Brevet FR2035044A1 — publié le 19701218

La présente invention, rentrant dans le secteur des inductances et transformateurs, est relative à des inductances variables et en particulier à celles pouvant être utilisées à des fréquences situées en dessous de 200 kHz et 400 kHz. 5 Pour la construction des radiophares travaillant sur une fréquence normalisée telle que 300 kHz, il est souhaitable que les composants soient standardisés autant que possible, néanmoins, il reste nécessaire que le type d'aérien employé soit déterminé par la géographie locale en tout endroit particulier 10 choisi pour le radiophare. Par suite, on a des difficultés à adapter l'émetteur standard à line grande variété d'aériens différents. la solution de ce problème exige l'emploi d'inductances variables comportant une large gamme de valeurs d'inductance. Dans les dispositifs d'adaptation utilisés jusqu'à présent, 15 on a utilisé des inductances variables comportant une multiplicité de prises. Ceci entraîne un montage avec un grand nombre d'opérations de soudage et de dessoudage des prises. Ce travail prend beaucoup de temps; en soi il est peu satisfaisant, parce qu'il produit la détérioration rapide de l'inductance, avec ris-20 que d'une adaptation incorrecte résultant de mauvaises connexions. Une autre difficulté, résultant de la nécessité d'avoir une large gamme d'inductances à des fréquences comprises entre 200 kHz et 300 kHz, est l'effet de la capacité propre de l'inductance. Par conséquent, il est désirable que sa construc-25 tion entraîne une capacité propre aussi réduite que possible. l'objet de la présente invention consiste à fournir une inductance variable pouvant être facilement réglée à une valeur voulue dans une gamme d'inductances comprenant au moins une gamme continue de rapport au moins un et demi. 30 Conformément à l'invention, on prévoit une inductan ce variable comportant une première et une deuxième bobines, montées pour permettre leur mouvement relatif , la première étant enroulée sur un mandrin isolant creux, la deuxième, de plus faible diamètre que la-première, étant enroulée sur un mandrin iso-35 lant, les bobines étant disposées coaxialement l'une par rapport à l'autre et des moyens étant prévus pour faire varier la position relative des bobines le long de leur axe.commun depuis un état dans lequel la deuxième bobine se trouve, au moins en partie à l'intérieur de la première, les bobines étant adaptées 70 09547 2 2035044 pour être connectées l'une à l'autre en série de façon à fournir au choix une inductance mutuelle positive ou "bien négative et dh.aque bobine étant pourvue d'une prise grâce à laquelle une partie de la première bobine peut être reliée au choix en série 5 avec une partie de la deuxième, les bobines et lesdits moyens étant tels que la valeur de l'inductance variable puisse varier sur une gamme prédéterminée comprenant au moins une gamme continue de rapport au moins un et demi, et chaque bobine comportant un bobinage à double couche, bobiné de façon à présenter 10 une faible capacité propre. De préférence, la gamme continue est une gamme de rapport supérieur à deux. Dans un mode de réalisation préféré, la valeur d'inductance peut varier dans une gamme prédéterminée allant sensiblement de 3,5 à 0,18 millihenrys et comprend deux 15 gammes continues de rapport supérieur à deux. L'invention sera décrite à titre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins ci-joints sur lesquels : - l'a figure 1, parties a, b et c, sont des schémas représentant des formes d'une inductance variable selon l'inven- 20 tion dans une gamme supérieure de valeurs d'inductance; - la figure 2, parties a, b et c, sont des schémas représentant des formes de l'inductance variable de la figure 1 pour une gamme moyenne de valeurs d'inductance; - la figure 3, parties a, b et c, sont des schémas 25 représentant des formes de l'inductance variable de la figure 1 pour une gamme plus basse de valeurs d'inductance; - la figure 4 est une vue latérale et partiellement en coupe de l'inductance variable des figures 1, 2, 3; et - la figure 5 est une vue agrandie d'une partie de 30 la figure 4. Sur les figures 1, 2 et 3> on voit le schéma d'une inductance variable comportant une première bobine à air 11 sur un mandrin isolant creux 13 et une seconde bobine à air 12 sur un mandrin isolant 14. 35 La partie a de la figure 1 montre la manière suivant laquelle les bobines 11 et 12 sont reliées ensemble pour fournir une inductance mutuelle positive, les bobines étant en série et reliées directement à leurs extrémités respectives 15 et 16. La position relative des bobines pour l'inductance maximale 70 09547 3 2035044 quand elles sont représentées connectées suivant la figure 1 (a), est illustrée sur la partie b et la position relative pour l'inductance minimale quand elles sont ainsi connectées est illustrée sur la partie c. Ainsi, lorsque le schéma de connexion 5 est celui de la figure 1 (a), l'inductance maximale est obtenue lorsque la bobine 12 est entièrement à l'intérieur de la bobine 1 1 et l'inductance minimale, pour la bobine 12 entièrement à l'extérieur de la bobine 11. Les valeurs correspondantes, maximale et minimale, d'une inductance variable construite comme 10 exposé ici par la suite sont sensiblement de 3,5 et 2 millihenrys respectivement. On obtient ainsi une gamme continue de valeurs d'inductance dans un rapport supérieur à un et demi. La limite basse de l'inductance dépend des limites physiques imposées par la séparation des bobines 11 et 12 et des inductances des deux 15 bobines. Sur la figure 2, en (a), les bobines 11 et 12 sont représentées de façon à fournir une inductance mutuelle négative, les bobines étant en série et l'extrémité 15 d'une bobine 12 étant reliée directement à l'extrémité 17 de la bobine 11. 20 La figure 2 montre, respectivement en b et c, la position relative des bobines 11 et 12 pour avoir une inductance maximale ou-minimale, les valeurs de l'inductance variable, construite comme exposé par la suite, étant respectivement de 1,5 et 0,31 millihenrys. On obtient ainsi une gamme continue de valeurs d'in-25 ductance de rapport supérieur à 4. On voit que, tandis qu'avec les connexions de la figure 1 les extrémités 17 et 18 des bobines 11 et 12 constituent les extrémités de l'inductance variable, les extrémités 16 et 18 constituent les extrémités de l'inductance variable avec les connexions de la figure 2 (partie a). 30 Dans le mode de connexion des deux bobines 11 et 12 représenté sur la figure 3 en a, une moitié seulement de chaque bobine est branchée en série entre les extrémités de l'inductance. Ces extrémités sont alors constituées par l'extrémité 16 de la bobine 11 et une prise 20 de la bobine 12. La moitié 21 35 de la bobine 11 qui-se termine par une prise 19 et les extrémités 16 sont connectées en série avec la moitié 22 de la bobine 12 qui se termine par la prise 20 et l'extrémité 15, la prise 1S étant reliée directement à l'extrémité 15. On obtient de cette façon une inductance mutuelle négative, la valeur d'inductance 70 09547 4 2035044 maximale se produisant lorsque la bobine 12 est totalement à 1'extérieur de la bobine 11 comme il est illustré en b sur la figure 3 et l'inductance minimale lorsque la bobine 12 est entièrement à l'intérieur de la bobine 11. Avec l'inductance va-5 riable construite comme il est décrit ci-après, on obtient une valeur maximale d'inductance de 500 microhenrys et une valeur minimale de 180 microhenrys. On obtient ainsi une gamme continue de valeurs d'inductance de rapport supérieur à deux et demi. les spécialistes savent qu'on obtient une inductan-10 ce mutuelle positive lorsque les champs magnétiques des deux bobines 11 et 12 se renforcent par passage d'un courant dans l'inductance totale et qu'on obtient l'inductance mutuelle négative lorsque les champs magnétiques des deux bobines 11 et 12 s'opposent par le passage de ce courant. La connexion des 15 moitiés de bobines 21 et 22 représentées en a sur la- figure 3 est telle que leurs champs magnétiques s'opposent l'un à l'autre par passage de courant dans l'inductance totale, c'est-à-dire un courant traversant les deux moitiés 21 et 22 de la prise 20 à l'extrémité 16 ou vice versa. 20 La construction de l'inductance est représentée sur la figure 4. La bobine 11 est enroulée sur le mandrin 13» qui est un cylindre creux en matière isolante. Les extrémités du mandrin 13 sont fixées respectivement dans deux plaques isolantes 23 et 24 qui sont supportées par une paire de tiges de gui-25 dage cylindriques le long desquelles elles peuvent coulisser, une des tiges 25 étant visible sur la figure 4. Ainsi les tiges de guidage assurent le positionnement du mandrin 13 et le supportent. Des manchons 26 sont prévus pour le passage de ces tiges de guidage au travers des plaques 23 et 24. Deux colliers 30 27 et 28 fixés à la tige 25 servent de butées d'extrémité pour limiter la course des plaques 23 et 24 le long de la tige et une autre paire de colliers, qu'on ne voit pas sur la figure 4, est utilisée de façon semblable sur l'autre tige de guidage. Une crémaillère 29 fixée aux plaques 23 et 24, paral-35 lèle aux tiges de guidage, est en prise avec un pignon 30 lié coaxialement par un arbre à une roue dentée 31. La roue 31 engrène avec une autre roue, dentée 32 qui est liée coaxialement par un arbre à un bouton (non représenté). Les roues dentées 32, 31 et 30 et la crémaillère 29 servent de transmission avec 70 09547 5 2035044 réduction pour la rotation imprimée à la main audit bouton. Les arbres de la transmission pivotent daas des paliers (non représentés) qui sont fixes par rapport aux deux pièces d'extrémité 33 et 34 dans lesquelles sont fixées les extrémités des tiges 5 de guidage. En conséquence, on peut faire en sorte que la bobine 11 se déplace parallèlement aux tiges de guidage en faisant tourner ledit bouton. La bobine 12 est enroulée sur le mandrin 14» qui est un autre cylindre creux en matière isolante. Les extrémités du 10 mandrin 14 sont fermées respectivement par deux disques 35 et 36 de matière isolante, le disque 35 étant fixé coaxialement à une longue tige support 37 et le disque 36 à une courte tige support 38, de sorte que la bobine 12 est disposée excentrique-ment et longitudinalement par rapport aux tiges de guidage sup-15 portant la bobine 11, les tiges support 37 et 38 étant fixées aux supports d'extrémité 33 et 34. De cette manière, la bobine 12 est maintenue dans une position fixe entre les supports d'extrémité 33 et 34. La disposition est telle que les tiges support 37 et 38, les mandrins 13 et 14 et les bobines 11 et 12 sont 20 coaxiaux et que le diamètre extérieur de la bobine 12 est suffisamment petit pour que le mandrin 13 passe librement autour de la bobine 12. Les extrémités 16 et 17 et la prise 19 de la bobine 11 sont soudées sur des bornes respectives montées sur la pla-25 que 23; l'extrémité 15 de la bobine 12 est soudée sur une borne montée sur le support d'extrémité 33,et la prise 20 et l'extrémité 18 de la bobine 12 sont soudées sur des bornes respectives montées sur le support 34. Les connexions (non représentées) entre ces bornes 30 conformément aux parties a des figures 1, 2 ou 3 sont établies comme on le désire. Chacune des bobines 11 et 12 est constituée par deux couches de fils à spires serrées, la couche interne comportant cinquante et une spires et la couche externe quarante neuf, avec 35 un noyau non ferromagnétique qui, dans chaque cas, est de l'air. La figure 5 montre la manière dont chaque bobine commence, les numéros 1 à 10 indiquant l'ordre d'établissement des spires respectives. L'enroulement est. continué par les spires impaires sept à quatre-vingt dix-neuf constituant le reste de 70 09547 6 2035044 la couche interne et les spires paires douze à cent formant le resire de la couche externe. Initialement deux tours de cordon d'attache sont enroulés comme on le voit à l'extrémité de gauche de la bobine et fixés en place avec un vernis spécial. Puis 5 une couche de 1,27 cm de largeur de Sellotape 1409, qui est une bande isolante auto-adhésive présentant une tension de claquage de six kV, est enroulée sur le mandrin de façon à se trouver sous la bobine sur toute sa longueur, chaque tour de la bande recouvrant les tours précédents, la bobine est enroulée sur la 10 bande et constituée par cent spires, avec une prise à cinquante spires de fil de litz isolé , soie à "100 bri'jas/0,08 ®Bt# Les spires d'extrémité de la bobine sont fixées encore avec de la bande Sellotape. Deux tours de cordon d'attache sont enroulés sur le mandrin à l'extrémité de droite de la bobine et fixés en pla-15 ce avec le vernis spécial. Finalement,, la bobine est revêtue de ce vernis. Ce procédé d'enroulement produit une faible capacité propre, c'est-à-dire plus faible que celle qu'on aurait eue si la première couche était terminée avant le début de la deu-20 xième. Le mandrin 13 de l'inductance, construite comme il a été décrit, est constitué par un cylindre creiix en résine vi-nylique dont le diamètre extérieur est de 109*6 mm et le diamètre intérieur de 104,8 mm et le mandrin 14 était un cylindre 25 creux en tissu imprégné de résine synthétique ayant un diamètre extérieur de 95,3 mm et un diamètre intérieur de 82,6 mm. On obtient ainsi un couplage étroit entre les bobines lorsque la bobine 12 est totalement à l'intérieur de la bobine 11. La tige de guidage 25 et la tige analogue supportant les plaques 23 30 et 24 . sont en laiton, les manchons 26 en une matière plastique connue sous le nom de Delrin qui procure une surface d'appui convenable. Pratiquement, toutes les autres pièces de la structure portant les mandrins 13 et 14, et en particulier les tiges 37 et 38 et les pièces à leurs extrémités et les plaques 33 et 35 24 sont en tissu imprégné de résine synthétique, sauf la crémaillère 29 et l'engrenage réducteur associé. En réduisant ainsi la quantité de matière conductrice au voisinage des bobines 11 et 12, l'amortissement par courants de Foucault peut être réduit et on obtient une surtension élevée pour l'inductance. 70 09547 7 2035044 Le tissu imprégné de résine synthétique utilisé est celui connu sous le nom de "Kite Brand" fabriqué par Tufnol Limited, Birmingham, Angleterre, qui est conforme à la norme britannique 2572. Une autre matière convenable pour les mandrins 13 et 14 est cons-5 tituée par du polyméthacrylate de méthyle. La crémaillère 29 et l'engrenage réducteur associé sont faits en laiton et sont placés à plus de 51 mm des bobines, car on a trouvé que la présence de pièces en laiton à une telle distance n'avait qu'un effet négligeable sur la surtension de 10 11inductance. On trouve une utilisation pour une inductance variable selon la présente invention dans les circuits d'accord d'antennes. Si l'inductance variable est constituée de façon à couvrir une gamme convenable de valeurs d'inductance, l'inductance 15 peut être connectée à l'aérien de façon à former un circuit pou-accordé , vant être/avec l'aerien. Par exemple, la réalisation decrite ci-dessus en se référant au dessin j oint est utilisée pour accorder un aérien alimenté en bout d'une façon décrite dans la demande de brevet du même jour, ayant pour titre "Perfectionne-20 ments aux installations de radio-émetteurs". Le mode de réalisation construit tel que décrit ci-dessus peut fonctionner de façon satisfaisante avec un courant allant jusqu'à 4 A environ et une tension de crête entre ses extrémités d'environ 18 kV. Le mode d'enroulement des bobines 25 et la disposition relative dans l'inductance fournissent une structure compacte, en dépit de l'amplitude considérable des courants de crête et des tensions avec lesquels l'inductance doit fonctionner. 70 09547 8 2035044 EEVENDICATIOFS 1. Inductance variable comportant une première bobine et une deuxième bobine susceptibles d'avoir un mouvement relatif, caractérisée en ce que la première bobine (11) est en- 5 roulée sur un mandrin isolant creux (13)» la deuxième bobine a un plus faible diamètre que la première et est enroulée sur i ' un© un mandrin isolant (14-), les bobines sont disposées coaxialement/ par rapport à l'autre et des moyens (29» 30, 31> 32) sont prévus pour faire varier les positions relatives des bobines le 10 long de leur axe commun depuis une position dans laquelle la deuxième bobine se trouve, au moins partiellement, à l'intérieur de la première, les bobines étant adaptées à être connectées en série l'une avec l'autre pour fournir au choix une inductance mutuelle positive ou bien négative, et chaque bobine compor-15 tant une prise (19, 20), grâce à quoi .une portion 21 de la première bobine (11) peut être connectée sélectivement en série avec une portion (22) de la deuxième bobine, les bobines et les dits moyens étant tels que la valeur de l'inductance variable peut varier dans une gamme prédéterminée comprenant au moins 20 une gamme continue de rapport un et demi et chaque bobine comportant un bobinage à double couche enroulé de façon à présenter une faible capacité propre. 2. Inductance variable selon la revendication 1, caractérisée en ce que sa valeur d'inductance peut varier dans 25 une gamme, dans un rapport d'au moins 10. 3. Inductance variable selon la revendication 2, caractérisée en ce que sa valeur peut varier dans une gamme de rapport d'au moins dix-neuf. 4. Inductance variable selon l'une quelconque des 30 revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite gamme continue est de rapport supérieur à deux. 5. Inductance variable selon l'une quelconque des revendications 1 à 3» caractérisée en ce que ladite gamme continue est de rapport supérieur à quatre. 35 6. Inductance variable selon la revendication 3, caractérisée en ce que sa valeur peut varier sensiblement de 3,5 millihenrys à deux dixièmes de millihenrys. 7. Inductance variable selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits moyens 70 09547 9 2035044 pour faire varier la position relative des "bobines comprennent un pignon (30) monté de façon à pouvoir tourner par rapport à l'ion (14) des mandrins et engrenant avec une crémaillère (29) fixée à l'autre mandrin (13). 5 8. Inductance variable selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le mandrin (14) d'une des bobines est supporté de .façon fixe par une structure comprenant au moins deux tiges de guidage (25) disposées parallèlement à l'axe commun des bobines et en ce que le mandrin 10 (13) de l'autre bobine est supporté et maintenu par les tiges de guidage de façon coulissante. 9. Inductance variable selon l'ouïe quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les bobines sont à air. 15 10. Circuit d'accord d'aérien comprenant une induc tance variable selon l'une quelconque des revendications précédentes.