Brevet FR2063096A1 — publié le 19710709

3048- i. 20 63096 La présente invention se rapporte à un dispositif à inductance variable dont l'inductance est contrôlée au moyen d'un courant continu. Un tel dispositif peut être utilisé dans les circuits accordés de récepteurs radio et d'autres instruments électroniques, 5 spécialement pour des circuits accordés d'instruments électroniques contrôlés automatiquement. Des dispositifs à inductance variable de la technique antérieure, contrôlables par des courants continus, ont consisté en un noyau magnétique de forme toroïdale avec deux bobines enroulées 10 sur le noyau. L'inductance magnétique L d'une de ces deux bobines est contrôlée par un courant continu traversant l'autre des bobines. ce dispositif de la technique antérieure a une faible valeur Q parce que la bobine à fréquence élevée est directement couplée à la bobine à courant continu, et que la bobine à courant continu 15 a une très faible impédance. Pour corriger ce défaut, les dispositifs de la technique antérieure ont une bobine de choc ayant une grande inductance connectée en série à la bobine à courant continu, afin d'augmenter l'impédance de cette bobine. Cet agencement est d'ordinaire grand et complexe et, en outre, exige un grand courant 20 continu pour obtenir la gamme désirée d'inductance variable. Un dispositif à inductance variable pour une utilisation à fréquence élevée comprend d'ordinaire un noyau magnétique en matière à base de ferrite. La résistivité électrique élevée des matières à base de ferrite assure une valeur élevée Q du dispositif 25 à inductance. Cependant, on exige aussi que le noyau de ferrite ait une gamme largement variable de perméabilités, puisqu'un grand courant continu est nécessaire pour obtenir la gamme désirée d'inductances variables. Cela signifie que la matière en ferrite utilisée dans le dispositif à inductance variable doit avoir une per-30 méabilité initiale élevée et une faible perte magnétique dans les gammes de fréquences élevées. Les dispositifs doivent être également stables dans des conditions variables d'environnement. En conséquence, les matières en ferrite utilisées dans les dispositifs doivent avoir une faible hystérésis magnétique, de faibles coefficients 35 de perméabilité en fonction de la température et une faible diminution de perméabilité en fonction du temps, c'est-à-dire une faible dësacconunodation (D.A.). La "désaccommodation", D.A., signifie la diminution de perméabilité en fonction du temps, telle que définie dans le paragraphe 14 de l'ouvrage "New Development in Perromagne-MO tic Oxide Materials," Elsevier Publishing Co., New York, 19^9. 69 30439 2. 20 63096 Un objet de la présente invention est de prévoir un dispositif à inductance variable qui n'exige pas de construction grande et complexe. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un 5 dispositif à inductance variable qui n'exige qu'une faible valeur de courant continu pour obtenir la gamme variable désirée d'inductance. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un dispositif à inductance variable ayant une valeur élevée de Q et 10 une stabilité élevée dans des conditions d'environnement variables. Un autre objet encore de là présente invention est de prévoir un dispositif à inductance variable comprenant un noyau magnétique amélioré qui se compose d'une nouvelle composition de ferrite convenant dans le présent but. 15 Ces objets sont atteints par un nouveau dispositif à induc tance variable, selon la présente invention, qui comprend un noyau magnétique ayant deux bobines, ces deux bobines n'étant pas couplées magnétiquement l'une à l'autre, et, de ce fait, l'inductance d'une des bobines est contrôlée par un courant continu traversant 20 l'autre des deux bobines. Ces objets et d'autres encore apparaîtront en considérant la description suivante, en relation avec les dessins ci-joints dans lesquels : La figure 1 est un .diagramme schématique d'un dispositif à 25 inductance variable selon la présente invention. La figure 2a est une vue en perspective de masses magnétiques en forme de E et en forme de I qui sont combinées pour former un noyau magnétique d'un exemple de réalisation de la présente invention. 30 La figure 2b est un diagramme schématique d'un dispositif à inductance variable constitué par les masses magnétiques de la figure 2a. La figure 3a est une vue en perspective d'une masse magnétique en forme de I et d'une masse magnétique ayant une entaille, 35 les deux masses étant combinées pour former un noyau magnétique d'un second exemple de réalisation de la présente invention. La figure 3b est. un diagramme schématique d'un dispositif à inductance variable, ayant les masses magnétiques de la figure 3a. Les figures 4a et 4b sont des noyaux magnétiques ayant deux 40 fenêtres et se composant de deux masses magnétiques combinées par 69 30489 5. 20 63096 l'insertion de matière magnétique ayant une perméabilité magnétique supérieure à celle des masses magnétiques selon la présente invention, et Les figures 5 et 6 sont des courbes de la fréquence accordée 5 en fonction du courant continu et de Q en fonction du courant continu, qui sont présentées par la présente invention lorsqu'on l'utilise* dans des circuits accordés ; sur ces deux figures, on a porté en abscisses l'intensité du courant continu en mA, et en ordonnées, â droite, Q et en ordonnées, à gauche, f exprimé en MHz. 10 Avant de procéder à une description détaillée d'un disposi tif à inductance variable selon la présente invention, la principale construction du dispositif d'inducteur sera expliquée en se référant à la figure 1 des dessins, où 11 désigne un noyau magnétique ayant deux fenêtres 14 et 14' qui y sont formées. Une bobine 15 12 est enroulée sur une partie 16 entre les deux fenêtres 14 et 14 '. Une autre bobine 13 est enroulée sur deux parties 15 et 15' formées entre la périphérie de noyau et la fenêtre 14 et entre la périphérie de noyau et la fenêtre 14 ' . Il est important que les deux bobines .12 et 13 ne soient pas couplées magnétiquement l'une à 20 l'autre. L'inductance d'une des deux bobines 12 et 13 est contrôlée par un courant électrique continu traversant l'autre des deux bobines 12 et 13• Lorsque le courant continu traverse la bobine 12, des flux magnétiques et^^ sont induits respectivement dans les parties de noyau 15 et 151. L'enroulement de bobine 13 sur la par-25 tie 15 est enroulé dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport au flux et, sur les parties 15 ' s il est enroulé dans le sens inverse des aiguilles d'une montre par rapport au flux et il a des nombres de spires H et N' sur les parties de noyau 15 et 1515 respectivement. Les enroulements de bobines 12 et 13 ne 30 se couplent pas magnétiquement l'une à l'autre lorsque N £ = N?'. Dans ces conditions, lorsqu'une tension à fréquence élevée est appliquée à la bobine 13, aucune tension n'est induite dans la bobine 12. La bobine 13 a une grande valeur de Q, indépendemment de la faible impédance de la bobine 12. En conséquence, le dispositif à 35 inductance variable selon la présente invention n'a pas besoin de la bobine de choc utilisée dans le dispositif de la technique antérieure . Selon la présente invention, on a découvert que le noyau magnétique 11 ayant deux fenêtres était facilement construit de la 40 manière suivante. En se référant aux figures 2a et 2b, le noyau 69 30489 i. 20 63096 magnétique 11 ayant deux fenêtres 14 et 14' se compose d'une masse magnétique en forme de E 17 et d'une masse magnétique en forme de I 18, qui sont combinées pour former le noyau ayant deux fenêtres 14 et 14'. Un autre agencement est représenté sur les figures 3a 5 et 3b, dans lesquelles le noyau magnétique 11 se compose essentiellement d'une masse magnétique 19 ayant une entaille 22 et d'une masse magnétique en I 20, les deux masses étant combinées pour former le noyau ayant deux fenêtres 14 et 14'. 10 masses magnétiques 17 et 18 ou 19 et 20, le noyau ne doit pas avoir d'entrefer aux surfaces dans lesquelles les masses magnétiques 17 et 18 ou 19 et 20 viennent en contact l'une sur l'autre. Un entrefer dans ces surfaces diminuerait la gamme d'inductances variables ou nécessiterait l'utilisation d'un plus grand courant continu 15 pour obtenir la gamme variable désirée d'inductances. Il est souhaitable de combiner les deux masses magnétiques 17 et 18 ou 19 et 20 au moyen d'une pièce d'insertion 21 de matière magnétique ayant une perméabilité magnétique supérieure à celle des masses magnétiques, tel que représenté sur les figures 4a et 4b. 20 Le présent dispositif d'inductance peut être utilisé dans le circuit accordé d'un récepteur radio. Dans cette application, la gamme variable d'inductances doit couvrir la gamme de signaux radio dans une bande de radiodiffusion, c'est-à-dire une gamme entre environ 500 KHz et 1650 KHz. La fréquence accordée f est 25 inversement proportionnelle à la racine carrée de l'inductance du dispositif, c'est-à-dire fel 1/ flT Une inductance d'un dispositif à inductance est linéairement proportionnelle à la perméabilité du noyau magnétique 11. La perméabilité du noyau magnétique 11 diminue pour une augmentation de courant continu. Pour couvrir 30 la gamme de fréquences de 500 KHz à 1650 KHz, L, c'est-à-dire la perméabilité de la bobine 11, doit satisfaire aux relations suivantes : tinus qui amènent les fréquences accordées du circuit accordé respectivement à 500 KHz et à 1650 KHz. Le courant continu nécessaire ontinu maximum défini ici est un courant con-40 fcinu qui est nécessaire pour obtenir la plus faible inductance Lorsque le noyau magnétique 11 est formé en combinant les \//500 />*1650 = 1650 (KHz)/500 (KHz) pour des courants con- comme courant continu maximum. En d'autres 69 30489 5. 20 63096 dans la gamme d'inductances variables désirée. Selon la présente invention, on a découvert que le courant continu maximum est abaissé en utilisant un dispositif à inductance variable, selon la présente invention, en association avec une matière en ferrite 5 spécifiée ci-dessous. La matière en ferrite spécifiée est un ferrite de Mn-Zn qui comprend essentiellement 52 a. 55 % en mole de Fe20^, 8 à 18 % en mole de ZnO, le complément étant MnO et une combinaison additive formée de 0,05 à 1 % en poids de GeÛ2 et 0,05 à 1 ? en poids de 10 CaO. Un dispositif à inductance variable comprenant cette matière spécifique en ferrite non seulement fournit une gamme plus grande d'inductances variables mais aussi présente des propriétés améliorées, telles qu'une faible perte pour une utilisation à fréquence élevée, une faible hystérésis magnétique et un faible coefficient 15 de perméabilité en fonction de la température ainsi qu'une faible désaccommodation. Les exemples suivants sont destinés à illustrer des réalisations préférées de la présente invention, sans aucune limitation. EXEMPLE 1 20 Un mélange de 54 % en mole de TPe^O^, de 30 % en mole de MnO et de 16 % en mole de ZnO, et de 0,1 % en poids de GeÛ2 et 0,4 % en poids de CaO est calciné à 800°C pendant deux heures à l'air. La poudre calcinée est alors moulée en masse en forme de E et en forme de I. Les masses comprimées sont chauffées .jusqu'à 1180°C dans 25 l'air et maintenues à cette température pendant deux heures dans une atmosphère d'azote gazeux, puis refroidies jusqu'à la température ambiante dans l'azote gazeux. La matière en ferrite obtenue a des propriétés magnétiques telles qu'indiquées dans le tableau I. Les dimensions des masses en forme de I et en forme de E (figure 30 2a) sont indiquées dans le tableau II. TABLEAU I Perméabilité 900 Q (à 1 MHz) 50 D.A. = (./JlQ~r^100°) x 100* 35 yHlO Coefficient de perméabilité en fonction de la température , r (-15 à +55°C) \ 1x10 J"10 ety^ 1000 sont les perméabilités respectivement à 10 secondés et à 1.000 secondes après la désaimantation. 69 30489 6. 20 63096 TABLEAU II D^ = 8,74 mm D^ = 0,95 mm = 1,80 mm Dg = 2,2 mm = 3,80 mm = 1,00 mm 5 = 1,30 mm Les masses frittées en forme de E et en forme de I sont combinées pour former un noyau magnétique sur lequel deux bobines sont enroulées, comme on le représente sur la figure 2b. Le nombre de spires de la bobine 12 à la partie 16 est de 140 spires et le 10 nombre de spires de la bobine 13 est de 77 spires à chaque partie 15 et 15' de la figure 2b. Le courant continu traverse la bobine 12 et contrôle l'inductance de la bobine 13. L'inductance de la bobine 13 pour un courant continu de 10mA est de 1,2 MH et diminue jusqu'à 0,1 MH pour un courant continu de 15 100 mA. Des caractéristiques de ces dispositifs à inductance variable sont présentées dans le tableau III. Un circuit accordé est formé en utilisant ce dispositif à inductance variable combiné à un condensateur de 85 pF. La courbe des fréquences accordées en fonction du courant continu contrôlé est donné sur la figure 5. La 20 valeur de Q de ce circuit est également représenté sur la figure 5. TABLEAU III Gamme variable d'inductance Supérieure à (1:10) Gamme de courant continu* Inférieure à i00 mA Valeur de Q. (dans la bande BÇ) Supérieure à 50 25 Hystérésis Inférieure à 20 KHz Coefficient de l) en fonction de la température (intervalle de température r -15°C à +55°C) Inférieur à lxl0~ D.A. Inférieure à 1 ? 30 *La valeur nécessaire pour couvrir la bande.de radiodiffusion. EXEMPLE 2 Les masses magnétiques représentées sur la figure 3a sont constituées par un ferrite qui est exactement le même que celui de l'exemple 1. Les masses frittées sont combinées pour former un 35 noyau magnétique, tel que représenté sur la figure 3b. Les dimensions des masses frittées sont indiquées dans le tableau IV. 40 69 30489 7. 20 63096 TABLEAU IV = 8,75 mm = 0,85 mm D2 = 1,55 mm Dg = 2,00 mm = 5S3 mm D? = 1,00 mm 5 Djj = 1,55 mm Le nombre de spires de la bobine 12 à la partie du noyau 16 est dé 120 spires et le nombre de spires de la bobine 13 est de 32 spires-, à chacune des deux parties 15 et 15' de la figure 3b. Le courant continu traverse la bobine 12 et contrôle l'inductance de 10 la bobine 13. L'inductance de la bobine 13 pour un courant continu de 10 mA est de 515et diminue jusqu'à 75 pour un courant continu de 100 mA. Un circuit accordé est formé en utilisant ce dispositif d'inductance combiné à un condensateur de 205 pF. La courbe de fréquences accordées en fonction du courant continu con-15 trôlé est donnée sur la figure 6. La courbe de Q du circuit est également représentée sur la figure 6. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'hom-20 me de l'art. 69 30439 8. 20 63096 REVEHDICATIOHS 1 - Dispositif à inductance variable, caractérisé en ce qu'il comprend un noyau magnétique ayant deux bobines, ces deux enroulements de bobine n'étant pas couplés magnétiquement l'un à l'au- 5 tre, et une source de courant continu connectée à l'une des bobines et, de ce fait, l'inductance d'une des deux bobines est contrôlée par le courant continu traversant l'autre, des deux bobines. 2 - Dispositif à inductance variable selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau magnétique a deux fenêtres, l'une 10 des deux bobines est enroulée sur une partie des deux fenêtres et l'autre des deux bobines est enroulée sur deux parties formées entre une périphérie de noyau et une des deux fenêtres et une périphérie de noyau et une autre des deux fenêtres. 3 - Dispositif à inductance variable selon la revendication 15 2, caractérisé en ce que le noyau comprend une masse magnétique en forme de E et une masse magnétique en forme de I combinées pour former deux fenêtres. 4 - Dispositif à inductance variable selon la revendication 2, caractérisé en ce que le noyau comprend une masse magnétique 20 ayant une entaille et une masse magnétique en forme de I, combinées pour former les deux fenêtres. 5 - Dispositif à inductance variable selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une matière magnétique ayant une perméabilité supérieure à celle des masses magnéti- 25 ques et étant insérée entre ces masses magnétiques. 6 - Dispositif à inductance variable selon la revendication caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une matière magnétique ayant une perméabilité magnétique supérieure à celle des masses magnétiques et étant insérée entre ces masses magnétiques. 30 7 - Dispositif à inductance variable selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau magnétique comprend une ferrite au Mn-Zn qui comprend 52 à 55 % en mole de Fe205, 8 à 18 % en mole de ZnO, le complément étant MnO, et une combinaison d'additifs formée de 0,05 à 1 ? en poids de Ge02 et 0,05 à 1 % en poids de 35 CaO.