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La présente invention se rapporte aux dispositifs magnétiques, et elle concerne plus particulière ment la disposition des matériaux actifs formant noyau magnétique et des trajets de retour magnétiques des noyaux dans la construction de dispositifs magnétiques tels que des amplificateurs magnétiques.
Dans la construction de dispositifs magnétiques tels que des amplificateurs magnétiques, il est souvent désira ble de prévoir un noyau magnétique de forme fermée.Jusque ici, cette forme fermée était souvent obtenue par l'utilisa* tion de noyaux toriques, mais ceux-ci présentent l'inconvénient d'être d'un bobinage difficile.
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Les noyaux toriques doivent en outre présenter, pour une utilisation sur les machines à bobines existantes, un orifice ou trou central d'un diamètre qui ne peut pas être inférieur à une valeur minimum déterminée. Si l'on utilise des rubans ou feuillards magnétiques de l'épaisseur disponible dans le commerce et de largeur raisonnable pour la production d'un noyau sensiblement torique, la limitation précitée concernant le diamètre de ce "trou" impose à son tour une limite inférieure au volume total de ruban ou de feuillard magnétique qui doit être utilisé, et cette limite inférieure peut en fait être trop élevée dans le cas de certaines applications faisant intervenir de faibles puissances.
Par ailleurs, quand on doit utiliser des feuillards ou rubans magnétiques pour la fabrication d'un noyau magnétique fermé par enroulement de ces feuillards ou rubans sur la périphérie d'une bobine.ou d'un support, la configuration résultante présente cet autre inconvénient que le ruban ou feuillard est exposé à un endommagement mécanique et, étant donné que les feuillards ou rubans magnétiques normalement utilisés sont très sensibles à ces endommagements, une très faible contrainte exerdée sur ce ruban ou feuillard peut avoir un effet très important sur les propriétés magnétiques.
Cette utilisation de rubans ou feuillards magnétiques pour la fabrication d'un noyau magnétique fermé présente encore d'autres inconvénients. Par exemple, quand un noyau formé par un ruban magnétique enroulé sur un support ou une bobine amagnétique est excité par passage du courant à travers un enroulement bobiné sur ce noyau, ce courant induit un flux non seulement dans le ruban magnétique, mais aussi dans la matière formant, la bobine et dans les entrefers ménagés au voisinage de cette bobine et du ruban.
Ce flux engendré dans la matière formant la bobine et dans les entrefers tend à avoir un effet nuisible sur la courbe flux-courant du ruban
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magnétique lui-même et, en conséquence, il a pour effet d'augmenter l'inductance du noyau considéré dans son ensemble, jusqu'à l'état de sa.turation du ruban. Ceci tend à son tour à imposer une limite inférieure à la valeur de l'inductance qui peut être obtanue quand on utilise des noyaux formés par enroulement de rubans de la façon habituelle.
Par ailleur quand on utilise des rubans magnétiques ayant les dimensions que l'on trouve dans le commerce pour la fabrication de noyaux magnétiques; on constate que ces rubans tendent à s'enrouler sur eux -mêmes ou à se plisser pendant le recuit, cette par- ticularité ne se présentant pas au contraire lors de la mise en oeuvre do l'invention.
Cette invention permet de remédier aux difficultés précitées. quand on désire obtenir un noyau magnétique fermée et elle est matérialisée fondamentalement dans un dispositif magnétique en plusieurs éléments qui, quand il n'est pas assemblé peut recevoir aisément par bobinage des enroulements en fil conducteur, cet assemblage pouvant être effec- tué aisément en vue de l'obtention d'un dispositif magnétique fermé. L'un des buts principaux de l'invention est donc de permettre l'obtention d'un dispositif ou noyau magnétique fermé de type nouveau.
L'invention a encore pour buts de permettre l'ob tention d'un noyau magnétique fermé utilisant des éléments de noyaux séparés qui peuvent être assemblés pour former le noyau proprement dit, pouvant recevoir un ou plusieurs enroulements qui sont bobinés de façon plus aisée que cela n'était possible avec les noyaux fermés de la technique antérieure et utili- sant une partie relativement petite de matière "active" conjointement à un ou plusieurs trajets de retour du flux.
Un autre but encore de l'invention réside dans l'obtention d'un dispositif ou noyau magnétique fermé utilisant des rubans magnétiques comme partie "active". On remarquera
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à cet égard que le terme "rubans" désigne d'une façon générale outre les rubans de type usuel,. des éléments ayant n'importe quelle configuration physique, mais d'épaisseur extrêmement limitée, comme parexemple un feuillard, une feuille mince en / oxyde magnétique fritté (ferrites), d'autres matières magné- tiques "douces" et des pellicules obtenues par évaporation ou projection de matière magnétique.
L'invention a encore pour but de permettre l'obtention d'un noyau magnétique utilisant un corps de section droite limitée tel qu'un ruban, formant la partie "active" du noyau, conjointement à un ou plusieurs trajets de retour du flux ayant une réluctance relativement faible par rapport à la ré lue tance de ce ruban.
Un autre but encore de l'invention résida dans l'ob- tention d'un noyau magnétique utilisant des rubans magnétiques, ce noyau étant disposé de fagon telle que les rubans soient protégés et soient supportés par d'autres parties relativement massives du noyau.
L'invention est matérialisée dans un dispositif ou noyau magnétique en plusieurs éléments utilisant des feuil- lards ou rubans magnétiques, conjointement à un trajet de retour relativement important pour le flux, en contact intime avec ces rubans. Les matériaux et les dimensions das rubans magnétiques et des trajets de retour sont choisis ds façon telle que, lorsqu'une force magnétisante est appliquer au noyau composite, la partie du noyau formée par la ruban puissa être amenée à saturation, alors que la densité du flux dans le trajet de retour demeure à une valeur qui est considérable- ment inférieure à l'état de saturation.
Par suite, le trajet de retour n'intervient, dans le fonctionnement réel du disposi- tif magnétique utilisant le noyau composite suivant l'invention que pour constituer uh trajet de retour à faible reluctance
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pour le flux engendré dans la parole du noyau formée par le ruban ou le feuillard.
On a en conséquence dénommé cette partie du noyau formée par le ruban ou le feuillard partie "active". Dans les modes de réalisation de l'invention décrits ci-après les rubans ou feuillards sont également montés de préférence sur des ensembles isolants ou sur des bases métalliques amagnétiques, et le feuillard ou le ruban ainsi monté est placé en contact intime avec le trajet de retour du noyau, de sorte que ce ruban est effectivement protégé contre toute force extérieure qui pourrait être exercée sur le noyau assemblée
La description qui va suivrefaite en regard des dessins annexés donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention.
La fig. 1 est une vue en perspective d'un noyau composite de construction simplifiée utilisant un ou plusieurs rubans magnétiques montés sur un trajet de retour magnétique de dimensions relativement grandes.
La fig. 2 est une vue en perspective d'une base amagnétique qui peut être utilisée pour la mise on oeuvre de l'invention afin de supporter un ruban ou feuillard magnétique, de même qu'un ou plusieurs enroulements.
La fig. 3A est une vue de profil d'un dispositif magnétique composite utilisant une base du type représenté sur la fige 2, et les figs. 3B et 3C montrent les variantes possibles de l'agencement représenté sur la fig. SA
Les figs. 4A à 4E montrent un autre mode de réalisation de base amagnétique utilisable pour la mise en oeuvre de l'invention.
La fig. 5 est une vue en perspective d'une base ama- gnétique du type représenté sur les figs. 4A à 4E, comportant des parois de protection additionnelles entourant un enroulement bobiné sur cette base.
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La fig. 6 est une vue en perspective d'une base et du ruban magnétique pouvant être utilisé pour la mise en oeuvre de l'invention, cette figure montrant un mode d'assemblage du dispositif.
La fig. 7 est une vue en coupe transversale d'un noyau magnétique composite utilisant un ruban magnétique qui forme la partie "active" de ce dispositif,ainsi que plusieurs trajets de retour magnétiques en contact intime avec le ruban et elle montre la disposition possible des divers enroule- ments sur un noyau composite de ce type.
La fig. 8 est une vue en coupe transversale d'un autre mode de réalisation de l'invention, et elle représente un développement du noyau composite représenté sur la fig.7.
La fig. 9 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation de noyau composite Utilisant des rubans magné- tiques en combinaison avec un ou plusieurs trajets de retour et représentant un autre développement du mode de réalisa- tion représenté sur la fig.7.
La fig. 10 montre un autre noyau composite suivant l'invention.
La fig. 11 montre une autre variante encore de l'invention dans laquelle des rubans écartés l'un de l'autre peuvent être utilisés pour former le noyau composite considé- ré.
La fig. 12 est une vue en coupe transversale d'un autre mode de réalisation encore de l'invention, et elle montre un agencement dans lequel plusieurs rubans magnétiques peuvent être disposés par rapport à plusieurs trajets de retour magnétiques de manière à permettre la bobine de plusieurs enrou- lements en des points différents de ce noyau composite.
La fig. 13 montre une autre variante encore de l'invention indiquant la disposition des divers rubans magnétiques par rapport à un seul trajet de retour magnétique,
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La fig. 14 est une vue en perspective d'un noyau com- posite suivant l'invention montrant comment l'agencement représenté sur la fig. 12 peut être modifié sans nuire au fonctionnement du dispositif.
On remarquera à l'examen de la fig. 1, que,dans ce mode de réalisation, de l'invention, un noyau magnétique composite peut être formé par une lame, un ruban ou un feuillard, en matière magnétique 10, dont les extrémités 11 et 12 sont fixées sur une base 13. Cette base 13 est en une matière 'magnétique à faibles pertes et ayant une réluctance relativement réduite, et un enroulement 14 est bobiné sur le ruban ou la lame 10.
En conséquence}quand de l'énergie est appliquée à cet enroulement 14, la lame ou le ruban 10 forme la partie s,aturable ou non linéaire d'un amplificateur magnétique ou d'une mémoire, tandis que la base 13 sert non seulement de base ou de socle pour le montage de la lame 10 et de l'en- roulement 14, mais aussi de trajet de retour magnétique pour le flux engendré dans cette lame 10. Les matières formant la lame 10 et la base 13 et les dimensions utilisées sont choisies de façon qu'au moment où la lame 10 atteint l'état de saturation, la densité du flux dans la base 13 ne représente qu'une faible fraction de la densité du flux de saturation de cette base 13.
A cause de la configuration précitée, on remarquera qu'on obtient un noyau magnétique fermé dont les enroulements peuvent être bobinés avant l'assemblage réel du noyau,, ce qui supprime les problèmes se rapportant au bobinage d'un tore. En outre, on peut utiliser aisément un volume relativement faible de matière active pour le noyau, et ce volume relativement faible est supporté en partie par la base relativement massive 13, qui constitue ainsi un élément de protection mécanique pour le ruban 10.
La construction représentée sur la fig.l peut être développée en utilisant une base de plus grandes dimensions,
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plusieurs lames 10 du type représenté étant supportées par une seule base formant trajet de retour magnétique. Lors de la fabrication du noyau composite représenté sur la fige 1, l'enroulement 14 peut être bobiné directement sur la lame 10, après quoi les extrémités 11 et 12 de cette lame 10 sont fixée en contact intime avec la base 13 par soudage avec ou sans métal d'apport, ou d'une fagon analogue. Il est également possible de fabriquer le noyau représenté sur la fig.l en utilisant, pour former l'enroulement 14, un enroulement autoporteur, la lame 10 pouvant être introduite à travers l'enroulement, puis fixée sur le support 13 comme décrit.
Cet enroulement auto-porteur peut être obtenu par exemple en bobinant l'enroulement 14 sur un élément relativement résistant tel qu'une lame en aluminium, après quoi l'enroulement reçoit un enduit en vernis ou matièreanalogue afin de le rendre autoporteur. Le support de l'enroulement peut ensuite être éliminé, par exemple par dissolution s'il est en aluminium, et la matière magnétique 10 peut ensuite être introduite par glissement à travers l'enroulement auto-porteur résultant.
D'autres procédés de fabrication du dispositif composite représenté sur la fig. 1 apparaîtront aisément aux techniciens spécialisés dans ce domaine,
Comme indiqué ci-avant, l'agencementreprésenté sur la fig. 1 comprend un noyau composite utilisant un volume relativement faible de matière active en combinaison avec un trajet de retour magnétique de dimensions relativement grandes. Toutefois, le dispositif examiné en détail présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord, les rubans 10 peuvent être endommagés par suite de leur manipulation pendant l'as- semblage. En outre, les rubans 10 sont en contact intime avec l'enroulement 14, mais seul un support physique relativement faible est assuré entre eux.
Il est en conséquence pré- t'érable, dans un grand nombre de cas, de placer initialement
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les rubans sur une base ou un support amagnétique plutôt que sur la base magnétique représentée sur la fig.l, et de bobiner ensuite l'ensemble en y adaptant l'enroulement ou les enroulements désirés, après quoi on peut monter un trajet de retour magnétique de dimensions relativement grandes en con- tact.intime avec le ruban solidaire de la base.
On a montré sur la fig. 2 un mode de réalisation possible de la base amagnétique. Cette base B comprend une partie 15 sensiblement plane, présentant des bossages protecteurs 16 et 17 dirigés vers le haut, écartés l'un de l'autre sur les côtés opposés de la base et solidaires de celle-ci. La base B peut être en -scier inoxydable par exemple, et un ruban allongé 18 en matière magnétique par exemple en Permalloy Moly 4-79'peut ensuite tre adapté comme montré entre les bossages protecteurs 16 et 17. Bien que l'on ait représenté ici une seule épaisseur de ruban 18, on comprendra que, dans la pratique réelle, il est souvent préférable de prévoir un empilement de rubans 18 placés l'un sur l'autre entr? les bossages protecteurs 16 et 17.
Avant l'empilage, les éléments @ rubans 18 sont de préférence munis d'un revêtement en matière isolante, par exemple en oxyde réfractaire, et les rubans sont ensuite empilés entre les bossages 16 et 17 et sont soudés par points ou fixés de toute manière appropriée sur la base ou le support B, ces rubans étant constitués ici par des éléments plats étirés ou fabriqués à la presse.
Bien que les rubans ainsi empilés prennent normalement la forme de lames allongées sensiblement correspondantes en matière magnétique, on remarquera qu'en choisissant de façon appropriée et en modifiant les formes des divers rubans devant être empilés, on peut réduire au minimum les effets des entrefers ménagés entre ces rubans empilés et le trajet de retour à'faible réluctance qui doit être appliqué sur eux comme
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décrit plus loin. Ainsi, chaque couche de ruban peut compor- ter une "oreille" vers chacune de ses extrémités, et les "oreilles" de chacun des rubans formant une pile peuvent être dirigées selon des angles différents par rapport aux axes longitudinaux des divers rubans.
Quand une pile de rubans de ce type est formée, les "oreilles" des différents rubans coopèrent pour constituer une sorte d'éventail au voisinage de chaque extrémité de la pile, de sorte qu'on obtient un contact magnétique plus intime entre le trajet de retour ma- ' gnétique à faible réluctance et chacune des couches de rubans formant cette pile. Après que les rubans 18 ont été adaptés sur la base ou le support B et fixés comme décrit la base composite et le jeu de rubans ainsi obtenus subissent un recuit suivant les techniques habituelles.
Après ce stade de recuit, un enroulement 19 est adap- té autour de l'ensemble composite formé par les rubans et la base dans une direction, transversale à la direction longidutinale du ou des rubans 18, cet enroulement 19 étant sup- porté comme montré par les bossages 16 et 17. Dans la prati- que réelle, les arêtes inférieures de la partie 15 de la bast
B et les arêtes supérieures des bossages 16 et 17 peuvent être arrondies comme montré par exemple en 20, afin que ni les bossages 16 et 17, ni la partie 15. de la base ne rompent l'isolation de 1* enroulement 19 en créant un court-circuit entre l'enroulement et la base.
En plus de cette courbure 20, ou au lieu de celle-ci, on peut munir les bossages 16 et 17 et d'autres parties appropriées de la base B, avant le bobinage, d'un mince revêtement en matière isolante disposé sur toutesles arêtes vives pour empêcher ces courts-circuits.
Si une isolation est utilisée sur les bossages 16 et 17, cette isolation peut se présenter sous différentes formes, par exemple sous la forme d'une application de Mylar d'une épaisseur de 0,012 millimètres prévue sur la totalité des
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bossages, ou sous la forme d'un enduit de laque ou de vernis prévu simplement sur les arêtes vives, etc.. Lors du bobinage de l'enroulement 19 autour des bossages 16 et 17, la base et les rubans sont maintenus de préférence sous tension par les extrémités allongées opposées, de manière à empêcher toute flexion, tout gauchissement, etc.. du dispositif pendant le bobinage, et l'ensemble de ce dispositif est alors entraîné de préférence en rotation pendant que le fil formant l'enroule- ment 19 est appliqué autour des bossages 16 et 17.
Une fois le bobinage terminé, une carcasse ou un trajet de retour magnétique 20, 21 (voir la fig.3) est ajouté au noyau afin- de former un trajet magnétique fermé. Comme montré sur la fig. 3A, le trajet de retour 21 peut être cons- titué par' un. noyau en forme de C ou d'U dont les branches sont en contact intime avec les parties terminales du ou des ru- bans 18. Le trajet de retour 21 peut être en ferrite, c'est- à-dire en oxyde magnétique fritte, ou bien il peut être cons- titué par n'importe quel autre type de matière magnétique et (ou) présenter des dimensions physiques telles qu'il ait une réluctance nettement inférieure à celle de la matière magnétique active 18.
Le trajet de retour magnétique 21 peut être monté de façon à demeurer en contact intime avec la par- tie magnétique active 18 de toute manière appropriée. On a représenté un mode de fixation sur la fig. SA, dans laquelle des plaquettes 22 et 28 en métal amagnétique ou en matière isolante sont appliqués sur les faces opposées de l'ensemble composite comprenant la base,le ruban et le trajet de retour et cet ensemble complet est maintenu en position d'assemblage par des pinces de serrage 24 et 25 prenant appui sur les faces opposées de ces-plaquettes amagnétiques 22 et 23. D'autres organes de serrage, de même que d'autres processus permettant de maintenir le dispositif magnétique composite à l'état assemblé se présenteront aisément aux techniciens.
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On a supposé dans la description qui précède de l'agencement représenté sur la fig. 3A que le trajet de retour 21 peut être en contact intime avec la matière magnétique active 18. On a toutefois constaté' qu'un grand nombre de matériaux utilisés pour former la partie magnétique active du dispositif composite peuvent être sensibles à une manipulation, et que des pressions ou contraintes notables, par exemple, peuvent agir de façondéfavorable sur les propriétés magnétiques désirées de la matière. Dans ces conditions, il est désirable que le noyau composite suivant l'invention soit équipé d'éléments de "commande de la pression = c'est-à-dire d'éléments réduisant ou supprimant la pression ou les contraintes agissant sur la=partie active du noyau.
On a montrédeux jeux, d' éléments utilisables sur les figs. 3B et 3C, qui indiquent l'application de ces éléments à un noyau sensiblement analogue à celui représenté sur la fig. SA. On. compren- dra toutefois que ce concept de "commande de la pression" et l'agencement décrit peuvent s'appliquer à d'autres dispositifs magnétiques ou à toute autre variante de l'invention étudiée ici, même si les modifications de détail y sont apportées.
Dans le cas particulier représenté sur la fige 3B, on suppose que le trajet de retour 21 a une longueur notable par rapport à la longueur de la matière active 18. Dans ces conditions, on dispose une paire de cales de support 8 entre le trajet de retour 21 et la base 3 (ou le socle 23 dans le cas où cette base 3 n'est pas utilisée),,au voisinage des extrémités longitudinales opposées du ruban ou feuillard 18. Les cales 8 servent à supporter le trajet de retour 21, en réduisant ainsi la pression et les contraintes directes auxquelles le ruban ou feuillard 18 est soumis.
L'utilisation de cales d'écartement 8 ménage normalement des entrefers entre le ruban ou feuillard 18 et le trajet de retour 21 mais,dans la pratique, et à condition que les dimensions de ces cales d'écar-
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tement ou d'épaisseur 8 soient proprement choisies, la réluctance de ces entrefers est faible par rapport à la réluctance de la matière active 18 formant le noyau composite et le fonctionnement d'ensemble du dispositif n'est que très peu ou pas du tout modifié.
Il arrive parfois que la longueur désirée ou admissible du trajet de retour 21 soit seulement égale ou inférieure à la longueur totale du ruban ou feuillard (matière active) 18. Dans ces conditions, et quand une commande de la pression est importante en vue d'obtenir un fonctionnement correct du noyau composite, la largeur du trajet de retour 21 est supérieure à la largeur de la matière magnétique active 18. On a montré une vue d'extrémité d'un agencement de ce type sur la fig. 3C, et on remarquera ici encore que la commande de pression peut être assurée par des cales d'épaisseur 9 disposées sur les cotés de la matière active 18 plutôt qu'au voisinage de ses extrémités, comme cela était le cas avec le mode de réalisation qui forme la fig. 3B.
La base B représentée sur la fige 2, par exemple, peut être modifiée afin de fournir une meilleure protection des rubans pendant le bobinage de l'enroulement ou pendant d'autres manipulations, et une variante de réalisation de ce type est représentée sur les figs. 4A à4E. Si l'on se reporte tout d'abord à la fig. 4A, on voit qu'une ébauche peut être formée à partir'de métal amagnétique, par exemple à partir d'acier inoxydable approprié, cette ébauche comprenant de préférence deux parties allongées 26 et 27 respectivement disposées à angle droit l'une par rapport à l'autre.. L'ébauche représentée sur la fig. 4A peut être pliée suivant les lignes 28 et 29, ces plis correspondant à un coudage à angle droit, en vue d'obtenir une base ou un support pour le ou les rubans magnétiques comme montré sur les fige. 4B et 4C.
On voit par exemple à l'examen de la fig. 4B que
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l'ébauche peut être repliée à angle droit selon la ligne de pliage 28, et qu'elle peut n'être repliée que partiellement suivant la ligne 29. Un empilage de rubans 30 peut alors être disposé comme montré sur la base 26, 'ces rubans étant, comme indiqué précédemment, isolés les uns des autres.
Le pliage suivant la ligne 29 est ensuite amené à un coudage à 90 comme montré sur la fig. 4C, et un fil conducteur 31 peut être bobiné sur 1?ensemble composite, comme montré sur la fig. 4C et comme décrit en regard de la fig. 2, afin d'obtenir l'enroulement désiré entourant la base. On remarquera en passant que les différents modes de réalisation de l'invention utilisent un enroulement bobiné autour du ruban dans une direction transversale à l'axe longitudinal de ce ou de ces rubans.
Toutefois,, la direction de bobinage est, d'une façon générale, toujours transversale à la direction du champ magnétique désiré; par suite, si la direction du champ s'étend transversalement au ruban au lieu d'être dirigé suivant son axe longitudinal, les enroulements utilisés doivent être perpendiculaires à la direction des enroulements représentés ici.
Comme on le comprendra à l'examen de la fige 4C, le bobinage d'un conducteur 31 autour de la base et des rubans représentés peut poser certains problèmes . L'un de ceux-ci réside dans le fait que l'isolation du conducteur 31 peut être rompue éventuellement par un angle vif de la base, par exemple par l'arête 32. On peut remédier à cet inconvénient en appliquant sur les arêtes (comme l'arête 32) un revêtement de matière isolante, comme décrit précédemment, en utilisant une isolation épaisse pour l'enroulement 32 ( ce qui peut être irréalisable si l'on désire obtenir des enroulements de très petites dimensions) ou en incurvant ou en arrondissant les extrémités de la base aux points 33 et 34 comme montré sur la f ig. 4D.
Une autre difficu qui peut se présenter lors du
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Bobinage du conducteur 31 sur la base réside dans le fait que lorsque le conducteur est appliqué sous tension sur le bord libre de la base comme l'arête 32, cette arête libre 32 , de la base peut être refoulée éventuellement contre les rubans empilés 30.
Ce refoulement peut tendre à comprimer les rubans sur leur bord avant 35, et il peut en résulter également un arrachement par friction du revêtement isolant des divers rubans, de sorte qu'il se produit des courts-circuits entre rubans. On peut remédier à ce dernier inconvénient en adoptant un agencement tel que celui représenté sur la fig., 4E, dans lequel deux bases magnétiques 36 et 37 sont disposées l'une par rapport à l'autre de manière à former une disposition en "sandwich". Cette distribution fournit une résistance de parois accrue aux deux côtés de la base et supprime par suite tout endommagement des rubans par bobinage.
Il est naturellement nécessaire d'isoler les deux moitiés 36 et 37 de l'ensem- ble l'une par rapport à l'autre pour éviter la formation d'une bouclé en court-circuit. Cette isolation peut être appliquée par exemple sur les zones 38 et 89, et elle peut être formée une fois encore par un oxyde réfractaire appliqué sous la fana habituelle, ou bien elle peut être du type obtenu dans la pratique industrielle par "noircissement". On notera à cet égard que ce "noircissement" fournit sur l'acier inoxydable un revêtement qui sert d'isolateur satisfaisant et qui assure une isolation entre les deux éléments de cet ensemble composite. Le "noircissement" peut être utilisé également pour assurer l'isolation des rubans par rapport à la base, et même des rubans l'un. par rapport à l'autre.
Les différents agencements de rubans et de bases représentés sur les fige, 4A à 4E sont complétés comme indiqué précédemment par l'adjonction d'un trajet de retour magnétique tel que le trajet 21 représenté sur la fig. 3, de sorte qù'on obtient un trajet magnétique fermé.
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On remarquera ici que les modes de réalisation représentés sur lee figs. 2 à 4, de même que ceux devant être décrits ci-après, concernent la mise en place de rubans sur une base et le recuit simultané des rubans et de la base avant le bobinage. Cette particularité a été mentionnée précédemment.
A cause de la configuration des différentes bases décrites, et par suite de ce recuit simultané des rubans et de la base aprè@ montage des rubans sur cette base, la manipulation des rubans est réduite à un minimum,et en fait ceux-ci n'ont pas besoin d'être manipulés du tout pendant le bobinage ou l'assemblage ultérieur.
La forme de base représentée sur les figs. 4A à 4E peut être légèrement modifiée,comme montré sur la fig. 5, afin d'assurer, une meilleure protection de l'enroulement et pour permettre un bobinage plus rapide sur le noyau. On remarquera à l'examen de la fig. 5 que la partie allongée 27 de la base peut présenter des joues verticales 40 et 41 sur ses côtés opposés. Ces joues 40 et 41 empêchent le conducteur d'échapper au bord de cette partie 27 de la base Et de venir exercer une pression sur les rubans 30.
L'adjonction de ces joues 40 et 41 non seulement favorise la protection des rubans, mais permet également un bobinage beaucoup plus rapide de l'enroulement sur la base étant donné que l'opération, est moins délicate sur les cotés, de l'enroulement.
On a indiqué dans les modes de réalisation qui précèdent que les différents rubans 30 étaient "empilés" sur la partie 26 de la base. Un processus plus favorable pour la mise en place réelle de ces rubans sur la base est représenté toutefois sur la fig. 6, celle-ci montrant un mode opératoire correspondant à une plus grande facilité de fabrication et donnant de meilleurs résultats d'ensemble. Dans la pratique réelle, un trongon de ruban magnétique 42n un matériau tel que le "Permalloy Moly 4-79 " est enroulé autour d'un support
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43 comme montré.
Le ruban 42 est ici encore muni initialement d'un revêtement en matière isolante, de sorte que des spires successives de ce ruban autour du support 43 sont isolées l'un, par rapport à l'autre et par rapport à ce support. Le support 43 peut être fabriqué à partir d'une matière appropriée telle que la stéatite, ou à partir d'un métal amagnétique convena- ble comme l'acier inoxydable. Le ruban 42 bobiné autour du support 43 constitue ainsi une bobine dont un côté est recti- ligne. Une base 26, 27 du type décrit précédemment est ensuite adaptée autour du ruban, la partie 26 étant disposée entre le ruban 42 et le support 43, et la partie 27 au-dessus du ruban 42 comme montré.
L'ensemble composite représenté sur la fig. 6 peut ensuite subir un recuit et une trempe de la manière usuelle,et une fois ce recuit terminé le ruban en excès peut être découpé selon les lignes 44 et 45, afin de laisser un. noyau composite formé par une base et un ruban ayant @ l'aspect habituel décrit précédemment.
Cet ensemble composite est complété de nouveau, comme indiqué précédemment, par l'ad- jonction d'un trajet de retour magnétique tel que le trajet 21, Quand l'agencement représenté sur la fig. 6 est utilisé, on obtient des rubans à extrémité aplatie qui sont disposés au voisinage immédiat de la base 26, 27, ce qui permet aux ru- bans d'être incorporés à un dispositif composite qui favorise leur rectangularité magnétique après recuit quand on désire obtenir une courbe d'hystérésis rectangulaire.
Le dispositif, objet de l'invention, dans lequel un volume relativement faible de matière magnétique active est combiné à un ou plusieurs trajets de retour magnétiques à faible réluctance peut également prendre la forme représentée sur la fig.7. Dans ce mode de réalisation particulier de l'in- vention, le ruban ou feuillard magnétique 46 est placé entre deux trajets de retour magnétiques 47 et 48, qui peuvent être formés comme précédemment par des éléments en ferrite de di-
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mensions appropriées, ou par toute autre matière magnétique présentant une faible réluctance par rapport à celle du ruban 46.
Des enroulements peuvent être adaptés en différentes posi tiens sur le noyau ainsi formé, par exemple aux points 49, 50, 51 et 52 sur les trajets de retour 47 et 48, ou autour du feuillard ou ruban lui-même, comme indiqué en 53. Ici encore, les dimensions et les propriétés magnétiques des trajets de retour 47 et 48 sont choisies de façon telle que, lorsque la partie magnétique active 46 est à saturation, la densité du flux dans le trajet de retour 47, 48 ne représente qu'une faible fraction de la densité du flux de saturation de ces trajets de retour.
Grâce à l'agencement représenté sur la fig. 7, il en résulte une fois de plus cet avantage que les enroulements peuvent être bobinés avant assemblage du noyau complet,, qu'on peut obtenir aisément un faible volume de matière active dans le noyau et, en outre que le métal actif relativement fragile 46 est maintenu en place entre les pièces 47 et 48 du noyau, qui fournissent à leur tour une protection mécanique considérable. On remarquera également que, quand les enroulements sont. adaptés sur le noyau composite aux points 49, 50, 51 et 52, ces enroulements ont des dimensions relativement importantes et sont d'un bobinage aisé.
Dans la mise en pratique de l'invention, des'bobinages tels que 49 et 50 ët (ou) tels que 51 et 52 sont montés en série ou en parallèle, afin de fournir des composantes de flux favorables dans la couche de métal actif 46. Bien que l'on ait indiqué que la couche 46 était formée par un ruban ou feuillard magnétique, on soulignera que la couche 46 du mode de réalisation qui forme la fig. 7, de même que des autres modes de réalisation qui seront décrits plus 'loin, peut en fait être constituée soit par une lame auto-porteuse en matière magnétique, soit par une ou plusieurs épaisseurs ou couches de cette matière magnétique supportée par une matière amagnétique.
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Comme on l'a indiqué au paragraphe précédent, il est possible, lors de l'utilisation de plusieurs noyaux composites suivant l'invention, d'adapter des enroulements -autour du trajet de retour magnétique .du noyau et (ou}) autour de la partie magnétique "active" :de ce circuit Un certain développement de ce concept est toutefois désirable, et on remarquera qu'outre les considérations d'espace, la position réelle des enroulements sur un noyau magnétique composite est-fonction à la fois du type de signal que les divers enroulements doi- vent transmettre et de la vitesse de travail désirée du noyau considéré dans son ensemble.
Par exemple, un enroulement destiné à fournir une polarisation doit normalement transmettre uniquement un' courant continue et la position de cet enroulement de polarisation n'est donc absolument pas critique. Quand on doit obtenir une vitesse de travail élevée pour l'ensemble du dispositif,la position des enroulements devient toutefois importante. Pour obtenir cette vitesse de travail élevée, il est désirable que (pour des raisons de "temps d'accroissement") l'inductance à l'air présentée par le noyau soit aussi faible que possible. Par suite,d ans ces conditions de travail, il est préférable que l'enroulement soit adapté autour de la matière magnétique active, en réalisant un ensemble aussi compact que possible.
Par ailleurs, s'il est désirable d'obtenir pour l'ensemble une faible vitesse de travail, un tel mode de travail exige normalement un nombre relativement grand de spires sur l'enroulement. En conséquence, l'enroulement lui-même occupe habituellement une surface effective relativement grande. Par suite, pour obtenir les conditions de travail désirées à faible vitesse, l'inductance à l'air de l'enroulement peut être telle que l'on n'obtienne qu'une très faible différence si l'enroulement est adapté autour de la partie du noyau formant le trajet de retour (qui est d'un / bobinage aisé) plutôt qu'autour de la partie active du circuit.
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Ici encore, on doit procéder avec soin quand il est désirable d'adapter un ou plusieurs enroulements sur le trajet de retour des circuits magnétiques composites suivant l'invention. Il est évident que l'adaptation d'enroulements sur ce trajet de retour du circuit forme des p8les libres sur les faces polaires du trajet de retour et, bien que cela puisse être souvent sans importance, la formation de ces pôles libres peut, dans d'autres cas, être très gênante.
Ainsi, si l'on suppose que la matière active est formée par une bande allongée en matière magnétique et que le trajet de retour a d'une façon générale une forme de C ou d'U, cet agencement étant typique pour le noyau composite étudié précédemment, et si l'on suppose par ailleurs que la matière active est trop longue pour le trajet de retour, de sorte qu'en fait on obtient un "surplomb" de matière active au voisinage d'une ou des deux faces polaires du trajet de retour la totalité de l'élément "actif" ne se sature pas simultanément, dans ces conditions, si les enroulements sont bobinés sur la partie du circuit formant le trajet de retour.
Dans la pratique, l'élément actif disposé entre les faces polaires se sature avant la ou les parties en surplomb ou en porte- à-faux au-delà de ces faces polaires (et en fait il se sature avant une partie de la matière active qui se trouve directement sous les faces polaires). Cette caractéristique de saturation non simultanée a pour effet d'engendrer une fuite accrue entre les faces polaires du trajet de retour. Cet effet est dû à son tour à la perméabilité plus grande des parties de la matière active qui se saturent en dernier, de sorte que la perméabilité effective du trajet de retour est augmentée jusqu'à ce que la totalité de la matière active soit saturée.
Ainsi, si l'on désire obtenir une courbe d'hystérésis sensiblement rectangulaire avec un noyau magnétique composite , la rectangularité magnétique du système peut être
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affectée de façon défavorable simplement parce que la partie "active" du système est trop longue pour le trajet de retour (les enroulements étant bobinés sur le trajet de retour plutôt que sur la partie active du circuit).Ainsi, on doit déterminer avec soin la position réelle des enroulements afin de fournir avec certitude les différents avantages qui découlent normalement d'agencements suivant l'invention.
Le mode de réalisation de l'invention représenté sur la fige 7 utilise des trajets de retour 47 et 48 en ferrite ayant une forme de C ou d'U. Cet agencement peut être développé (comme montre-sur la fig. 8) pour former en fait plusieurs noyaux et, dans ce cas; les trajets de retour peuvent avoir une forme d'il ou une forme de peigne. Ceci a été représenté sur la fig. 8 par des noyaux, en forme d'E portant des enrou- lements et par des indications en traits mixtes partant d'une extrémité de ces noyaux en forme d'E et constituant d'autres éléments.
Quand on utilise des noyaux en forme d' E (comme montré par exemple sur la fig.8) c.es noyaux sont bobinés de la façon indiquée pour fournir un amplificateur magnétique à autosaturation à ondes totales. Pour obtenir ce type d'amplificateu, les enroulements 54, 55, 56 et 57 sont bobinés sur les trajets de retour en ferrite comme représenté, et ils sont reliés les uns aux autres et aux bornes 58 et 59, par exemple,, ces bornes pouvant être elles-mêmes connectées à un circuit de commande.
D'autres enroulements 60 et 61 peuvent être booinés sur les trajets de retour en ferrite et reliés l'un à l'autre et à des bornes 62 et 63 qui peuvent être connectées à leur tour à un circuit de' polarisation. D'autres enroulements encore 64 et 65 peuvent être bobinés autour de la matière magnétique active elle-même, et ces enroulements peuvent être montés comme montra entre une.charge ou un circuit d'utilisation 66 et une source d'alimentation 67.
Le fonctionnement réel de l'amplificateur
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magnétique à auto-saturation.à ondes totales représenté est connu dans cette technique, mais on remarquera que, par suite de l'utilisation de l'agencement suivant l'invention, on ob- tient un ensemble magnétique fermé qui permet néanmoins un bobinage beaucoup plus aisé des différents enroulements que cela n'a été le cas jusqu'à présent. Bien qu'on ait représenté ici un agencement ou dispositif composite (fig.G) comportant deux trajets de retour en ferrite C8 et C9, on remarquera que l'un ou l'autre de ces trajets 68 et C9 peut être supprimé, de sorte qu' on obtient un dispositif analogue à celui représenté sur la fig. 3.
Cn a représenta sur la fig. 9 un autre agencement poscible permettant de groupsr plusieurs noyaux en un seul ensem- ble composite, et cc mode de réalisation particulier de l'invention utilise doux trajets do retour allongés opposés 70 et 71 ayant en section droits une forme d3 C ou d'U. Un certain nombre de lames en matière magnétique salive telles que 72, 73 et 74 peuvent être montées à un certain écartement l'une de l'autre entre les branches allongées opposées des trajets de retour 70 et 71.
Chacune des portions magnétiques actives 72 à 74, etc. peut être constituée par une matière magnétique auto-porteuse, ou bien elle peut être conjuguée à un support auxiliaire formé par une matière amagnétique montée de manière à soutenir. la précédente, chacun de ces éléments- magnétiques actifs séparés pouvant porter un ou plusieurs enroulements indé pendants,de sorte que le dispositif considéré dans son ensemble forme effectivement plusieurs noyaux magnétiques. On remarquera en outre que, dans les modes de réalisation déjà décrite ainsi que dans ceux qui seront décrits plus loin, les éléments magnétiques actifs des différents circuits composites se présentent généralement sous la forme de rectangles allongés.
On peut toutefois modifier les caractéristiques de saturation particulières en faisant varier la forme réelle de la partie
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magnétique active. Ainsi,. si l'on se reporte à la fig. 9, on remarquera que l'élément magnétique 72 est conformé de façon telle qu'il présente une zone étranglée relativement étroite.
L'élément saturable 72 ainsi conformé peut être utilisé dans l'un quelconque des dispositifs composites suivant l'invention, et d'autres formes peuvent en fait être utilisées quand il est désirable de faire varier les cara- téristiques de saturation du noyau ou d'une partie de celui- ci. On remarquera par ailleurs que l'un quelconque des trajets de retour magnétiques 70, 71 peut être supprimé afin d'obtenir un'dispositif comportant un trajet de retour allongé unique en forme de C ou d'U et présentant plusieurs éléments actifs écartés l'on do l'autre et formant pont entre les branches do ce trajet de retour.
On peut développer de nouveau l'agencement représenté sur la fig. 9 d3 la manière indiquée sur la 'fige 10, chacun . des trajets de retour 70, 71 ou l'un d'entre. eux ayant alors une forme d'E ou une forme de peigne en section droite. On a représenté un agencement de co type sur la fig.10, comme montré en 76, et plusieurs lames magnétiques actives 77; 78, 79, etc.; sont ici encore en contact intime avec les branches du trajet de retour et demeurent écartées l'une de l'autre.
Les différents éléments magnétiques actifs 77, 78, 79 peuvent avoircomme montré, une longueur suffisante pour former pont au-dessus des différents intervalles, -ou bien chacun de ces éléments 77, 78, 79 peut être constitué en fait par plusieurs pièces de faible longueur formant pont au-dessus de l'un des intervalles délimités par la forme de peigne du trajet de retour 76. Avec cet agencement, le nombre des noyaux que peut présenter le dispositif est encore accru. On remarquera ici encore que,bien que l'on ait représenté. un seul trajet de retour 76 sur la fig.10, un autre trajet de retour peut être adapté sur la partie supérieure du dispositif,d'une façon
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directement analogue à ce qui est le cas pour les trajets de retour en opposition 70 et 71 que montre la fig.9.
On a indiqué précédemment que les différents éléments magnétiques actifs pouvaient être constitués par des matières magnétiques auto-porteuses, ou bien pouvaient recevoir une résistance mécanique auxiliaire d'une matière isolante qui leur est immédiatement voisine. Quand il est désirable de disposer d'un seul trajet de retour, cette matière isolante peut en fait se présenter comme montré sur les figs. 2 à 6. Un développement de cet agencement fondamental est représenté toutefois sur la fig. 11, dans laquelle deux c.ouches ou épaisseurs 80 et 81 de rubans ou de feuillards magnétiques sont disposées sur les côtés opposés d'une mince plaquette 82 en matière isolante.
Les trajets de retour 83 et 84 à faible réluctance sont disposés comme précédemment,et un ou plusieurs enroulements 85 peuvent être bobinés autour de la partie magnétique active du dispositif composite, ou bien autour des trajets de retour, comme indiqué précédemment. En utilisant l'agencement représenté sur la fig. 11, les lames en feuillard 80 et 81, qui sont en elles-mêmes très fragiles, reçoivent une résistance mécanique considérable qui est fournie par l'élément isolant 82. Par ailleurs, l'utilisation de deux lames 80 et 81 en feuillard double presque le coefficient d'encombrement pour les enroulements bobinés de la manière représentée, étant donné qu'une épaisseur d'isolation donnée supporte deux lames de feuillard au lieu d'une.
Le ou les enroulements 85 peuvent une fois encore être bobinés sur le' sous-ensemble constitué par le feuillard et l'isolateur avant que celui-ci ne soit monté entre les noyaux en ferrite 83 et 84, ce qui apporte ainsi une solution au problème du bobinage des noyaux toriques. On remarquera en passant que, dans le mode de réalisation représenté sur la fig. 11, de même que dans chacun des autres modes de réalisation déjà décrits et
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dans ceux qui seront décrits plus loin, les représentations du ruban ou du feuillard, de même que celles correspondant aux différents isolateurs ou aux différentes bases ou support ont reçu des dimensions fortement exagérées pour plus de clarté. En fait, les feuillards 80 et 81 que montre la fig.
11 peuvent, par exemple, comme les autres feuillards ou ruban que montrent les autres figures, avoir une épaisseur voisine ou inférieure à un centième de millimètre. Cette très faible épaisseur du ruban oà feuillard utilisé dans la pratique . souligne l'avantage considérable qui peut être atteint en utilisant les différents modes de réalisation suivant l'invention, qui fournissent une résistance mécanique additionnelle à ces feuillards ou rubans.
On a représenté sur les figs. 12 à 14 d'autres modes de réalisation de l'invention utilisant des feuillards ou rubans magnétiques très minces en combinaison avec des trajets de retour à faible réluctance et avec des éléments de support isolants, et ces dispositifs sont agencés de façon telle que plusieurs enroulements puissent y être adaptés en différents points. Si l'on se reporte à la fig.12 par exemple, un isolateur central 86 porte deux feuillards ou rubans magnétiques 87 et 88 disposés sur l'une de ses faces de même que deux autres feuillards ou rubans magnétiques 89 et 90 disposés sur son autre face. Les éléments magnétiques 87 et 88 sont à leur tour écartés l'un de l'autre sur une partie de leur longueur et sont maintenus par un isolateur 91, un isolateur analogue 92 étant interposé entre une partie des rubans 89 et 90.
Les trajets de retour magnétiques 93 et 94 à faible réluctance occupent les positions indiquées, et ils ont été décrits précédemment. L'isolateur central 86 présente des logements 95 et 96 et, par suite de cet agencement, des enroulements tels que 97, 98 et 99 peuvent être bobinés en différents points sur le noyau composite. Ainsi,
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l'enroulement 97 entoure les feuillards 87 et 88, l'en@@@ ment 98 entoure les feuillards 89 et 90 et l'enroulement 99 entoure tous les feuillards 87 à 90. En ce qui concerne chacun des enroulements 97 et 98, la partie magnétique active c ompren en fait deux épaisseurs de feuillard, tandis que, dans le cas de l'enroulement 99, la partie magnétique active comprend en fait quatre épaisseurs de feuillard.
Ici encore,les di- mensions des différents feuillards ou rubans 87 à 90, de même que celles des isolateurs 86,91 et 92, ont été fortement exagérées pour plus de clarté. On remarquera que, étant donné qu'une seule des couches isolantes, par exemple 86, doit être suffisamment épaisse pour fournir la résistance mécanique désirée, le coefficient d'encombrement peut être fortement amélioré en donnant aux lames isolantes 91 et 92 une épais- seur nettement inférieure à celle de la lame isolante 86.
L'un des trajets de retour à faible réluctance peut être supprimé si désiré, de sorte qu'on peut obtenir un dispositif tel que celui représenté sur la fig.13. Dans le mode de réalisation, particulier représenté sur cette fig.13, il est prévu trois épaisseurs de feuillard ou de ruban magnétique 100, 101 et 102, ces épaisseurs de ruban magnéti- que étant maintenues écartées l'une de l'autre par des iso- lateurs 103 et 104. La partie magnétique active du circuit ainsi formé est ici encore supportée entre un isolateur allon, gé 105 et le trajet de retour magnétique 106 à faible relue - tancer et un enroulement 107 peut être bobiné autour du dis- positif comme montré.
On peut prévoir ici encore des logements (analogues aux logements 9596 que montre la fig.12) sur une ou plusieurs des parties isolantes 103,104, 105, de sorte que plusieurs enroulements peuvent être bobinés en des positions différentes du dispositif composite. Le raisonne- ment qui précède concernant la résistance mécanique requise pour les isolateurs 103,104 et 105, de même que celui qui
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concerne le coefficient d'encombrement devant être amélioré par un choix approprié des dimensions des isolateurs, s'appli-. que de la même manière au mode de réalisation représenté sur la fig.13.
La description qui précède n'est bien entendu donnée qu'à titre illustratif, et on a décrit simplement un petit nombre des configurations et d'agencements possibles selon lesquels un feuillard ou ruban magnétique relativement mince peut être combiné à des trajets de retour à faible réluctance et à des supports auxiliaires éventuels formés par des isolateurs, de manière à fournir un noyau fermé efficace et particulièrement désirable. D'autres agencements apparaîtront aisément aux techniciens spécialisés dans ce domaine, sans pour cela s'écarter du cadre de l'invention..
Ainsi, par exemple, alors qu'on a indiqué sur la fig.
12 des trajets de retour 93 et 94 dont les branches respectives sont dans le prolongement l'une de l'autre, une simple modification de l'agencement que montre cette fig.12 peut fournir le mode de réalisation représenté sur la fig.14, dans lequel ces trajets de retour 93 et 94 sont juxtaposés, de sorte que les branches des trajets de retour sont en réalité parallèles l'une à l'autre. Les deux trajets de retour 93 et 94 peuvent être séparés l'un de l'autre par des isolateurs de forme allongée 107 et 108 plutôt que par l'isolateur 86 comme montré sur la fig.12. Toutefois, pour le reste, les sous-ensembles individuels sont identiques à ceux représentés sur la fig. 12, et le dispositif composite supporte ici encore des enroulements 97, 98 et 99, exactement de la même manière que celle indiquée en regard de cette fig.12.
D'autres modifications encore à ces différents modes de réalisation de l'invention apparaîtront aux techniciens spécialisés dans ce domaine.
On remarquera en outre que les différents modes de
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réalisation de 1' invention. peuvent être utilisés dans un certain nombre de circuits et, par suite de leur configura- tion nouvelle, les noyaux magnétiques composites suivant l'invention peuvent être employée plus judicieusement et plus efficacement que les dispositifs de la technique antérieure.,
Ainsi, si l'invention doit être appliquée à un amplificateur on remarquera que cet amplificateur composite se prête lui- même aisément à plusieurs systèmes de polarisation simples.
Par exemple, et comme mentionné précédemment, le dispositif peut être polarisé de la même manière que celle utilisée dans les noyaux toriques, c'est-à-dire en utilisant un enroule- ment de polarisation excité par un courant continu, bobiné sur une partie du noyau 'composite. Cet enroulement de pola- risation' peut en fait entourer une partie du trajet de re- tour, sur lequel il peut être bobiné aisément. Dans la pra- tique, l'enroulement en courant continu peut être utilisé en le soumettant à un courant initial relativement important, afin d'engendrer par suite une densité de flux élevée dans le trajet de retour, la suppression du courant.de cet enrou- lement de polarisation laissant ensuite le trajet de retour à un point de rémanence agissant comme polarisation pour la matière active.
L'enroulement peut également être excité de façon continue ou sélective par un courant de polarisation, . suivant des techniques en soi bien. connues. Un autre système de polarisation pouvant être utilisa avec succès dans le cas des noyaux composites, objet de l'invention, peut être obtenu par l'utilisation d'un aimant permanent conjugué au noyau composite.
En montant cet aimant permanent au voisina- ge du noyau, le trajet de retour est amené initialement à un point correspondant à une densité de flux moyenne ou éle- vée, et si l'on enlève ensuite l'aimant permanent ou si on l'écarté' du noyau, le trajet de retour peut alors revenir à un point de rémanence qui agit ici encore comme polarisa-
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tion pour la matière magnétique active. On remarquera que ce point de rémanente peut être défini, et qu'il est fonction par exemple de la proximité de l'aimant permanent au cours de l'opération initiale. On peut utiliser encore un autre système de polarisation consistant à placer un aimant permanent de puissance donnée au voisinage immédiat ou à une distance désirée du noyau composite.
On laisse ensuite cet aimant permanent dans une position fixe par rapport au noyau, de manière à polariser celui-ci. On remarquera que plusieurs des systèmes de polarisation précités, et en particulier ceux ayant recours à l'établissement d'un point de rémanence pour assurer la polarisation,, n'exigent pas l'utilisation d'une source d'énergie pour les maintenir à un état de travail, et permettent de réaliser ainsi une économie en ce qui concerne la puissance d'entrée requise pour le système.
REVENDICATIONS.
1.- Dispositif magnétique composite, comprenant une base, une bande allongée formée par un ruban de matière magnétique et voisine de cette base, et un trajet de retour magnétique en contact intime avec des points écartés l'un de l'autre de cette bande, la réluctance de ce trajet de retour étant inférieure à celle du ruban.
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The present invention relates to magnetic devices, and more particularly relates to the arrangement of the active magnetic core materials and the magnetic return paths of the cores in the construction of magnetic devices such as magnetic amplifiers.
In the construction of magnetic devices such as magnetic amplifiers it is often desirable to provide a magnetic core of closed form. Heretofore this closed form was often obtained by the use of toric cores, but these present the disadvantage of being difficult to wind.
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The toroidal cores must also have, for use on existing coil machines, a central orifice or hole of a diameter which cannot be less than a determined minimum value. If magnetic tapes or strips of commercially available thickness and reasonable width are used for the production of a substantially toroidal core, the above limitation on the diameter of this "hole" in turn imposes a lower limit. to the total volume of tape or magnetic strip that is to be used, and this lower limit may in fact be too high for some low power applications.
Furthermore, when it is necessary to use magnetic strips or tapes for the manufacture of a closed magnetic core by winding these strips or tapes on the periphery of a spool or a support, the resulting configuration has this other drawback than the tape or strip is exposed to mechanical damage and, since normally used magnetic strips or tapes are very sensitive to such damage, very little stress exerted on this tape or strip can have a very large effect on the magnetic properties.
This use of magnetic tapes or foils for the manufacture of a closed magnetic core has yet other drawbacks. For example, when a core formed by a magnetic tape wound on a support or a non-magnetic coil is excited by passing current through a winding wound on this core, this current induces a flux not only in the magnetic tape, but also in the material forming the coil and in the air gaps formed in the vicinity of this coil and the tape.
This flow generated in the material forming the coil and in the air gaps tends to have a detrimental effect on the flow-current curve of the ribbon.
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magnetic itself and, consequently, it has the effect of increasing the inductance of the core considered as a whole, up to the state of sa.turation of the ribbon. This in turn tends to impose a lower limit on the value of inductance which can be achieved when using cores formed by winding tapes in the usual way.
Moreover, when magnetic tapes are used having the dimensions that are found on the market for the manufacture of magnetic cores; it is observed that these ribbons tend to wind up on themselves or to crease during annealing, this particularity not being present, on the contrary, during the implementation of the invention.
This invention overcomes the aforementioned difficulties. when it is desired to obtain a closed magnetic core and it is basically embodied in a magnetic device in several elements which, when it is not assembled can easily receive by winding windings in conducting wire, this assembly being able to be carried out easily in sight of obtaining a closed magnetic device. One of the main aims of the invention is therefore to make it possible to obtain a closed magnetic device or core of a new type.
Another object of the invention is to make it possible to obtain a closed magnetic core using separate core elements which can be assembled to form the core proper, which can receive one or more windings which are wound more easily than this was not possible with the closed cores of the prior art and using a relatively small portion of "active" material in conjunction with one or more return paths of the flow.
Yet another object of the invention lies in obtaining a closed magnetic device or core using magnetic tapes as an "active" part. We will notice
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in this regard that the term “ribbons” generally designates, in addition to ribbons of the usual type ,. elements of any physical configuration, but of extremely limited thickness, such as for example strip, sintered magnetic oxide / foil (ferrites), other "soft" magnetic materials and films obtained by evaporation or projection of magnetic matter.
Another object of the invention is to make it possible to obtain a magnetic core using a body of limited cross section such as a ribbon, forming the "active" part of the core, together with one or more return paths of the flux having a relatively low reluctance compared to the reluctance of this tape.
Still another object of the invention was to provide a magnetic core using magnetic tapes, this core being so arranged that the tapes are protected and are supported by other relatively massive parts of the core.
The invention is embodied in a device or magnetic core in several elements using magnetic strips or tapes, together with a relatively large return path for the flux, in intimate contact with these tapes. The materials and dimensions of the magnetic tapes and the return paths are chosen such that when a magnetizing force is applied to the composite core, the part of the core formed by the tape can be brought to saturation, while the density of the core. flux in the return path remains at a value which is considerably less than the saturation state.
Consequently, the return path only intervenes in the actual operation of the magnetic device using the composite core according to the invention to constitute a low reluctance return path.
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for the flux generated in the core floor formed by the tape or strip.
This part of the core formed by the tape or the strip has therefore been called the "active" part. In the embodiments of the invention described below, the tapes or strips are also preferably mounted on insulating assemblies or on non-magnetic metal bases, and the strip or the tape thus mounted is placed in intimate contact with the path of return of the core, so that this tape is effectively protected against any external force that might be exerted on the assembled core
The description which will follow, made with reference to the appended drawings given without limitation, will make it possible to better understand the invention.
Fig. 1 is a perspective view of a composite core of simplified construction using one or more magnetic tapes mounted on a magnetic return path of relatively large dimensions.
Fig. 2 is a perspective view of a non-magnetic base which can be used for the implementation of the invention in order to support a magnetic tape or strip, as well as one or more windings.
Fig. 3A is a side view of a composite magnetic device using a base of the type shown in fig 2, and figs. 3B and 3C show the possible variants of the arrangement shown in FIG. HER
Figs. 4A to 4E show another embodiment of a non-magnetic base which can be used for implementing the invention.
Fig. 5 is a perspective view of an amagnetic base of the type shown in FIGS. 4A to 4E, comprising additional protective walls surrounding a winding wound on this base.
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Fig. 6 is a perspective view of a base and of the magnetic tape which can be used for the implementation of the invention, this figure showing an assembly method of the device.
Fig. 7 is a cross-sectional view of a composite magnetic core using a magnetic tape which forms the "active" part of this device, together with several magnetic return paths in intimate contact with the tape and shows the possible arrangement of the various coils. - ments on a composite core of this type.
Fig. 8 is a cross-sectional view of another embodiment of the invention, and shows a development of the composite core shown in fig.7.
Fig. 9 is a perspective view of another embodiment of a composite core using magnetic tapes in combination with one or more return paths and showing a further development of the embodiment shown in FIG. 7.
Fig. 10 shows another composite core according to the invention.
Fig. 11 shows yet another variant of the invention in which spaced apart ribbons can be used to form the composite core under consideration.
Fig. 12 is a cross-sectional view of yet another embodiment of the invention, and shows an arrangement in which several magnetic tapes can be disposed relative to several magnetic return paths so as to allow the coil of several windings. - elements at different points of this composite core.
Fig. 13 shows yet another variant of the invention indicating the arrangement of the various magnetic tapes with respect to a single magnetic return path,
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Fig. 14 is a perspective view of a composite core according to the invention showing how the arrangement shown in FIG. 12 can be modified without affecting the operation of the device.
It will be noted on examination of FIG. 1, that, in this embodiment, of the invention, a composite magnetic core can be formed by a blade, a strip or a strip, in magnetic material 10, the ends 11 and 12 of which are fixed on a base 13. This base 13 is of a low loss magnetic material having a relatively low reluctance, and a winding 14 is wound on the tape or the blade 10.
Accordingly, when energy is applied to this winding 14, the blade or ribbon 10 forms the enduring or non-linear part of a magnetic amplifier or memory, while the base 13 serves not only as a. base or plinth for mounting the blade 10 and the winding 14, but also a magnetic return path for the flux generated in this blade 10. The materials forming the blade 10 and the base 13 and the dimensions used are chosen so that when the blade 10 reaches the state of saturation, the density of the flux in the base 13 only represents a small fraction of the density of the saturation flux of this base 13.
Because of the above configuration, it will be appreciated that a closed magnetic core is obtained, the windings of which can be wound before the actual assembly of the core, which eliminates the problems relating to the winding of a torus. In addition, a relatively small volume of active material can easily be used for the core, and this relatively small volume is supported in part by the relatively massive base 13, which thus constitutes a mechanical protection element for the tape 10.
The construction shown in fig. 1 can be developed using a base of larger dimensions,
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several blades 10 of the type shown being supported by a single base forming a magnetic return path. During the manufacture of the composite core shown in fig 1, the winding 14 can be wound directly onto the blade 10, after which the ends 11 and 12 of this blade 10 are fixed in intimate contact with the base 13 by welding with or without filler metal, or the like. It is also possible to manufacture the core shown in fig.l by using, to form the winding 14, a self-supporting winding, the blade 10 being able to be introduced through the winding and then fixed on the support 13 as described.
This self-supporting winding can be obtained for example by winding the winding 14 on a relatively strong element such as an aluminum strip, after which the winding receives a coating of varnish or similar material in order to make it self-supporting. The support of the coil can then be removed, for example by dissolution if it is aluminum, and the magnetic material 10 can then be introduced by sliding through the resulting self-supporting coil.
Other methods of manufacturing the composite device shown in FIG. 1 will easily appear to technicians specialized in this field,
As indicated above, the arrangement shown in FIG. 1 comprises a composite core using a relatively small volume of active material in combination with a magnetic return path of relatively large dimensions. However, the device examined in detail has several drawbacks. First, the tapes 10 can be damaged as a result of their handling during assembly. Further, the tapes 10 are in intimate contact with the winding 14, but only a relatively weak physical support is provided between them.
It is therefore preferable, in a large number of cases, to initially place
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the tapes on a non-magnetic base or support rather than on the magnetic base shown in fig. 1, and then winding the assembly by fitting the desired winding or windings to it, after which a magnetic return path can be mounted of relatively large dimensions in intimate contact with the tape integral with the base.
It has been shown in fig. 2 a possible embodiment of the non-magnetic base. This base B comprises a substantially planar part 15, having protective bosses 16 and 17 directed upwards, spaced from each other on the opposite sides of the base and integral with the latter. The base B can be in stainless steel for example, and an elongated strip 18 of magnetic material, for example of Permalloy Moly 4-79 ′ can then be adapted as shown between the protective bosses 16 and 17. Although we have shown here a single thickness of tape 18, it will be understood that, in actual practice, it is often preferable to provide a stack of tapes 18 placed one on top of the other between? the protective bosses 16 and 17.
Before stacking, the tape elements 18 are preferably provided with a coating of insulating material, for example refractory oxide, and the tapes are then stacked between the bosses 16 and 17 and are spot welded or fixed anyway. appropriate on the base or the support B, these tapes being constituted here by stretched or press-made flat elements.
Although the ribbons thus stacked normally take the form of substantially corresponding elongated strips of magnetic material, it will be appreciated that by suitably choosing and modifying the shapes of the various ribbons to be stacked, the effects of the air gaps can be minimized. between these stacked ribbons and the low reluctance return path which is to be applied to them as
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described later. Thus, each layer of tape may have an "ear" towards each of its ends, and the "ears" of each of the tapes forming a stack may be directed at different angles relative to the longitudinal axes of the various tapes.
When a stack of tapes of this type is formed, the "ears" of the different tapes cooperate to form a sort of fan in the vicinity of each end of the stack, so that a more intimate magnetic contact is obtained between the path of the tape. low reluctance magnetic return and each of the ribbon layers forming this stack. After the tapes 18 have been fitted to the base or the support B and fixed as described, the composite base and the set of tapes thus obtained are annealed according to the usual techniques.
After this annealing stage, a winding 19 is fitted around the composite assembly formed by the tapes and the base in a direction, transverse to the longidutinal direction of the tapes 18, this winding 19 being supported as shown. by bosses 16 and 17. In actual practice, the lower edges of part 15 of the bast
B and the upper edges of the bosses 16 and 17 may be rounded as shown for example at 20, so that neither the bosses 16 and 17 nor the part 15. of the base break the insulation of the winding 19 creating a short circuit between winding and base.
In addition to this curvature 20, or instead of it, the bosses 16 and 17 and other suitable parts of the base B can be provided, before winding, with a thin coating of insulating material arranged on all the edges. to prevent these short circuits.
If insulation is used on the bosses 16 and 17, this insulation can be in different forms, for example in the form of an application of Mylar with a thickness of 0.012 mm provided on all of the
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bosses, or in the form of a coating of lacquer or varnish provided simply on the sharp edges, etc. When winding the winding 19 around the bosses 16 and 17, the base and the tapes are preferably kept under tension by the opposite elongated ends, so as to prevent any bending, warping, etc. of the device during winding, and the whole of this device is then preferably driven in rotation while the wire forming the winding 19 is applied around the bosses 16 and 17.
After winding is complete, a carcass or magnetic return path 20, 21 (see Fig. 3) is added to the core to form a closed magnetic path. As shown in fig. 3A, the return path 21 may be a. C-shaped or U-shaped core whose branches are in intimate contact with the end parts of the ribbon (s) 18. The return path 21 can be made of ferrite, that is to say of sintered magnetic oxide, or it can be made of any other type of magnetic material and / or have physical dimensions such that it has a much lower reluctance than that of the active magnetic material 18.
The magnetic return path 21 may be mounted to remain in intimate contact with the active magnetic portion 18 in any suitable manner. A method of attachment has been shown in FIG. SA, in which plates 22 and 28 of non-magnetic metal or insulating material are applied to the opposite faces of the composite assembly comprising the base, the ribbon and the return path and this complete assembly is held in the assembled position by clamps 24 and 25 resting on the opposite faces of these non-magnetic pads 22 and 23. Other clamps, as well as other processes for maintaining the composite magnetic device in the assembled state will arise easily to technicians.
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It has been assumed in the foregoing description of the arrangement shown in FIG. 3A that the return path 21 can be in intimate contact with the active magnetic material 18. It has, however, been found that a large number of materials used to form the active magnetic part of the composite device can be sensitive to manipulation, and that significant pressures or stresses, for example, can adversely affect the desired magnetic properties of the material. Under these conditions, it is desirable that the composite core according to the invention be equipped with elements for "pressure control = that is to say elements reducing or eliminating the pressure or the stresses acting on the = part. active nucleus.
We have shown two sets of usable elements in figs. 3B and 3C, which indicate the application of these elements to a core substantially similar to that shown in FIG. HER. We. It will be understood, however, that this concept of "pressure control" and the arrangement described may be applicable to other magnetic devices or to any other variation of the invention discussed herein, although modifications of detail are made thereto. .
In the particular case shown in fig 3B, it is assumed that the return path 21 has a significant length relative to the length of the active material 18. Under these conditions, a pair of support wedges 8 is placed between the path of return 21 and the base 3 (or the base 23 in the case where this base 3 is not used), in the vicinity of the opposite longitudinal ends of the strip or strip 18. The wedges 8 serve to support the return path 21, thereby reducing the pressure and direct stresses to which the tape or strip 18 is subjected.
The use of spacers 8 normally provides air gaps between the strip or strip 18 and the return path 21 but, in practice, and provided that the dimensions of these spacers
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or thickness 8 are properly chosen, the reluctance of these air gaps is low compared to the reluctance of the active material 18 forming the composite core and the overall operation of the device is only very little or not at all modified .
It sometimes happens that the desired or allowable length of the return path 21 is only equal to or less than the total length of the tape or strip (active material) 18. Under these conditions, and when pressure control is important in view of To achieve correct operation of the composite core, the width of the return path 21 is greater than the width of the active magnetic material 18. An end view of such an arrangement has been shown in FIG. 3C, and it will be noted here again that the pressure control can be ensured by shims 9 arranged on the sides of the active material 18 rather than in the vicinity of its ends, as was the case with the embodiment which forms fig. 3B.
The base B shown in fig 2, for example, can be modified to provide better protection of the tapes during winding of the winding or during other manipulations, and an alternative embodiment of this type is shown in figs. . 4A to 4E. If we first refer to fig. 4A, it can be seen that a blank can be formed from non-magnetic metal, for example from suitable stainless steel, this blank preferably comprising two elongated portions 26 and 27 respectively arranged at right angles to each other. the other .. The blank shown in FIG. 4A can be folded along lines 28 and 29, these folds corresponding to a right angle bend, in order to obtain a base or a support for the magnetic tape (s) as shown in the figs. 4B and 4C.
We see for example on examination of FIG. 4B that
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the blank may be folded at a right angle along the fold line 28, and may be folded only partially along line 29. A stack of tapes 30 can then be arranged as shown on the base 26, these ribbons being, as indicated above, isolated from each other.
The bend along line 29 is then brought to a 90 bend as shown in fig. 4C, and a lead wire 31 may be wound onto the composite assembly, as shown in FIG. 4C and as described with reference to FIG. 2, in order to obtain the desired winding surrounding the base. It will be noted in passing that the various embodiments of the invention use a winding wound around the tape in a direction transverse to the longitudinal axis of this or these tapes.
However, the winding direction is, in general, always transverse to the direction of the desired magnetic field; therefore, if the direction of the field extends transversely to the tape instead of being directed along its longitudinal axis, the windings used must be perpendicular to the direction of the windings shown here.
As will be understood on examination of the figure 4C, the winding of a conductor 31 around the base and the tapes shown can pose certain problems. One of these resides in the fact that the insulation of the conductor 31 can be broken optionally by a sharp angle of the base, for example by the edge 32. This drawback can be remedied by applying on the edges ( such as ridge 32) a coating of insulating material, as previously described, using thick insulation for winding 32 (which may be impractical if it is desired to obtain very small windings) or by bending or curving. rounding the ends of the base at points 33 and 34 as shown in f ig. 4D.
Another difficulty that can arise during
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Winding of the conductor 31 on the base resides in the fact that when the conductor is applied under tension on the free edge of the base like the ridge 32, this free ridge 32 of the base can possibly be pushed back against the stacked ribbons 30.
This upsetting may tend to compress the ribbons on their leading edge 35, and it may also result in a frictional tear off of the insulating coating of the various ribbons, so that short circuits between ribbons occur. This latter drawback can be overcome by adopting an arrangement such as that shown in FIG., 4E, in which two magnetic bases 36 and 37 are arranged with respect to each other so as to form a "sandwich" arrangement. ". This distribution provides increased wall strength to both sides of the base and hence eliminates damage to the tapes by winding.
It is naturally necessary to insulate the two halves 36 and 37 of the assembly from each other to prevent the formation of a short-circuited loop. This insulation can be applied, for example, to areas 38 and 89, and it can be formed again by a refractory oxide applied under the usual fana, or it can be of the type obtained in industrial practice by "blackening". It will be noted in this regard that this "blackening" provides on the stainless steel a coating which serves as a satisfactory insulator and which provides insulation between the two elements of this composite assembly. The "blackening" can also be used to insulate the ribbons from the base, and even the ribbons one. compared to each other.
The various arrangements of ribbons and bases shown in figs, 4A to 4E are completed as indicated above by the addition of a magnetic return path such as path 21 shown in FIG. 3, so that a closed magnetic path is obtained.
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It will be noted here that the embodiments shown in figs. 2 to 4, as well as those to be described hereinafter, relate to the placement of tapes on a base and the simultaneous annealing of the tapes and the base before winding. This particularity was mentioned previously.
Because of the configuration of the different bases described, and as a result of this simultaneous annealing of the ribbons and the base after mounting the ribbons on this base, handling of the ribbons is reduced to a minimum, and in fact these are not do not need to be handled at all during winding or subsequent assembly.
The basic shape shown in figs. 4A to 4E can be changed slightly, as shown in fig. 5, in order to ensure better protection of the winding and to allow faster winding on the core. It will be noted on examination of FIG. 5 that the elongated portion 27 of the base may have vertical cheeks 40 and 41 on its opposite sides. These cheeks 40 and 41 prevent the driver from escaping the edge of this part 27 of the base and from exerting pressure on the tapes 30.
The addition of these cheeks 40 and 41 not only promotes the protection of the tapes, but also allows much faster winding of the winding on the base given that the operation is less delicate on the sides of the winding. .
It has been indicated in the preceding embodiments that the various ribbons 30 were "stacked" on the part 26 of the base. A more favorable process for the actual placement of these tapes on the base, however, is shown in fig. 6, this showing an operating mode corresponding to greater ease of manufacture and giving better overall results. In actual practice, a section of magnetic tape 42n of a material such as "Permalloy Moly 4-79" is wrapped around a backing.
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43 as shown.
The tape 42 is here again initially provided with a coating of insulating material, so that successive turns of this tape around the support 43 are insulated from each other and from this support. The support 43 can be made from a suitable material such as soapstone, or from a suitable non-magnetic metal such as stainless steel. The tape 42 wound around the support 43 thus constitutes a reel, one side of which is straight. A base 26, 27 of the type described above is then fitted around the tape, the part 26 being disposed between the tape 42 and the support 43, and the part 27 above the tape 42 as shown.
The composite assembly shown in FIG. 6 can then be annealed and quenched in the usual manner, and once this annealing is complete the excess tape can be cut along lines 44 and 45, to leave a. composite core formed by a base and a tape having the usual appearance described above.
This composite assembly is completed again, as indicated above, by the addition of a magnetic return path such as path 21. When the arrangement shown in FIG. 6 is used, tapes with flattened ends are obtained which are arranged in the immediate vicinity of the base 26, 27, which allows the tapes to be incorporated into a composite device which favors their magnetic rectangularity after annealing when it is desired to obtain a rectangular hysteresis curve.
The device, object of the invention, in which a relatively small volume of active magnetic material is combined with one or more low reluctance magnetic return paths can also take the form shown in fig.7. In this particular embodiment of the invention, the magnetic tape or strip 46 is placed between two magnetic return paths 47 and 48, which can be formed as before by ferrite elements of different sizes.
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or by any other magnetic material having a low reluctance compared to that of the tape 46.
Windings can be fitted in different positions on the core thus formed, for example at points 49, 50, 51 and 52 on the return paths 47 and 48, or around the strip or tape itself, as indicated at 53. Here again, the dimensions and the magnetic properties of the return paths 47 and 48 are chosen such that, when the active magnetic part 46 is at saturation, the density of the flux in the return path 47, 48 is only one small fraction of the saturation flux density of these return paths.
Thanks to the arrangement shown in FIG. 7, this once again results in this advantage that the windings can be wound before assembly of the complete core, that a small volume of active material can easily be obtained in the core and, moreover, that the relatively brittle active metal 46 is held in place between the core pieces 47 and 48, which in turn provide considerable mechanical protection. Note also that when the windings are. adapted on the composite core at points 49, 50, 51 and 52, these windings have relatively large dimensions and are easy to wind.
In the practice of the invention, coils such as 49 and 50 and (or) such as 51 and 52 are connected in series or in parallel, in order to provide favorable flow components in the active metal layer 46. Although it has been indicated that the layer 46 is formed by a magnetic tape or strip, it will be emphasized that the layer 46 of the embodiment which forms FIG. 7, as well as other embodiments which will be described later, may in fact consist either of a self-supporting blade made of magnetic material, or of one or more thicknesses or layers of this magnetic material supported by a non-magnetic material. .
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As indicated in the previous paragraph, it is possible, when using several composite cores according to the invention, to adapt the windings around the magnetic return path of the core and (or}) around it. the "active" magnetic part: of this circuit A certain development of this concept is however desirable, and it will be noted that in addition to the space considerations, the real position of the windings on a composite magnetic core is a function of the type signal that the various windings must transmit and the desired working speed of the core considered as a whole.
For example, a winding intended to provide a bias should normally only transmit DC current and the position of this bias winding is therefore not critical at all. When a high working speed is to be obtained for the entire device, however, the position of the windings becomes important. In order to achieve this high working speed, it is desirable that (for reasons of "rise time") the air inductance presented by the core be as low as possible. Consequently, in these working conditions, it is preferable that the winding be adapted around the active magnetic material, making the assembly as compact as possible.
Moreover, if it is desirable to obtain a low working speed for the whole, such a working mode normally requires a relatively large number of turns on the winding. Consequently, the winding itself usually occupies a relatively large effective area. Therefore, to obtain the desired working conditions at low speed, the air inductance of the winding can be such that only a very small difference is obtained if the winding is matched around the winding. part of the core forming the return path (which is easy to wind) rather than around the active part of the circuit.
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Here again, care must be taken when it is desirable to adapt one or more windings to the return path of the composite magnetic circuits according to the invention. It is evident that the adaptation of windings on this return path of the circuit forms free poles on the pole faces of the return path and, although this can often be unimportant, the formation of these free poles can, in some cases, be formed. 'other cases, be very troublesome.
Thus, if it is assumed that the active material is formed by an elongated strip of magnetic material and that the return path is generally C or U shaped, this arrangement being typical for the composite core studied. previously, and if it is also assumed that the active material is too long for the return path, so that in fact an "overhang" of active material is obtained in the vicinity of one or both polar faces of the path return, the whole of the "active" element does not saturate simultaneously, under these conditions, if the windings are wound on the part of the circuit forming the return path.
In practice, the active element arranged between the pole faces saturates before the part or parts overhanging or cantilever beyond these pole faces (and in fact it saturates before a part of the active material which is directly under the polar faces). This non-simultaneous saturation characteristic results in increased leakage between the pole faces of the return path. This effect is in turn due to the greater permeability of the parts of the active material which saturate last, so that the effective permeability of the return path is increased until all of the active material is saturated.
Thus, if it is desired to obtain a substantially rectangular hysteresis curve with a composite magnetic core, the magnetic squareness of the system can be
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adversely affected simply because the "active" part of the system is too long for the return path (the windings being wound on the return path rather than on the active part of the circuit). Thus, care must be taken to determine the actual position of the windings in order to provide with certainty the various advantages which normally result from arrangements according to the invention.
The embodiment of the invention shown in fig 7 uses return paths 47 and 48 made of ferrite having a C or U shape. This arrangement can be developed (as shown in Fig. 8) to in fact form several cores and, in this case; the return paths can be eye-shaped or comb-shaped. This has been shown in fig. 8 by cores, in the form of E carrying windings and by indications in phantom lines starting from one end of these cores in the form of E and constituting other elements.
When using E-shaped cores (as shown for example in Fig. 8) these cores are wound as shown to provide a self-saturating full wave magnetic amplifier. To achieve this type of amplifier the windings 54, 55, 56 and 57 are wound on the ferrite return paths as shown, and they are connected to each other and to terminals 58 and 59, for example, these terminals which may themselves be connected to a control circuit.
Other windings 60 and 61 can be booined onto the ferrite return paths and connected to each other and to terminals 62 and 63 which in turn can be connected to a bias circuit. Still other windings 64 and 65 can be wound around the active magnetic material itself, and these windings can be mounted as shown between a load or a user circuit 66 and a power source 67.
The actual operation of the amplifier
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The full-wave self-saturating magnet shown is known in this art, but it will be appreciated that, as a result of the use of the arrangement according to the invention, a closed magnetic assembly is obtained which nevertheless allows a much winding. easier for the different windings than has been the case hitherto. Although a composite arrangement or device has been shown here (fig.G) comprising two ferrite return paths C8 and C9, it will be noted that one or the other of these paths 68 and C9 can be omitted, so that a device similar to that shown in FIG. 3.
Cn represented in fig. Another possible arrangement allowing several cores to be grouped into a single composite assembly, and this particular embodiment of the invention utilizes gentle opposing elongated return paths 70 and 71 having in straight section a C or U shape. . A number of saliva magnetic blades such as 72, 73 and 74 can be mounted spaced apart between the opposing elongate legs of the return paths 70 and 71.
Each of the active magnetic portions 72 to 74, etc. may consist of a self-supporting magnetic material, or it may be combined with an auxiliary support formed by a non-magnetic material mounted so as to support. the previous one, each of these separate active magnetic elements being able to carry one or more independent windings, so that the device considered as a whole effectively forms several magnetic cores. It will also be noted that, in the embodiments already described as well as in those which will be described below, the active magnetic elements of the various composite circuits are generally in the form of elongated rectangles.
However, the particular saturation characteristics can be changed by varying the actual shape of the part.
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magnetic active. So,. if we refer to fig. 9, it will be noted that the magnetic element 72 is shaped such that it has a relatively narrow constricted zone.
The saturable element 72 thus shaped can be used in any of the composite devices according to the invention, and other forms can in fact be used when it is desirable to vary the saturation characteristics of the core or to vary the saturation characteristics of the core. 'part of it. It will also be noted that any of the magnetic return paths 70, 71 can be omitted in order to obtain a device comprising a single elongated return path in the form of a C or U and having several active elements spaced apart. one of the other and forming a bridge between the branches of this return path.
The arrangement shown in FIG. 9 d3 as shown in fig 10, each. return routes 70, 71 or one of them. them then having an E shape or a comb shape in cross section. There is shown an arrangement of co type in Fig.10, as shown at 76, and several active magnetic blades 77; 78, 79, etc .; are here again in intimate contact with the branches of the return path and remain separated from each other.
The different active magnetic elements 77, 78, 79 may have, as shown, a sufficient length to form a bridge over the different intervals, - or each of these elements 77, 78, 79 may in fact be constituted by several pieces of short length forming a bridge over one of the intervals delimited by the comb shape of the return path 76. With this arrangement, the number of cores which the device can have is further increased. We will notice here again that, although we have represented. only one return path 76 in fig. 10, another return path may be fitted on the upper part of the device, in a manner
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directly analogous to what is the case for the return paths in opposition 70 and 71 shown in fig.9.
It has been indicated previously that the various active magnetic elements could be constituted by self-supporting magnetic materials, or else could receive an auxiliary mechanical resistance from an insulating material which is immediately adjacent to them. When it is desirable to have a single return path, this insulating material may in fact be presented as shown in Figs. 2 to 6. A development of this basic arrangement is however shown in FIG. 11, wherein two layers or plies 80 and 81 of magnetic tapes or strips are disposed on opposite sides of a thin wafer 82 of insulating material.
The low reluctance return paths 83 and 84 are arranged as before, and one or more windings 85 may be wound around the active magnetic portion of the composite device, or else around the return paths, as previously indicated. Using the arrangement shown in FIG. 11, the strip strips 80 and 81, which are in themselves very fragile, receive a considerable mechanical resistance which is provided by the insulating element 82. Furthermore, the use of two strips 80 and 81 of almost double strip. the bulkiness coefficient for windings wound as shown, given that a given insulation thickness supports two strips of strip instead of one.
The winding (s) 85 can once again be wound onto the subassembly consisting of the strip and the insulator before the latter is mounted between the ferrite cores 83 and 84, thus providing a solution to the problem. winding of the toric cores. It will be noted in passing that, in the embodiment shown in FIG. 11, as well as in each of the other embodiments already described and
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in those which will be described later, the representations of the tape or of the strip, as well as those corresponding to the different insulators or to the different bases or support, have been given greatly exaggerated dimensions for greater clarity. In fact, the strips 80 and 81 shown in FIG.
11 may, for example, like the other strips or tape shown in the other figures, have a thickness close to or less than one hundredth of a millimeter. This very low thickness of the tape o strap used in practice. emphasizes the considerable advantage which can be achieved by using the various embodiments according to the invention, which provide additional mechanical strength to these strips or tapes.
There is shown in figs. 12 to 14 further embodiments of the invention using very thin magnetic foils or tapes in combination with low reluctance return paths and with insulating support members, and these devices are arranged such that several windings can be adapted to it at different points. If we refer to fig. 12 for example, a central insulator 86 carries two strips or magnetic tapes 87 and 88 arranged on one of its faces as well as two other strips or magnetic tapes 89 and 90 arranged on its other face. The magnetic elements 87 and 88 are in turn spaced from each other over part of their length and are held by an insulator 91, a similar insulator 92 being interposed between part of the tapes 89 and 90.
The low reluctance magnetic return paths 93 and 94 occupy the positions shown, and have been described previously. The central insulator 86 has housings 95 and 96 and, as a result of this arrangement, windings such as 97, 98 and 99 can be wound at different points on the composite core. So,
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winding 97 surrounds strips 87 and 88, winding 98 surrounds strips 89 and 90, and winding 99 surrounds all of strips 87-90. With respect to each of windings 97 and 98, active magnetic part comprises in fact two thicknesses of strip, while, in the case of winding 99, the active magnetic part in fact comprises four thicknesses of strip.
Here again, the dimensions of the various strips or tapes 87 to 90, as well as those of the insulators 86, 91 and 92, have been greatly exaggerated for the sake of clarity. It will be appreciated that, since only one of the insulating layers, for example 86, must be thick enough to provide the desired mechanical strength, the bulkiness coefficient can be greatly improved by giving the insulating strips 91 and 92 a thickness. significantly lower than that of the insulating blade 86.
One of the low reluctance return paths can be omitted if desired, so that a device like that shown in Fig. 13 can be obtained. In the particular embodiment shown in this FIG. 13, three thicknesses of strip or of magnetic tape 100, 101 and 102 are provided, these thicknesses of magnetic tape being kept apart from one another by means of insulators 103 and 104. The active magnetic part of the circuit thus formed is here again supported between an allon, ge insulator 105 and the low boost magnetic return path 106 and a winding 107 can be wound around the device. as shown.
Here again, housings (similar to housings 9596 shown in FIG. 12) can be provided on one or more of the insulating parts 103, 104, 105, so that several windings can be wound in different positions of the composite device. The foregoing reasoning concerning the mechanical resistance required for insulators 103, 104 and 105, as well as that which
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concerns the bulkiness coefficient to be improved by an appropriate choice of the dimensions of the insulators, apply. as in the same way to the embodiment shown in Fig.13.
The foregoing description is of course given for illustrative purposes only, and a few of the possible configurations and arrangements have been described in which a relatively thin magnetic strip or tape can be combined with low return paths. reluctance and to any auxiliary supports formed by insulators, so as to provide an efficient and particularly desirable closed core. Other arrangements will readily appear to technicians specialized in this field, without thereby departing from the scope of the invention.
Thus, for example, while it has been indicated in FIG.
12 of the return paths 93 and 94, the respective branches of which are in the extension of one another, a simple modification of the arrangement shown in this fig. 12 can provide the embodiment shown in fig. 14, wherein these return paths 93 and 94 are juxtaposed, so that the branches of the return paths are actually parallel to each other. The two return paths 93 and 94 can be separated from each other by elongated insulators 107 and 108 rather than by insulator 86 as shown in Fig. 12. However, for the rest, the individual sub-assemblies are identical to those shown in FIG. 12, and the composite device here again supports windings 97, 98 and 99, exactly in the same way as that indicated with regard to this fig.12.
Still other modifications to these different embodiments of the invention will be apparent to technicians specialized in this field.
It will also be noted that the different modes of
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realization of the invention. can be used in a number of circuits and, owing to their novel configuration, the composite magnetic cores according to the invention can be used more judiciously and efficiently than the devices of the prior art.
Thus, if the invention is to be applied to an amplifier, it will be noted that this composite amplifier itself easily lends itself to several simple polarization systems.
For example, and as mentioned earlier, the device can be biased in the same way as used in toric cores, i.e. by using a DC energized bias winding, wound on one part. of the composite core. This polarization winding can in fact surround part of the return path, on which it can be easily wound. In practice, the direct current winding can be used by subjecting it to a relatively large initial current, in order to thereby generate a high flux density in the return path, removing current from this winding. - Polarization element then leaving the return path to a point of remanence acting as polarization for the active material.
The winding can also be energized continuously or selectively by a bias current,. following techniques in itself good. known. Another polarization system which can be used successfully in the case of composite cores, object of the invention, can be obtained by the use of a permanent magnet conjugated to the composite core.
By mounting this permanent magnet in the vicinity of the core, the return path is initially brought to a point corresponding to a medium or high flux density, and if the permanent magnet is then removed or if the permanent magnet is removed. removed from the nucleus, the return path can then return to a point of remanence which here again acts as a polarization.
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tion for the active magnetic material. It will be noted that this point of remanence can be defined, and that it depends, for example, on the proximity of the permanent magnet during the initial operation. Yet another polarization system can be used consisting of placing a permanent magnet of given power in the immediate vicinity or at a desired distance from the composite core.
This permanent magnet is then left in a fixed position relative to the core, so as to polarize the latter. It will be noted that several of the aforementioned polarization systems, and in particular those having recourse to the establishment of a point of remanence to ensure the polarization, do not require the use of an energy source to maintain them at. a working state, and thus make it possible to save on the input power required for the system.
CLAIMS.
1.- Composite magnetic device, comprising a base, an elongated strip formed by a strip of magnetic material and adjacent to this base, and a magnetic return path in intimate contact with points spaced apart from each other of this strip , the reluctance of this return path being less than that of the ribbon.