fréquence, et sans augmenter excessivement le volume de la bobine. L'invention tire profit des caractéristiques de saturation des noyaux ouverts en fonction de leur géométrie et de la propriété de dispersion des champs magnétiques dans un noyau ouvert en fonction de la fréquence. Ainsi une bobine selon l'invention est remarquable en ce que le dit noyau magnétique est constitué d'une pluralité de cylindres de ferrite placés dans le prolongement l'un de l'autre avec un espace entre chacun d'eux.
    Aux basses fréquences (50 Hz) la saturation dépend surtout de la forme géométrique du noyau et en particulier de sa longueur. Pour un courant d'excitation donné dans la bobine, plus un noyau ouvert est court, moins il sature. En associant plusieurs noyaux ouverts séparés par des espaces, l'ensemble sature moins et l'inductance diminue aux basses fréquences mais cela importe peu. Par contre, au fur et à mesure que la fréquence augmente, la conductibilité magnétique dans le matériau du noyau diminue, de plus en plus de lignes de force ne coupent que partiellement la matière des noyaux ouverts, et il est possible de considérer alors que l'inductance de blocage est composée de plusieurs inductances en série, presque pas couplées entre elles. Ainsi le fait que le noyau soit divisé n'a qu'une faible influence sur la valeur de l'inductance aux fréquences élevées.
    Avantageusement les cylindres de ferrite sont emprisonnés dans un cylindre fait de matière plastique moulée.
    Avantageusement le cylindre de matière plastique moulée comporte sur sa surface extérieure cylindrique un sillon hélicoïdal.
    Ce sillon permet de guider le fil pendant le bobinage et de le maintenir en place par la suite.
    En outre, non seulement la saturation mais aussi d'éventuelles vibrations engendrent une modulation parasite. Un avantage subsidiaire à la fois du surmoulage des noyaux et de la présence de la rainure est donc que la modulation parasite due à cette cause aussi est fortement diminuée, puisque le fil aussi bien que les noyaux sont mécaniquement bien immobilisés.
    Avantageusement les cylindres de ferrite sont au nombre de trois.
    Pour une bobine destinée à bloquer des signaux ayant une fréquence comprise entre 5 mégahertz et plus de 1 gigahertz tout en assurant le passage de courants d'une dizaine d'ampères à 50 Hz, le noyau est fait de préférence de trois cylindres de ferrite en matériau ferroxcube 4B1 dont le diamètre est compris entre 7 et 13 millimètres, ayant chacun une longueur comprise entre 8 et 16 millimètres et séparés par des espaces compris chacun entre 1 et 3 millimètres, et le bobinage comprend un nombre de tours compris entre 20 et 40, bobinés avec un fil dont le diamètre est compris entre 8 et 16 dixièmes de millimètre.
    Un procédé pour la fabrication d'une bobine de self-inductance selon l'invention est remarquable en ce que le moulage est un moulage par injection à chaud de matière thermoplastique et les noyaux de ferrite sont maintenus en position pendant l'injection au moyen de picots. Les picots laissent des empreintes en forme de puits dans la matière plastique mais cela n'a aucun inconvénient.
  • Ces aspects de l'invention ainsi que d'autres aspects plus détaillés apparaîtront plus clairement grâce à la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif.
    • La figure 1 est un schéma d'utilisation d'une bobine selon l'invention.
    • La figure 2 est une vue en coupe axiale d'un noyau cylindrique pour une bobine selon l'invention.
  • Le dispositif dont le schéma est représenté sur la figure 1 comporte une ligne ou câble de distribution de télévision 1, faisant partie d'un réseau de distribution de télévision, et un dispositif d'introduction de courant d'alimentation à basse fréquence, constitué de :
    • une source 8 d'alimentation dont la tension est, par exemple, de 50 volts alternatifs à 50 Hz, et qui est reliée à une borne 2,
    • une bobine de self-inductance L selon l'invention, qui injecte du courant à basse fréquence dans la ligne 1 à partir de la borne 2,
    • un condensateur C qui assure un découplage en haute fréquence du pied de l'inductance L.
    Le courant en question est habituellement compris entre huit et douze ampères.
  • Le noyau magnétique selon l'invention, représenté sur la figure 2, est constitué de trois cylindres de ferrite 4, 5, 6 placés bout à bout avec un espace entre chacun d'eux.
    Ces cylindres de ferrite sont surmoulés dans un cylindre 3 fait de matière plastique. Ce cylindre de matière plastique moulée 3 comporte sur sa surface extérieure cylindrique un sillon 7 hélicoïdal.
  • Pour mettre au point les dimensions d'une telle bobine, il faut jouer sur l'écartement des cylindres de ferrite, leur nombre, et leur longueur individuelle. Des performances intéressantes ont été obtenues avec une bobine présentant les caractéristiques suivantes : le noyau est fait de trois cylindres de ferrite en matériau ferroxcube 4B1 dont le diamètre est de 10 millimètres, ayant chacun une longueur de 12 millimètres et séparés par des espaces de 2 millimètres chacun. Le bobinage comprend 24 tours bobinés avec un fil de 10/10e de millimètre
  • Pour la fabrication d'une bobine de self-inductance selon l'invention on a utilisé un moulage par injection à chaud de matière thermoplastique et on a maintenu les noyaux de ferrite en position pendant l'injection au moyen de picots.

Claims (6)

  1. Bobine de self-inductance comportant un enroulement bobiné sur un noyau magnétique rectiligne présentant au moins un entrefer, caractérisé en ce que le dit noyau magnétique est constitué d'une pluralité de cylindres de ferrite placés dans le prolongement l'un de l'autre avec un espace entre chacun d'eux.
  2. Bobine de self-inductance selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cylindres de ferrite sont emprisonnés dans un même cylindre fait de matière plastique moulée.
  3. Bobine de self-inductance selon la revendication 2, caractérisé en ce que le cylindre de matière plastique moulée comporte sur sa surface extérieure cylindrique un sillon hélicoïdal.
  4. Bobine de self-inductance selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cylindres de ferrite sont au nombre de trois.
  5. Bobine de self-inductance selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, la bobine étant destinée à bloquer des signaux ayant une fréquence comprise entre 5 mégahertz et plus de 1 gigahertz tout en assurant le passage de courants d' une dizaine d'ampères à 50 Hz, le noyau est fait de trois cylindres de ferrite en matériau ferroxcube 4B1 dont le diamètre est compris entre 7 et 13 millimètres, ayant chacun une longueur comprise entre 8 et 16 millimètres et séparés par des espaces compris chacun entre 1 et 3 millimètres, et le bobinage comprend un nombre de tours compris entre 20 et 40, bobinés avec un fil dont le diamètre est compris entre 8 et 16 dixièmes de millimètre.
  6. Procédé pour la fabrication d'une bobine de self-inductance selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le moulage est un moulage par injection à chaud de matière thermoplastique et les noyaux de ferrite sont maintenus en position pendant l'injection au moyen de picots.
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