FR2823507A1 - Procede de fabrication d'une bande en materiau nanocristallin, procede et dispositif de fabrication d'un tore magnetique, tore magnetique et utilisation du tore magnetique comme element d'un composant inductif - Google Patents

Abstract

La bande en matériau nanocristallin (1') est obtenue à partir d'un ruban (1) coulé dans un état amorphe présentant la composition suivante :[Fe1-a Ma ]100-x-y-z-alpha-beta-gammaCux Siy Bz Nbalpha M'beta M"gamma avec M = (Co,Ni) a <= 0.3, 0.6 <= x <= 1.5, 10 <= y <= 17,5 <= z <= 14,2 <= alpha <= 6, M' = (V,Cr, Al, Zn), beta <= 7, M" = (C, Ge, P, Ga, Sb, In, Be), gamma <= 8.On soumet le ruban amorphe (1) à un recuit, à l'état déroulé, au défilé et sous tension. Le ruban est maintenu à une température de recuit comprise entre 600degreC et 700degreC, pendant une durée de 5 à 120 secondes, sous une contrainte de traction longitudinale comprise entre 150 et 500 MPa. La bande en matériau nanocristallin doit présenter une section transversale en OMEGA ou ayant la forme d'un chapeau melon sur toute sa longueur à l'issue du recuit. On enroule sur elle-même la bande (1') obtenue après le recuit pour obtenir une bobine (3). Un tore magnétique à faible perméabilité et faibles pertes magnétiques peut être obtenu par enroulage ou déroulage et réenroulage de la bande en matériau nanocristallin (1').

Description

(2) adjacente.

L' inventio n con ce rne u n procédé de fabrication d'u ne bande en maté riau nanocristallin à faible perméabilité magnétique enroulée sur elle même et d'un tore magnétique utilisé pour la fabrication d'un composant inductif,

par exemple un composant d'un convertisseur de puissance.

Dans le cas des composants réalisant un stockage d'énergie pour conversion de puissance ou filtrage, il est nécessaire de disposer de tores ayant de faibles perméabilités (de 10 à 400) et dont les performances soient stables sous des champs de polarisation élevés et dans une plage de tem

pérature aussi large que possible.

De tels composants inductifs doivent présenter une faible perméabili té magnétique relative, du fait qu'ils doivent stocker de l'énergie à convertir

ou à filtrer, en particulier dans le cas des composants du type inductance.

De plus, la perméabilité en régime alternatif doit rester stable sur la plus

grande plage de fréquence possible.

On appelle fréquence caractéristique de coupure fr d'un matériau, la fréquence caractéristique du matériau pour laquelle la courbe de la partie réelle,u'de la perméabilité présente un point d'inflexion en fonction de la fré quence; c'est aussi la fréquence du maximum de puissance réactive déga gée (fréquence pour laquelle la partie imaginaire, u" de la perménbilité est maxim a le). La fréq uence caractéristiq ue de co u pu re d u m atéria u doit être la plus élevée possible, de manière que le composant puisse stocker et filtrer de l'énergie sur une large plage de fréquence. Il est donc souhaitable d'ob tenir un matériau permettant à la fois de régler la perméabilité à une valeur faible et précise et de maintenir cette valeur de la perméabilité jusqu'à des fréquences et températures élevées, la plage de fréquence étant limitée par

la fréquence de coupure fr.

En outre, il est nécessaire que le matériau des tores magnétiques des composants inductifs présente des pertes magnétiques faibles, pour amélio rer le rendement des convertisseurs de puissance et limiter l'échauffement des composants. Dans certains cas, I'échauffement des composants peut conduire à leur destruction. Cette limitation thermique règle en général le dimensionnement des composants inductifs et plus largement le dimension nement des convertisseurs de puissance, notamment pour équilibrer les per

tes magnétiques et les pertes Joule.

Les tores des composants inductifs doivent présenter une bonne sta bilité thermique de leurs propriétés magnétiques, ce qui permet en particulier de repousser plus haut la température limite de fonctionnement du compo

sant et, par exemple, de diminuer la section du tore magnétique.

La perméabilité sous champ alternatif du tore magnétique doit être maintenue à un niveau faible, si possible sans utiliser d'entrefer localisé, de manière à limiter sensiblement le rayonnement électromagnétique de fuite issu de l'entrefer, pour des raisons de compatibilité électromagnétique (CEM). Lorsque le rayonnement électromagnétique de fuite dépasse un cer tain seuil, ce rayonnement peut soit limiter l'optimisation du composant, soit amener un surcoût de construction du composant par adjonction nécessaire d'un dispositif d'écrêtage de la perturbation. Le fait de pouvoir accéder à des perméabilités faibles sans entrefer localisé dans les tores magnétiques de

ces composants est donc un objectif important.

Il est nécessaire également de rechercher une induction à saturation Bs qui soit élevée. En effet, dans le cas des applications de filtrage, plus l'in duction à saturation Bs est élevée plus la plage de courant de polarisation ou de courant de crête alternatif est étendue, ce qui a une incidence sur le dimensionnement du composant. Dans le cas de l'utilisation d'un composant comme inductance couplée pour transformateur par exemple, le fait de dis poser de valeurs de l'induction à saturation Bs plus élevoes permet d'accrof tre la plage d'induction AB entre l'induction rémanente et l'induction à satura tion, ce qui permet d'étendre les possibilités d'optimisation du composant, par exemple de diminuer son dimensionnement pour une valeur d'induc

tance constante, pour une fréquence donnce.

A l'heure actuelle, pour la fabrication des composants inductifs envi sagés plus hauts, on utilise plusieurs types de matériaux qui seront énumé rés ci-dessous: - les ferrites doux de type MnZn sous forme de tores ou de circuits en E qui comportent nécessairement un entrefer localisé pour accéder à de fai bles valeurs de ia perméabilité, - les poudres de fer éventuellement isolées, compactées avec éven tuellement un liant organique, à entrefer réparti, permettant d'obtenir de fai bles valeurs de la perméabilité, - les poudres de fer-nickel compactées de type permalloy enrobées dans de la résine, de manière à obtenir des entrefers répartis et une faible perméabilité, - les tores amorphes enroulés et partiellement cristallisés, en phase non magnétique, pour obtenir des entrefers répartis et une faible perméabili té, ces tores amorphes comportant éventuellement un entrefer localisé com

1 0 plémentaire.

Comme expliqué plus haut, certaines caractéristiques sont indispen sables ou tout à fait souhaitables pour les matériaux utilisés dans la fabrica tion des composants inductifs tels qu'envisagés, dans lesquels on effectue

un stockage d'énergie.

En particulier, on recherche les quatre propriétés magnétiques sui vantes: - une forte induction à saturation, - une stabilité en température des caractéristiques magnétiques, - une faible perméabilité magnétique, sans entrefer localisé, - des pertes magnétiques réduites jusqu'à des inductions élevées (ty piquement s 4000 mW/cm3 à 0.5T/100 kHz ou s 200 mW/cm3 à 0.5T/25 kHz), et - des fréquences de coupure élevées (2100 kHz, et de préférence 21 MHz), afin de pouvoir miniaturiser sensiblement le composant comportant

un tore magnétique.

De plus, pour préserver les propriétés magnétiques du matériau sous forme de bande, lorsqu'on enroule la bande sur elle-même pour constituer un tore en induisant ainsi des contraintes dans le matériau, on doit recher

cher un faible coefficient de magnétostriction.

Pour tous ces matériaux, on doit avoir une perméabilité relative pr fai

ble, au plus égale à 1000, et de préférence inférieure à 400.

Parmi les matériaux envisagés ci-dessus, les ferrites permettent d'ob tenir une perméabilité magnétique ur faible par réglage d'un entrefer et des pertes magnétiques faibles. Leurs inconvénients sont qu'il est nécessaire d'avoir un entrefer localisé et que l'induction magnétique à saturation est

relativement faible.

Les tores obtenus à partir de poudres de fer présentent une perméa bilité Ur faible, une induction à saturation élevée et peuvent être obtenus pour un coût relativement faible. Cependant, les tores en poudre de fer pré

sentent l'inconvénient de présenter des pertes élevées.

Les tores obtenus à partir de poudres de fer-nickel présentent égale ment une perméabilité ur faible et ont également l'avantage de présenter des pertes magnétiques faibles. Cependant, ces matériaux présentent une in duction à saturation faible et la réalisation des tores en poudre fernickel est coûteuse. Les tores amorphes partiellement cristallisés en phase non magnéti que présentent une perméabilité relative Ur faible de l'ordre de 200 à 300 et, en présence d'un entrefer localisé, une perméabilité relative très faible de 30 à 100. Cependant, de tels tores présentent des pertes magnétiques assez élevées pour les fortes inductions magnétiques, par exemple de l'ordre de

0,5 T.

On connat d'autre part des matériaux magnétiques réalisés sous forme nanocristalline, à partir d'un alliage coulé dans un état amorphe et présentant la composition atomique générale donnce par la formule: [Fe, aMa]1OO-x-y-z-a--yCuxSiyBzNbO,M'M'' aveca<0.3, 0.6<x<1,5, 10<y< 17,5<z<14, 2s<6, p<7,<8, M étant l'un au moins des éléments Co et Ni, M' étant l'un au moins des éléments V, Cr. Al et Zn,

M" étant l'un au moins des éléments C, Ge, P. Ga, Sb, In, Be.

L'utilisation d'un élément amorphisant tel que le bore permet d'obtenir, par coulée avec un refroidissement à très grande vitesse, un matériau amorphe, généralement sous la forme d'un ruban mince qui est ensuite re cuit pour obtenir un matériau de type nanocristallin, c'est-à-dire un matériau contenant plus de 50 % en volume de cristaux présentant une taille infé

rieure à 100 nm, dans une phase amorphe constituant le solde du matériau.

De tels matériaux présentent en particulier des propriétés magnéti

ques qui varient peu avec la température.

Pour réaliser des tores pour des composants inductifs, on a utilisé de tels matériaux nanocristallins sous la forme de poudre, les grains de poudre à structure nanocristalline étant reliés entre eux par un liant non magnétique, de manière à obtenir une perméabilité magnétique faible, sans entrefer loca lisé. L'inconvénient de tels matériaux est cependant que l'induction à satura tion équivalente est faible eVou que la plage de fréquence d'utilisation des

tores composites est réduite.

On a également réalisé des tores à partir d'un ruban amorphe qui est enroulé sur lui-même et qui est recuit, de manière classique, à une tempéra ture de 500 C à 550 C pendant une durée de l'ordre d'une heure. On obtient ainsi un matériau nanocristallin présentant les caractéristiques structurelles mentionnées plus haut, ce matériau à l'état nanocristallin présentant cepen dant une perméabilité relative,ur beaucoup trop élevée pour les applications

envisagées plus haut, cette perméabilité relative étant de l'ordre de 1 o6.

De manière à diminuer la perméabilité relative des tores nanocristal lins, on a proposé de réaliser le recuit sous champ transverse, sur le tore constitué du ruban amorphe enroulé. On obtient ainsi des perméabilités rela tives de 30000 ou supérieures, qui sont encore beaucoup trop élevées pour

les applications envisagées.

On a observé que, lorsque le ruban est recuit à l'état déroulé et sou mis à une traction de direction longitudinale axiale pendant le recuit, on pou vait obtenir des perméabilités relatives Ur faibles, par exemple comprises

entre 100 et 1000.

On a proposé de réaliser le recuit de façon statique, dans les condi tions habituelles de recuit, c'est-à-dire à une température de 500 C à 550 C, pendant une durée voisine d'une heure, tout en exerçant sur le ruban une traction de direction longitudinale axiale, pour obtenir un certain fluage du matériau. La traction exercée sur le raban pendant le recuit se traduit par exemple, de manière typique, par une contrainte de l'ordre de 850 MPa. En utilisant un tel procédé de recuit, on peut obtenir une perméabilité,ur faible mais le ruban, à l'état nanocristallin, obtenu à l'issue du recuit est tellement

fragile qu'il est impossible de l'enrouler sous la forme d'un tore.

Pour améliorer les propriétés mécaniques du ruban obtenu à l'issue du recuit, on a proposé de réaliser un recuit flash sur le ruban en défilement, au lieu d'un recuit statique, le recuit flash étant réalisé à une température supérieure à 600 C pendant une trés courte durée. On peut ainsi obtenir des tores présentant une perméabilité relative pr faible et des pertes magnéti

ques faibles.

Cependant, ce procédé ne permet pas de régler de manière précise les conditions de fluage du matériau qui présente une forte instabilité méca nique. De ce fait, il n'est pas possible d'envisager l'application de ce procédé avec recuit flash à une production industrielle de tores pour composant ma gnétique. En outre, I'enroulage de la bande nanocristalline, à l'issue du re cuit, qui est réalisé sous la forte contrainte mise en ceuvre pendant le recuit, entrane ia formation de zones de contact électrique entre les spires succes sives du tore enroulé, au niveau des aspérités toujours présentes dans cer taines parties de la bande. Il en résulte des courants induits entre les spires du tore, pendant son utilisation et des pertes magnétiques à des niveaux excessifs. 11 est donc souhaitable de pouvoir produire des bandes de matériau nanocristallin à faible perméabilité magnétique qui puissent être aisément transformées en tores dont les spires successives peuvent être parfaitement

isolées les unes des autres.

Le but de l'invention est donc de proposer un procédé de fabrication d'une bande en matériau nanocristallin à faible perméabilité magnétique, enroulée sur elle-même sous la forme d'une bobine torique et obtenue à par tir d'un ruban coulé dans un état amorphe de composition: [Fe -aMa] 1 OO-x-y-z-a--yCuxSiyBzNboM'M''y aveca<0.3, 0.6<x<1,5, 10<y<17,5<z< 14,2<<6, ps7,<8, M étant l'un au moins des éléments Co et Ni, M'étant l'un au moins des éléments V, Cr. Al et Zn, M" étant l'un au moins des éléments C, Ge, P. Ga, Sb, In, Be, et en soumettant le ruban amorphe à un recuit de cristallisation, ce procédé permettant d'obtenir une bande ayant une parfaite stabilité mécanique pou

vant être facilement enroulée et déroulée.

Dans ce but, on soumet le ruban au recuit à l'état déroulé, en défile ment et sous tension, dans une direction sensiblement longitudinale axiale du ruban, de manière que le ruban soit maintenu à une température com prise entre 600 C et 700 C, et de préférence entre 620 C et 690 C, pendant une durée comprise entre 5 et 120 secondes, et de préférence, entre 10 et secondes, sous une contrainte de traction axiale comprise entre 150 et 500 MPa, et de préférence, entre 200 et 450 MPa qui est réglée pendant le recuit, de manière que la bande, à l'issue du recuit, présente de façon conti nue suivant toute sa longueur un pli dans la partie centrale de sa section transversale en forme de cloche dont la concavité est tournée vers un plan de base de la bande, de telle sorte que la partie centrale de la section se raccorde à deux parties latérales de la section de la bande disposées sui vant le plan de base de la bande, par des portions de section comportant au moins une partie courbe présentant une concavité tournée à l'opposé du plan de base de la bande, la flèche maximale de la section transversale de la bande étant au moins égale à 1 % de la largeur de la bande, et on enroule

la bande après recuit.

L'invention est également relative à un procédé de fabrication d'un tore pour un composant magnétique, à faible perte magnétique, constitué par la bande en matériau nanocristallin enroulée sur elle-même et présen tant des spires successives isolées les unes des autres par une couche d'isolation électrique, de manière à éviter la propagation de courants induits

entre les spires.

Le procédé de fabrication de la bande en matériau nanocristallin, sui vant l'invention, est un procédé de recuit flash dans lequel la bande en défi lement est soumise, pendant une courte durée au plus égale à 120 se condes, à une température sensiblement supérieure à la température habi tuelle de recuit de cristallisation d'un matériau amorphe de composition simi laire, la bande étant de plus soumise à une tension dans sa direction longi

tudinale axiale.

Selon l'invention, la tension de la bande est réglée de manière que la bande recuite présente, suivant toute sa longueur, une section transversale en forme d'Q ou de chapeau melon, permettant d'assurer que la bande est alors dans un état déformé par fluage, idéal pour obtenir les propriétés ma gnétiques et mécaniques voulues. En particulier, le bande obtenue peut être

enroulée et déroulée.

La bande recuite en matériau nanocristallin obtenue sous la forme d'une bobine torique peut être utilisée pour la réalisation de tores pour com posants magnétiques à faible perméabilité et faible perte magnétique, forte induction à saturation et ayant une très bonne stabilité en température de

ses caractéristiques magnétiques.

De plus, la bande suivant l'invention présente un faible coefficient de magnétostriction, de sorte que ses propriétés magnétiques ne sont pas mo difiées, lorsqu'on réalise des opérations d'enroulage ou de déroulage de la

bande qui se traduisent par des contraintes exercées sur la bande.

Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire à titre d'exem ple, en se référant aux figures jointes en annexe, un mode d'élaboration d'un tore magnétique nanocristallin suivant l'invention et les caractéristiques ma gnétiques du tore magnétique nanocristallin suivant l'invention, comparati vement à des caractéristiques magnétiques correspondantes de matériaux

connus de l'art antérieur.

La figure 1 est une vue schématique en élévation latérale et en coupe d'une installation permettant de réaliser le recuit au défilé d'une bande amor

phe pour la mise en _uvre du procédé de l'invention.

La figure 2 est une vue en élévation latérale agrandie d'un dispositif de mesure de la force de traction sur la bande pendant le traitement de re

cuit au défilé.

La figure 3 est une vue en coupe transversale de la bande à la sortie

du four de recuit, pendant le recuit au défilé du procédé suivant l'invention.

La figure 4 et la figure 5 sont des diagrammes donnant la perméabilité relative en fonction de la fréquence, d'un tore magnétique suivant l'invention

et de composants magnétiques selon l'art antérieur.

La figure 6 représente des cycles d'hystérésis de deux tores magnéti

ques obtenus par le procédé suivant l'invention.

Les figures 7 à 12 sont des diagrammes donnant les pertes magnéti ques en fonction de l'induction, pour différentes fréquences, de tores magné tiques suivant l'invention, et de composants magnétiques en des matériaux

suivant l'art antérieur.

Sur la figure 1 on voit une installation permettant de réaliser, à partir d'une bande amorphe 1 enroulée sous la forme d'une bobine 2, une bobine 3 suivant l'invention constituée par la bande 1' à l'état nanocristallisé, enrou

lée sur elle-même après traitement de recuit de nanocristallisation.

La bande 1 est une bande en alliage magnétique fer siliclum renfer

mant au moins un composé amorphisant et des éléments d'addition.

De manière générale, les alliages utilisés pour la fabrication de ban des amorphes fer-silicium ont la composition atomique suivante: [Fe-aMa]100-xy-z-a--yCuxSiyBzNbaM'M''y aveca<O.3, 0.6<x<1,5, 10<y<17,5<z< 14, 2<a<6, p<7,<8, M étant l'un au moins des éléments Co et Ni, M' étant l'un au moins des éléments V, Cr. Al et Zn,

M" étant l'un au moins des éléments C, Ge, P. Ga, Sb, In, Be.

Ces alliages peuvent avoir en particulier la composition pondérale suivantes: Fe72 à 77 Cu Nb3 si42,5 à 47 B6 à 42, le solde de l'alliage étant constitué

essentiellement par des impuretés inévitables.

Le matériau est élaboré sous forme liquide puis coulé avec une forte vitesse de refroidissement, dans une installation de coulée de rubans amor phes à cylindre refroidi de type classique, de telle sorte qu'on obtienne en sortie de l'installation de coulée, une bande amorphe 1 enroulée sous la

forme d'une bobine 2 à spires jointives.

La bobine 2 du ruban amorphe est montée sur un axe de déroule ment 4' relié à l'arbre de sortie d'un moteur frein 4 et la partie de tête de la bande 1 est déroulée de manière à traverser l'ensemble de l'installation de recuit désignée par le repère 5, I'extrémité de la partie de tête de la bande 1

étant reliée à un arbre d'entranement 6'.

L'arbre d'entranement 6' de la bande est réalisé sous la forme d'un mandrin relié pour son entranement en rotation à l'arbre de sortie d'un mo

teur 7.

L'installation de recuit 5 comporte principalement un four à passage 8 qui peut être un four à résistance réalisant le chauffage de la bande 1 par convection et rayonnement, un four à rayonnement pur ou encore une instal

lation de chauffage de la bande par effet Joule à la traversée du four.

Le recuit de la bande 1 pourrait également être effectué par un lit flui disé constitué de particules solides ou liquides ou sous l'une des formes sol gel et aérosol en suspension dans un gaz porteur, le milieu de chauffage de la bande étant lui-même chauffé par contact avec une enceinte elle-même

chauffée par un four de type classique, par exemple à résistance.

Dans tous les cas, le four 8 comporte une zone centrale 8' dans la quelle la te m pératu re est homogène et comprise dans l 'i nterval le nocessa ire pour réaliser le traitement de cristallisation de la bande sous tension en défilement selon l'invention, cette température devant être comprise dans tous les cas entre 600 C et 700 C, et de préférence entre 620 C et 690 C. Il est à noter que cet intervalle de température est sensiblement plus élevé que l'intervalle de température de traitement de nanocristallisation habituel

des bandes amorphes par un recuit statique.

La limitè de température supérieure de la bande de 700 C est impo sée pour éviter la formation de phases constituées par des borures qui fragi

lisent la bande et diminuent ses caractéristiques magnétiques.

Un aspect essentiel du procédé suivant l'invention est que, pendant le traitement, à l'intérieur du four et plus particulièrement dans la zone à tem pérature homogène 8' du four, la bande 1 en cours de traitement et en défi lement suivant la direction donnée par la flèche 9 est soumise à une force de traction dans sa direction longitudinale axiale qui est parfaitement ajustée en fonction des caractéristiques de la bande amorphe et réqulée dans un inter

valle étroit, pendant le traitement de la bande en défilement dans le four 8.

Le mandrin 6' d'entranement et d'enroulement de la bande 1' sortant du four après le traitement de cristallisation est entrané par le moteur 7 qui est associé à un réducteur, de manière que la bande défile dans le four à une vitesse parfaitement régulée par exemple une vitesse de 0,3 cm/s. Le moteur frein 4 exerce un freinage et un couple de retenue sur l'axe de dé roulement 4' de la bobine 2 pendant tout le traitement, ce qui permet d'exer cer sur la bande une traction parfaitement réqulée, la contrainte de traction dans la direction longitudinale axiale de la bande en cours de traitement dans le four de recuit étant toujours comprise entre 150 et 500 MPa. De pré férence, la contrainte de traction F sur la bande est comprise entre 200 et 450 MPa. Pour le traitement de bandes suivant l'invention, on a par exemple imposé des contraintes de traction F dans la bande en cours de recuit flash

dans le four de 350 et 400 MPa.

En fait, comme il sera expliqué par la suite, la valeur de réglage de la traction sur la bande est déterminée pendant le traitement, à partir d'un examen de la forme de la bande en sortie du four qui permet de fixer la va

leur de réglage avec une très grande précision.

La réqulation, pendant le traitement de recuit, de la contrainte de trac tion exercée sur la bande en défilement est réalisée de la manière qui sera décrite ci-après. La bande 1 traverse, en amont du four 8, un dispositif de mesure et de réglage d'eflort 10 qui est représenté de manière plus précise

sur la figure 2.

Le dispositif 10 comporte une première poulie fixe 11 et une seconde poulie fixe 11' sur laquelle la bande passe successivement, à l'entrée et à la sortie du dispositif de réglage d'effort 10. Entre les deux poulies 11 et 11' ayant des axes fixes parallèles entre eux, la bande 1 passe sur une poulie 12 à axe mobile dont l'axe 13 parallèle aux axes des poulies 11 et 11' est relié par une tige de traction 14 à un capteur d'effort 15 fixé sur un support 16. La tige 14, solidaire d'une partie mobile du capteur d'effort 15, permet de mesurer en continu la traction F exercée sur la bande 1, le signal de mesure

correspondant étant transmis à un module de commande du moteur frein 4.

Le moteur frein 4 est régulé à partir du signal d'effort pour exercer sur la bande 1 une force de retenue et de traction dans la direction longitudinale axiale égale à la force F qui constitue le paramètre de réglage. La force de traction et d'entrarnement exercée par le moteur d'entranement 7 du man drin entraneur et enrouleur 6' s'ajustent automatiquement à la valeur d'effort

F imposé par le moteur frein 4.

Sur la figure 3, on a représenté, en coupe transversale 3-3 de la fi gure 1, la section transversale de la bande 1', ayant subi le traitement de nanocristallisation à l'intérieur du four 8, lorsque la force de traction F sur la bande est réglée à une valeur optimale. La section transversale de la bande 1' présente alors une forme en cloche ou en Q. dont la hauteur de flèche h doit être égale à 1 % au moins de la largeur I de la bande en matériau nano cristallin et par exemple égale à 5 % ou plus de cette largeur. Cette forme en Q n'est obtenue que dans une plage de traction bien définie à l'intérieur de l' i nterval le de rég l age mention né pl us haut et q u i s'est avérée opti male pou r effectuer le recuit flash sous tension de la bande amorphe 1, de telle ma nière que les propriétés magnétiques (par exemple la perméabilité relative, le coefficient de magnétostriction) et les propriétés mécaniques de la bande

nanocristalline 1' obtenue soient optimisoes.

En particulier, les propriétés mécaniques de la bande nanocristalline 1' obtenue sont telles qu'on peut réaliser l'enroulement de la bande 1' sur

elle-même sous la forme d'une bobine torique, sans risque de rupture.

De plus, la bande obtenue et enroulée à la sortie du recuit flash peut être déroulée puis réenroulée, ce qui permet de réaliser des tores magnéti ques dont les spires sont isolées les unes des autres, comme il sera expli

qué plus loin.

On règle la tension pendant toute la durée du recuit flash, de manière que la bande nanocristalline sortant du four de recuit présente, suivant toute

sa longueur de manière continue, un profil tel que représenté sur la figure 3.

La bande présente un pli selon la section transversale (perpendiculaire au grand axe du ruban) dont la partie centrale 1'a est en forme de cloche, pré sente une concavité tournée vers un plan de base de la bande et se rac corde aux deux parties latérales 1'b de la section transversale de la bande 1' disposées sensiblement suivant un plan de base de la bande par deux por tions courbes 1'c dont la concavité est tournée à l'opposé du plan de base

de la bande.

Une forme satisfaisante de la section transversale de la bande 1' lé gèrement différente de la forme en Q représentée sur la figure 3 est la forme en "chapeau melon", c'est-à-dire une forme présentant une partie centrale en forme de cloche dont la concavité est tournée vers le plan de base de la bande se raccordant aux deux parties latérales suivant le plan de base de la bande, par des portions de section comportant chacune une partie angu leuse (angle arrondi) dont la concavité est tournée à l'opposé du plan de base et éventuellement une partie droite qui peut être perpendiculaire au

plan de base et qui se raccorde à la partie centrale et à la partie anguleuse.

On peut également définir la forme souhaitable de la section trans versale de la bande, en encadrant le profil du ruban dans un triangle BAB', detelle sorte que les deux segments BA et B'A sont tangents à la partie cen trale 1'a en deux points symétriques A' et A". La forme voulue de la section est obtenue lorsque plus de 90 % de la section du ruhan se trouve du même côté des segments de droite BA et B'A (en dessous des segments AB et

AB', dans le cas de la section représentée sur la figure 3).

Cette forme précise de la bande qui est différente de la forme habi tuelle en tuile, à la sortie du four de recuit, et qui n'est obtenue que dans un intervalle très étroit de valeurs de la contrainte de traction, traduit un état de fluage stable et optimisé de la bande qui, à son tour, permet d'obtenir les

propriétés optimales.

Ce réglage fin de la contrainte de traction (les autres paramètres du recuit flash, c'est-à-dire la température, la vitesse de la bande ou le temps de maintien à la température du recuit étant également réqulés) permet de mettre en _uvre le procédé d'élaboration de la bande nanocristalline enrou lée sur elle-même dans des conditions de stabilité et avec des caractéristi

ques garanties, ce qui n'avait jamais pu être réalisé jusqu'ici.

Dans tous les cas, on réalise un traitement de recuit au défilé ou re cuit flash sous tension à une valeur précise de la force de traction, à une température bien définie et à une vitesse de défilement réglée à partir du

motoréducteur 7 d'entranement et d'enroulement, comme décrit plus haut.

[)ans l'exemple présenté, la zone 8' du four dans laquelle la température est parfaitement homogène présente par exemple une longueur de l'ordre de 4 cm, de sorte qu'à la vitesse de 0,3 cm/seconde, la bande 1 est soumise au traitement pendant une durée d'environ 15 secondes. De manière plus gé nérale, en fonction des caractéristiques de la bande et de la température du four entre 600 C et 700 C, et de préférence entre 620 C et 690 C, le temps de maintien de la bande à la température de recuit peut être compris entre 5

et 120 secondes, et de préférence entre 10 et 60 secondes.

Dans le cas d'un ruban ayant la composition Fe, Nb2, Cu' Si 5 B,c, traité par recuit au défilé ou recuit flash à une température de 655 C pen dant une durée de 15 secondes à l'intérieur du four, on a obtenu une bande 1' enroulée sous la forme d'une bobine torique 3 à la sortie du four dont on a mesuré les caractéristiques cristallines relatives aux grains et aux résidus amorphes dans la bande. On a pu ainsi mesurer un rayon moyen des grains

entre 4 et 10 nm et une fraction cristallisée entre 60 et 75 % en volume.

De manière plus générale, on a obtenu, lors d'essais successifs, une

fraction cristallisée moyenne de 70% en volume.

De manière générale, la fraction cristallisée est légèrement plus faible et la taille des grains cristallisés plus petite que celles obtenues dans le cas

d'un recuit statique d'une bande amorphe de composition identique.

La contrainte de traction dans la bande pendant le recuit qui a été ré glée à une valeur proche de 350 MPa est imposée par le moteur frein 4 qui est une machine asynchrone couplée en étoile dont deux phases sont ali mentées en courant continu. La valeur du courant injecté déterminée à partir du signal de mesure d'efforts eVou de la forme observée de la bande recuite impose le couple de freinage et donc la contrainte de traction F appliquée au

ruban, pendant le recuit flash.

Il est possible de déterminer une courbe d'étalonnage de la valeur de la traction pour obtenir un niveau de perméabilité défini sur le ruhan. à partir des résultats relatifs à des recuits statiques ou encore à partir d'une courbe théorique. Toutefois, ces déterminations ne présentent pas la précision et le caractère pratique de la détermination effectuée à partir de la forme du profil de la bande à la sortie du four de recuit, la réqulation de la traction sur la bande étant effectuée de manière que le profil en Q de la section transver

sale de la bande soit constant suivant toute la longueur de la bande traitée.

A partir d'une bande nanocristalline enroulée et obtenue par un trai tement suivant l'invention, on a pu réaliser des tores enroulés présentant une faible perméabilité en courant continu et à basse fréquence et une lar geur continue et constante en tout point du tore 3 qui peut être obtenu direc tement par enroulement de la bande recuite. Toutefois, pour obtenir un tore dans iequel on limite la circulation des courants induits et les pertes magnétiques, il est nocessaire d'éviter la for mation de contacts électriques entre les spires, pendant l'enroulement du tore recuit. Pour cela, il est possible de dérouler la bande de la bobine 3 ob tenue à la sortie de l'installation de recuit et de la réenrouler sous faible ten sion mécanique, en déposant éventuellement sur la bande déroulée, un ma tériau d'isolation électrique préalablement au réenroulage, de manière à iso ler les unes des autres les spires successives du tore. De telles opérations de déroulage et de réenroulage de la bande ne sont rendues possibles que par le fait qu'on a obtenu d'excellentes propriétés mécaniques de la bande nanocristalline en réglant les caractéristiques de fluage se traduisant par un

profil précis de la bande recuite.

Il est à remarquer que la bande à l'état enroulé sous la forme d'un tore ou d'une bobine présente une section transversale pratiquement plane imposée par la force d'appui des spires l'une sur l'autre. En revanche, lors qu'on dérouie le tore ou la bobine, la bande reprend sa section transversale caractéristique en Q. Il est également possible, pour obtenir une bande dont les spires sont isolées les unes des autres, de disposer de part et d'autre du four des en sembles de galets pinceurs 17 et 17', comme représenté sur la figure 1, I'en semble 17 étant entrané par le moteur frein 4, de manière à exercer une retenue sur la bande et l'ensemble de galets pinceurs 17' étant relié au mo teur réducteur 7 d'entranement pour assurer l'entranement de la bande dans le sens de défilement. Le réglage de la tension est effectué comme précédemment, et en particulier, par une mesure réalisée dans le dispositif de réglage d'effort 10 par le capteur d'effort 15 dont le signal de mesure est transmis à un module de commande du moteur frein 4. Dans ce cas, la trac tion sur la bande n'est exercée qu'entre les galets pinceurs 17 et 17', c'est-à dire sur la portion de la bande en défilement dans le four 8, à l'exclusion des parties de tête et de queue de ia bande en cours de déroulement ou d'en roulement sur les arbres 4' et 6'. Ce mode de réalisation de l'invention, dans lequel la bande comporte un tronçon sous traction en cours de recuit et un tronçon adjacent sous faible traction, permet d'éviter d'enrouler la bande sous tension et d'exercer des pressions importantes entre les spires, géné

ratrices de contacts électriques.

Le recuit dans le four 8 étant réalisé sous air, la bande se recouvre d'une légère couche d'oxyde qui peut assurer une certaine isolation électri

que des spires les unes par rapport aux autres.

Dans certains cas, I'atmosphère du four peut être une atmosphère ré ductrice ou neutre par exemple une atmosphère d'hydrogène ou encore

d'argon ou d'azote.

Dans tous les cas, la vitesse de chauffage de la bande à l'entrée du four et la vitesse de refroidissement de la bande en sortie du four doivent être élevées, et au moins égales à 50 C/seconde, tant que la bande est à

une température supérieure à 200 C.

De manière générale, les conditions de cristallisation de la bande à l'intérieur du four en recuit dynamique sous tension sont telles que la bande comporte au moins 50 % en volume de nanocristaux dont la taille est com prise entre 2 et 20 nm. Les différents cristaux sont séparés les uns des au

tres par la matrice constituée par la fraction de l'alliage restée amorphe.

Il est à remarquer que le défilement de la bande dans le four à une vi tesse relativement élevée augmente de manière considérable la productivité de l'installation de recuit par rapport à une installation de recuit statique dans laquelle les bobines enroulées de matériaux amorphes sont maintenues

pendant une durée de l'ordre d'une heure.

De manière à réduire les courants induits dans le tore et les pertes magnétiques, il peut être nécessaire, suivant les applications prévues pour le tore, de déposer ou de former une couche d'isolation électrique sur la bande pour isoler les spires successives les unes des autres. On peut par exemple déposer en continu, sur la bande après recuit, une substance miné

rale sur une épaisseur d'un dixième de micromètre à quelques micromètres.

Une telle substance minérale déposée entre les spires peut étre constituée par un lait de magnésie (MgO) dont l'eau est éliminée dans une opération

ultérieure d'étuvage à basse température.

Plus généralement, on peut utiliser les compositions d'isolation clas siques suivantes: - poudre SiO2, MgO, Ai2O3 déposée en surface par immersion dans une résine, par puivérisation, par électrophorèse ou par toute autre techni que de dépÈt, - dépôt de fines couches de SiO2, MgO, Al2O3, en surface par puivéri sation CVD, PVD ou méthode électrostatique, - solution d'alkylsilicate dans de l'alcool, mélangée à un acide pour former de la forstérite MgS-iO4 après traitement thermique, - solution obtenue par hydrolyse partielle de SiO2 et TiO2 mélangés à diverses poudres céramiques, - solution contenant principalement un polytitanocarbonate appliquée sur le ruban puis chauffée, - solution de phosphate appliquée et chauffée, - solution d'isolation formée par application d'un agent oxydant et chauffage. De préférence, la couche d'isolation est déposée sur la bande dérou lée de la bobine obtenue à l'issue du recuit, avant réenroulage sous la forme

d'un ou plusieurs tores pour composant électromagnétique.

On peut également utiliser un revêtement préalable au recuit de cris tallisation ayant des propriétés isolantes, déposé sur une épaisseur de 1/10 um à quelque,um sur la bande amorphe, ce revêtement résistant aux tempé ratures du recuit flash et aux fortes tractions du recuit. On peut par exemple utiliser comme revêtement préalable de la bande amorphe, du méthylate de Mg. Il est préférable, cependant, d'effectuer un traitement d'isolation sup plémentaire de la bande entre le déroulage et le réenroulage de la bande,

lorsque de telles opérations sont effectuées comme décrit plus haut.

Un aspect extrémement important de l'invention est que l'état de cris tallisation dynamique sous contrainte obtenu à la sortie du four permet, avec des risques de rupture très réduits, d'une part le premier enroulage de la bande sous la forme de la bobine 3, ensuite, le déroulage de la bande et enfin le réenroulage de la bande sous forme d'un ou plusieurs tores, de tel les opérations étant tout à fait impossibles dans le cas de bandes amorphes ayant subi un traitement de nanocristallisation statique à une température inférieure à 600 C ou dans le cas de bandes ayant subi un recuit flash, dans

des conditions différentes de celles de l'invention.

Dans le cas o l'on veut réaliser une production de tores pratiquement continue, on peut utiliser un premier mandrin d'enroulement 6' et un second mandrin d'enroulement 6" placés de manière adjacente et pouvant être mis en _uvre successivement pour réaliser l'enroulement de la bande recuite 1' sous la forme d'un premier et sous la forme d'un second tores. Après enrou lement du premier tore sur le mandrin 6', on coupe la bande 1' et on engage l'extrémité de la tête de ia bande 1'sur le second mandrin 6". On colle ou on soude la dernière spire du tore et on enlève le tore du mandrin 6'. On réalise l'enroulement d'un second tore sur le second mandrin 6" sans arrêter la fa brication. Dans le cas d'une bande enroulée de manière bien isolée, on obtient des pertes magnétiques faibles du tore, par exemple inférieures à 4000 mW/cm3 à 100 kHz/0.5 T. La perméabilité magnétique relative du tore est inférieure à 1000 et

de préférence inférieure à 400.

On obtient de manière générale un tore ayant une perméabilité rela

tive comprise entre 100 et 1000, sans entrefer localisé.

On a effectué, sur un tore en alliage de composition Fe74,3 Nb:, Cu Si,55 B65, d'une part les mesures cristallographiques qui ont été mention nées plus haut et d'autre part des mesures magnétiques permettant d'établir

les courbes des figures 4 et 5, de la figure 6 et des figures 7 à 12.

La bande enroulée constituant le tore magnétique a été recuite à une température de 655 C ou plus généralement voisine de 650 C sous une traction de l'ordre de 350 MPa, avec contrôle du profil de la bande à l'issue du recuit pour obtenir la forme requise, par exemple, en Q. On a cherché à déterminer la plage de fréquences de fonctionnement du tore magnétique nanocristallin obtenu. Pour cela, on a réalisé des mesu res à l'impébancemètre, ce qui permet de déterminer, à partir de l'impé dance du composant, la perméabilité complexe du matériau mesurée à de faibles niveaux d'induction. Sur la figure 4, on a représenté, dans un diagramme donnant la per méabilité relative en fonction de la fréquence, quatre courbes 18', 18" et 19', 19" représentant respectivement la partie réelle, u' et la partie imaginaire,u" (dissipation d'énergie réactive) de la perméabilité complexe d'un tore nano cristallin suivant l'invention (courbes 18' et 18") et d'un composant en un fer

rite usuel 3C85E250 (courbes 19'et 19").

Dans le cas du tore en matériau nanocristallin suivant l'invention, la fréquence de coupure fr et le maximum de la dissipation d'énergie réactive sont décalés vers les hautes fréquences, ce qui permet d'utiliser les tores

nanocristallins suivant l'invention dans une plus large gamme de fréquences.

Sur la figure 5, on a représenté, sous la forme des courbes 20' et 20", les parties réelles ' et imaginaires,u" de la perméabilité relative complexe d'un tore nanocristallin suivant l'invention et, sous la forme des courbes 21' et 21", celles d'un tore en un matériau connu sous le nom de marque Vitro

perm de la société Vacuumschmeize.

En ce qui concerne les courbes 20' et 20", pour des questions d'échelle, elles représentent cent fois les valeurs de la perméabilité soit 100 u'ou 100 u", en ce qui concerne le tore nanocristallin suivant l'invention dont la perméabilité relative est très faible par rapport à la perméabilité relative du

matériau Vitroperm.

Comme précédemment, et de manière encore plus nette, la fré quence de coupure fr qui correspond au maximum de la dissipation d'éner gie réactive est décalée vers les hautes fréquences en ce qui concerne le

tore nanocristallin suivant l'invention.

Sur le tableau 1 ci-dessous, on a donné les valeurs de la perméabilité réelle statique,u's, de la fréquence de coupure fr en MHz et le produit u'sfr en GHz, pour des tores en permalloy, en ferrite 3C85 sans entrefer, en Vitro perm, et en un matériau nanocristallin obtenu suivant l'invention. Le produit

u'sfr représente le potentiel du matériau quant au stockage maximum d'éner-

gie volumique sur une large plage de fréquence (on recherche u'sfr élevé

dans beaucoup d'inductances de lissage).

TORE,u s fr,U'sfr en GHz Permalloy 160 20 3.2 Ferrite 3C85 + Entrefer 300 4 1.2 Ferrite 3C85 2000 2 4 Vitroperm 70000 0.05 3.5 Nanocristallin recuit 350 15 5.25 flash sous contrainte Le matériau suivant l'invention présente la plus faible perméabilité et la plus forte fréquence de coupure, en dehors du permalloy, le produit u'sfr

étant supérieur dans le cas du tore suivant l'invention.

Afin de déterminer dans quelles conditions le tore suivant l'invention peut être utilisé de façon optimale, on a déterminé ses pertes magnétiques en fonction de la fréquence et de l'induction, comparativement aux paramè

tres correspondants de tores en des matériaux magnétiques classiques.

Sur la figure 6, on a représenté sous les références 22 et 23, respec tivement, le cycle d'hystérisis d'un tore nanocristallin à section rectangulaire suivant l'invention recuit au défllé à 660 C et présentant une section de 110 mm2 et d'un tore selon l'invention recuit au défilé à 660 C ayant une

section de 6 mm2. La fréquence de mesure est de 25 kHz.

Les mesures sont effectuées en utilisant un bobinage primaire d'exci tation et un bobinage secondaire de mesure disposés autour du tore; La tension mesurée sur le bobinage secondaire est liée au flux inté gré sur la section du composant, la répartition de l'induction dans la section

du tore étant hétérogène.

Pour déterminer l'induction moyenne dans le tore qui est utilisée pour tracer les cycles d'hystérésis, on calcule les dimensions d'un tore fictif qui aurait les mémes propriétés que le tore réel mais dans lequel l'induction se

rait homogène sur une section.

On détermine, à partir du rayon intérieur r1, du rayon extérieur r2 et de la hauteur h du tore, le trajet équivalent le utilisé pour le calcul du champ à partir du théorème d'Ampère par la formule: _ 2.1n(r2/r) ( 1/r)(l/r2) L'induction est obtenue en divisant la valeur du flux déduite de la ten sion secondaire par la section équivalente donnce par la formule: _ h.ln(r2/r) Ae (l/r)-(l/r2) Le tore magnétique suivant l'invention dont les cycles d'hystérésis sont don nés s u r l a fig u re 6 présente l es caractéri stiq u es d i men sion n el l es suivantes: r1 = 1,93 cm, r2 = 2,43 cm, h = 2 cm, ce qui donne:

Ae = 110 mm2 et le = 137 mm.

On détermine une perméabilité relative de 280.

Pour le tore de forte section, le cycle d'hystérésis indique des pertes magnétiques plus fortes que pour un tore de section plus faible. Cette diffé rence s'explique par la présence de courants de Foucault circulant entre les spires. On peut remédier à la circulation des courants de Foucault comme indiqué plus haut, en réalisant un revêtement isolant sur les faces de la

bande avant son enroulement et éventuellement avant le recuit.

Sur la figure 7, on a représenté les pertes magnétiques Pv en mW/cm3 en fonction de l'induction en Tesla, sous la forme des courbes 24 (5), 24 (10), 24 (25), 24 (50) et 24 (100) pour un tore nanocristallin suivant l'invention à des fréquences respectives de 5, 1O, 25, 50, 100 kHz et sous la forme des courbes 25 (5), 25 (10), 25 (25), 25 (50), 25 (100) pour un tore en ferrite 3C85 aux fréquences respectives de 5 kHz, 10 kHz, 25 kHz, 50 kHz et

100 kHZ.

De même sur la figure 8, on a représenté les pertes magnétiques Pv en mW/cm3 en fonction de l'induction B en Tesla sous la forme des courbes 26 (10), 26 (25), 26 (50) et 26 (100) pour un tore nanocristallin suivant l'invention à des fréquences respectives de 10, 25, 50 et 100 kHz et sous la forme des courbes 27 (10), 27 (25), 27 (50) et 27 (100) pour un tore en fer

rite N 27 aux fréquences respectives de 10 kHz, 25 kHz, 50 kHz et 100 kHz.

Il ressort très clairement des courbes représentées sur les figures 7 et 8 que l'évolution des pertes magnétiques avec l'induction est beaucoup plus favorable dans le cas d'un tore nanocristallin suivant l'invention, lorsque l'in duction de travail augmente. Les tores magnétiques selon l'invention peu vent donc être utilisés dans des composants inductifs à plus forte induction que les composants comportant des tores de ferrite, à niveau de perte com parable. Les tores magnétiques suivant l'invention peuvent donc être utilisés dans une large plage de fréquences et pour des inductions de travail éle vées. Sur la figure 9, on a représenté, par la droite 28, la variation des per tes magnétiques en mW/cm3 en fonction de la fréquence d'un tore magnéti que suivant l'invention obtenu par enroulement d'une bande ayant subi un recuit flash sous contrainte, dont la perméabilité relative est de 350 et, par des droites respectives 29a, 29b, 29c et 29d, les variations correspondantes dans le cas de tores en ferrite 3C85, en permalloy de perméabilité relative

, en ferrite N27 et en poudre de fer de perméabilité relative pr = 75.

De manière générale, dans le domaine des radio fréquences, seul le tore en ferrite 3C85 présente des pertes magnétiques inférieures à celles du tore magnétique suivant l'invention, pour ies plus hautes fréquences (supé

rieures à 50 kHz).

Sur les figures 10, 11 et 12, on a représenté la variation des pertes magnétiques en kW/m3 en fonction de l'induction en Gauss pour un tore na nocristallin suivant l'invention (droites 30a, 30b et 30c sur les figures 10, 11 et 12 pour les fréquences respectives de 5 kHz, 50 kHz et 100 kHz) et pour différents tores en des matériaux magnétiques habituels (courbes 31a, 31b et 31c sur les figures respectives 10, 11 et 12 aux fréquences respectives de

5 kHz, 50 kHz et 100 kHz).

Les matériaux de comparaison sont de la poudre de fer de différentes granulométries, des poudres de fer-nickel, des matériaux amorphes cristalli

sés par recuit statique d'une bande enroulée et du ferrite.

Dans tous les cas, les tores nanocristallins suivant i'invention ont des pertes magnétiques généralement plus faibles que les matériaux classiques de l'art antérieur et d'autre part, ces pertes magnétiques augmentent moins

rapidement pour des inductions croissantes, quelle que soit la fréquence.

Ces mesures confirment que les tores nanocristallins suivant l'inven

tion peuvent être utilisés pour de hautes fréquences.

Il est à remarquer que les tores magnétiques suivant l'invention sont utilisés à l'état non coupé, sans entrefer localisé. L'utilisation de tores nano cristallins suivant l'invention dans des composants inductifs permet d'éviter les problèmes relatifs à la compatibilité électromagnétique et aux moyens qui pourraient être nécessaires pour filtrer ou arrêter un rayonnement élec

tromagnétique sortant d'un entrefer isolé.

De manière à améliorer le comportement des tores magnétiques sui vant l'invention et en particulier de manière à rébuire les pertes magnéti ques, il peut être avantageux d'utiliser des bandes ou rubans isolés au mé thylate de magnésium, ce revêtement étant disposé sur la bande amorphe avant le recuit flash, ce qui permet de réduire ou d'éliminer le collage entre les spires de la bobine, lors de son premier enroulage à l'issue du recuit flash. On peut éviter ainsi également d'avoir à effectuer un déroulage de la bande nanocristalline du tore et un réenroulage sous faible tension pour éli miner des points de contact électriques entre les spires, lors de la réalisation

d'un tore.

L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui a été décrit.

C'est ainsi qu'on peut envisager de réaliser des tores nanocristallins en de nombreux alliages tels que définis plus haut contenant du fer, du sili cium, un élément amorphisant et d'autres éléments d'addition, qu'on peut régler les conditions de température et de mise sous contrainte pendant le recuit à des valeurs différentes de celles qui ont été indiquées, ces valeurs étant toutefois dans les intervalles revendiqués, qu'on peut réaliser le ré glage de la traction de manière automatique ou de manière manuelle et qu'on peut utiliser un dispositif de recuit, d'enroulement et de déroulement

de la bande d'un type différent de celui qui a été décrit et représenté.

On peut réaliser l'ajustement et la réqulation de la contrainte de trac tion dans la bande pendant le recuit, en fonction des caractéristiques de la

bande d'une manière différente de celle qui a été décrite.

On peut également prévoir le dépôt de revêtements isolants électri ques différents de ceux qui ont été indiqués plus haut, sur les faces de la bande, avant ou après le recuit et avant ou après le premier enroulement de

la bande pour réaliser le tore magnétique.

On peut utiliser les tores magnétiques selon l'invention pour la réalisa tion de l'un des composants inductifs suivants: - composants de stockage d'énergie tels que transfo Fly back, - composants de filtrage tels que les composans EMI, PFC, - composants pour convertisseurs d'énergie à alimentation à décou

page ou à résonance.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1.- Procédé de fabrication d'une bande (1') en matériau nanocristallin à faible perméabilité magnétique enroulée sur elle-même, sous la forme d'une bobine torique (3) et obtenue à partir d'un ruban (1) coulé dans un état amorphe, de composition atomique: [Fe aMa]1OO-x-y-z-a-- yCuxSiyBzNbaM'M''y avec a s 0.3, 0.6 < x <1,5, 10 < y < 17, 5 < z s 14, 2 < a <6, M étant l'un au moins des éléments Co et Ni, M'étant l'un au moins des éléments (V, Cr. Al, Zn), < 7, M" étant l'un au moins des éléments (C, Ge, P. Ga, Sb, In, Be), <8 et en soumettant le ruban amorphe à un recuit de cristallisation, caractérisé par le fait qu'on soumet le ruban (1) au recuit à l'état déroulé, en défilement et sous tension dans une direction sensiblement longitudinale axiale du ru ban (1), de manière que le ruban (1) soit maintenu à une température de recuit comprise entre 600 et 700 C, pendant une durée comprise entre 5 et secondes, sous une contrainte de traction axiale comprise entre 150 et 500 MPa qui est réglée pendant le recuit de manière que la bande (1'), à l'issue du recuit, présente de façon continue suivant toute sa longueur un pli dans la pa rtie central e de sa section transversale en forme de cloche don t la concavité est tournée vers un plan de base de la bande (1'), de telle sorte que la partie centrale (1'a) de la section se raccorde à deux parties latérales (1'b) de la section de la bande (1') disposées suivant le plan de base (BB') de la bande (1'), par des portions de section comportant au moins une partie courbe (1'c) présentant une concavité tournée à l'opposé du plan de base de la bande (1'), la flèche maximale de la section transversale de la bande (1') étant au moins égale à 1 % de la largeur de la bande, et qu'on enroule la

bande (1') après recuit.

2.- Procédé de fabrication suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la température de recuit est comprise entre 620 et 690 C, la durée de maintien du ruban (1) à la température de recuit entre 10 et 60 secondes

et la contrainte de traction axiale entre 200 et 450 MPa.

3.- Procédé de fabrication suivant l'une quelconque des revendica tions 1 et 2, caractérisé par le fait que le ruban (1) en matériau amorphe est porté à la température de recuit et que la bande (1') en matériau nanocristal lin obtenue après le recuit est refroidie, à une vitesse d'au moins 50 C/seconde, tant que la bande (1') reste à une température supérieure à C.

4.- Procédé de fabrication d'un tore magnétique à faible perméabilité et faibles pertes magnétiques par enroulement sur elle-même d'une bande (1') en matériau nanocristallin obtenue par un procédé suivant l'une quel

conque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on enroule la

bande en matériau nanocristallin (1') sur elle-même sous faible tension di rectement après le recuit sous traction, la bande (1') comportant, à chaque instant, un tronçon sous traction en cours du recuit et un tronçon adjacent

sous faible traction en cours d'enroulement.

5.- Procédé de fabrication d'un tore magnétique à faible perméabilité et faibles pertes magnétiques par enroulement sur elle-même d'une bande (1') en matériau nanocristallin obtenue par un procédé suivant l'une quel

conque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on déroule une

partie au moins de ia bande (1') en matériau nanocristallin de la bobine (3)

et qu'on rcenroule la bande (1') pour constituer le tore magnétique.

6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, ca

ractérisé par le fait qu'on réalise un dépôt de matériau isolant électrique sur l'une au moins des faces du ruhan (1) ou de la bande (1') en matériau nano cristallin avant ou après le recuit et avant l'enroulement de la bande (1') sur elle-même, pour constituer le tore magnétique, de manière à obtenir une couche d'isolation électrique entre des spires successives du tore magnéti que.

7.- Procédé suivant la revendication 6, caractérisé par le fait qu'on dépose sur le ruban (1) à l'état amorphe, avant le recuit au défilé, une cou

che de méthylate de magnésium.

8.- Dispositif de fabrication d'un tore magnétique (3) à faible perméa bilité et faibles pertes magnétiques à partir d'un ruban coulé dans un état amorphe, par recuit du ruban (1) coulé dans un état amorphe, caractérisé par le fait qu'il comporte un four à passage (8) réqulé en température, au moins un mandrin d'entranement et d'enroulement (6') relié à un motoréduc teur d'entranement (7), pour l'entranement et l'enroulement de la bande (1') obtenue après recuit, sous la forme d'un tore (3) en matériau nanocristallin, un arbre tournant (4') de réception d'une bobine (2) de ruban (1) à l'état amorphe relié à un moteur frein (4) et un dispositif (10) de réglage d'une contrainte de traction dans la direction axiale, du ruban à l'état amorphe (1) et de la bande (1') en matériau nanocristallin comportant un dispositif de mesure d'effort (10) relié à un module de commande du moteur frein (4), le ruban en matériau amorphe (1) passant de la bobine (2) de stockage du ru

ban à l'état amorphe engagée sur l'arbre tournant (4') au mandrin d'entra-

nement (6') et à la bobine (3) de la bande (1') en matériau nanocristallin, successivement à travers le dispositif de mesure d'effort (10) et le four à

passage (8).

9.- Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il comporte de plus une première paire de rouleaux pinceurs (17) en amont du dispositif de réglage d'effort (10) dans le sens (9) de défilement du ruban (1) et de la bande (1') en matériau nanocristallin et une seconde paire de galets pinceurs (17') en aval du four à passage (8), les galets pinceurs (17) et (17') étant reliés à des éléments moteurs d'entranement ou de freinage (7), (4) pour exercer une traction dans la direction axiale sur le ruban (1) en cours de recuit à l'intérieur du four à passage (8), sans exercer de traction sur le ruhan amorphe (1) par l'intermédiaire de la bobine de ruban amorphe (2) engagée sur l'arbre tournant (4') et par l'intermédiaire de la bobine (3) de la bande (1') en matériau nanocristallin enroulée sur le mandrin d'entranement

et d'enroulement (6').

10.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, ca

ractérisé par le fait qu'il comporte un premier mandrin (6') et un second mandrin (6") d'entranement et d'enroulement de la bande (1'), de manière qu'on puisse, après enroulement d'un premier tore sur le premier mandrin (6'), couper la bande (1') et engager une partie de tête de la bande (1') sur le second mandrin, pour réaliser l'enroulement d'un second tore, sans arrêter

la fabrication.

11.- Tore magnétique à faible perméabilité et faibles pertes magnéti ques constitué d'une bande (1') en matériau nanocristallin enroulée sur elle même, obtenue à partir d'un ruban (1) coulé dans un état amorphe conte nant du fer et du siliclum, de composition atomique: [Fe aMa]100-x-y-z-a-yCuxSiyBzNb"M'M''y aveca<O.3, 0.6 sx<1,5, 10<y<17,5<z<14,2<oc<6, Métantl'unau moins des éléments Co et Ni, M'étant l'un au moins des éléments (V, Cr. Al, Zn), < 7, M" étant l'un au moins des éléments (C, Ge, P. Ga, Sb, In, Be), < 8 en soumettant le ruban amorphe (1) à un recuit de cristallisation, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'une bande (1) enroulée sur elle-même à l'état nanocristallin.

12.- Tore magnétique suivant la revendication 11, caractérisé par le fait qu'il présente une perméabilité magnétique relative inférieure à 1000 et de préférence inférieure à 400 et des pertes magnétiques inférieures à 4000

mW/cm3 à 100 kHz/0.5T.

13.- Tore magnétique suivant l'une quelconque des revendications 11

et 12, caractérisé par le fait qu'il est en matériau nanocristallin dont la frac tion cristallisée représente plus de 50 % en volume du matériau et dont la fraction cristallisée est constituée par des cristaux d'une taille comprise entre

2 et 20 nm.

14.- Tore magnétique suivant la revendication 13, caractérisé par le fait que la fraction cristallisée représente de 60 % à 75 % du volume du ma tériau et que le rayon moyen des grains de la fraction cristallisée de l'alliage

estde4 à 10 nm.

15.- Tore magnétique suivant l'une quelconque des revendications 11

à 14, caractérisé par ie fait qu'il présente une faible perméabilité magnétique

relative comprise entre 100 et 1000, sans entrefer localisé.

16.- Utilisation d'un tore magnétique suivant l'une quelconque des re vendications 11 à 15 pour la réalisation de l'un des composants inductifs suivants: - composants de stockage d'énergie tels que transfo Fly back, composants de filtrage tels que composants EMI, PFC,

- composants pour convertisseurs d'énergie à alimentation à décou-