Brevet FR2532435A1 — publié le 19840302

"Dispositif de réglage fin pour assemblage d'aimants". L'invention concerne des assemblages d'ai- mants et en particulier un mécanisme pour réaliser un réglage fin de l'orientation relative des faces polaires d'un assembla- ge d'aimants. Dans les analyseurs de spectres on utilise des filtres accordés avec un grenat yttrium-fer (YIG) Le fil- tre accordé comportant un grenat yttrium-fer comprend au moins un éllipsold en grenat yttrium-fer, généralement une sphère qui est disposé dans-l'intervalle séparant des faces polaires généralement parallèles aux extrémités de deux branches magné- tiques d'un électro-aimant La fréquence de résonance d'une sphère en grenat yttrium-fer est proportionnelle à la force du champ magnétique dans laquelle la sphère est placée, cette-for- ce du champ magnétique étant à son tour dépendante de la dis- tance séparant les faces polaires à l'emplacement de la sphère. Du fait des propriétés anisotropriques de la matière constituée par le grenat yttrium-fer, la fréquence de résonance dépend éga- lement de la position angulaire de la sphère par rapport à son axe Chaque sphère en grenat yttrium-fer d'un filtre accrodé à grenats yttrium-fer comprenant plusieurs sphères en grenat yttrium-fer doit avoir la même fréquence de résonance si l'on veut que le filtre fonctionne de manière correcte Si les faces polaires de l'aimant ne sont pas parallèles avec une tolérance de 2 nm, les sphères sont soumises à des forces de champ magné- tique qui sont suffisamment différentes pour que leurs-fréquences de résonance soient différentes si elles ont la même position angulaire Les fréquences de résonance peuvent alors être éga- lisées en faisant tourner une des deux sphères, mais si le courant d'alimentation de la bobine magnétique varie afin de modifier le champ magnétique dans l'entrefer et par suite la fréquence de résonance des sphères à grenat yttrium-fer; les fréquences de résonance des deux sphères ne seront plus les mêmes. Un moyen d'obtenir de manière sûre que les fréquences de résonance des sphères à grenat yttrium-fer restent égales lorsque le courant d'alimentation de la bobine magnétique varie est de polir les branches du circuit magnéti- que de telle manière que les faces polaires soient parallèles avec une tolérance de 2 nm Mais, ceci présente de sévères dif- ficultés, spécialement lorsque l'électro-aimant est assemblé à partir de pièces séparées au lieu d'être fabriqué à partir d'un bloc unique Lorsque l'électro-aimant est a-semblé à partir de pièces séparées, on peut obtenir le parallélisme désiré en in- sérant une cale métallique dans la structure de montage des pièces polaires. On peut utiliser la présente invention dans un filtre accordé à grenats yttrium-fer pour obtenir un parallélisme précis entre les faces polaires Dans un filtre accordé à grenat yttrium-fer mettant en oeuvre l'invention, on peut tout d'abord régler le parallélisme des faces polaires sans difficulté avec une tolérance d'environ 150 nm Les faces polaires peuvent être mises en parallélisme (avec une tolérance de 2 nm) en inclinant l'extrémité d'une branche du circuit ma- gnétique d'une distance maximale d'environ 12,5 am, ce qui est bien inférieur à la contrainte qui introduirait une déformation permanente dans le métal De ce fait, on obtient un réglage continu et réversible. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit en se réfé- rant aux dessins ci-annexés sur lesquels la fig 1 est une vue en section longitu- dinale d'un filtre accordé à grenats yttrium-fer dans lequel est incorporé un assemblage d'aimants mettant en oeuvre la présente invention les fig 2 A et 2 B montrent comment on réa- lise le réglage des faces polaires de l'assemblage d'aimants, et la fig 3 représente le processus de régla- ge des faces polaires. -3- Le filtre accordé à grenats yttrium-fer qui est représenté comprend deux coupelles 10 et 10 ' en maté- riau ferrimagnétique tel que le matériau connu sous la dénomina- tion Carpenter 49; chacune de ces coupelles comporte une pa- roi annulaire 12 respectivement 12 ' et une pièce polaire magné- tique centrale ou branche de circuit magnétique 14, respective- ment 14 ' Chaque coupelle est munie d'une bobine électromagné- tique 16 respectivement 16 ',-disposée dans l'espace annulaire défini entre la branche et la surface intérieure de la paroi de la coupelle Chaque branche 14, 14 ', présente une extrémité proche de la base o elle est montée en porte-à-faux sur la base de la coupelle et une extrémité éloignée de la base qui se ré- duit de manière conique et qui fait saillie du bord de la cou- pelle pour se terminer en une face polaire 18 respectivement 18 ' Les faces polaires sont maintenues écartées au moyen d'un anneau d'espacement 20 qui est disposé entre les bords des-cou- pelles 10 et 10 ' Les coupelles 10 et 10 ' et l'anneau d'écarte- ment 20 sont bloqués ensemble entre des plaques terminales (non représentées) au moyen de vis (non représentées> agissant sur les plaques terminales Les faces polaires 18 et 18 ' sont géné- ralement parallèles Un boitier 30,qui contient les sphères en grenat d'yttrium-fer et les boucles de couplage du filtre, est disposé partiellement entre les faces polaires Ce bottier peut être du type décrit dans le-brevet américain N 04 344 201. Les sphères en grenat yttrium-fer elles-mêmes sont disposées entre les faces polaires 18 et 1 t,'. L'anneau d'espacement 20 comporte des trous radiaux 22, qui sont filetés intérieurement et dans lesquels sont ajustées des vis de réglage respectives 24 Les vis 24 s'étendent au-delà de la surface intérieure de l'anneau d'espa- cement 20 dans une rainure 26 en forme de V qui est aménagée dans la périphérie d'un anneau de guidage 28 Cet anneau de gui- dage 28 entoure la branche 14 du circuit magnétique au voisinage de l'extrémité éloignée de la-base de cette dernière, De ce fait, on peut utiliser les vis pour presser l'anneau de guidage 28 contre la branche 14 du circuit magnétique et incliner son extrémité éloignée de la base en modifiant l'orientation rela- tive des faces polaires 18 et 18 '. Pour que les sphères en grenat yttrium-fer b aient la même fréquence de résonance lorsqu'elles ont la même orientation, il est nécessaire que ces sphères soient soumi- ses à la même force de champ magnétique En conséquence, en pratique, les forces du champ magnétique entre les faces polai- res 18 et 18 ' doivent être uniformes et cela à son tour nécessi- te que les faces polaires soient parallèles avec une tolérance d'environ 2 nm Mais, du fait que l'entrefer magnétique est réalisé par trois éléments distincts, à savoir les coupelles et 10 ' et l'anneau d'espacement 20, il n'est pas possible pra- tiquement de réaliser l'assemblage de l'aimant en ayant les fa- ces polaires parallèles avec une tolérance plus faible que nm Chaque branche du circuit magnétique a une longueur d'environ 2,5 cm et par suite, il est seulement nécessaire de déplacer l'extrémité éloignée de la base de la branche 14 d'en- viron 12,5 Nom pour réaliser un parallélisme acceptable entre les faces magnétiques Les branches magnétiques ont une épaisseur d'environ 1,25 mm et par suite, le déplacement de l'extrémité éloignée de la base de la branche magnétique 14 est bien infé- rieur à la contrainte qui introduirait une déformation perma- nente dans-le métal Ainsi, le réglage qui est obtenu en utili- sant l'anneau de guidage 28 et les vis de réglage 24 est continu et réversible. L'effet du déplacement de la branche magné- tique 14 est représenté à la fig 2 La fig 2 A représente les fa- ces polaires 18 et 18 ' et les sphères en grenat d'yttrium 32 avant le déplacement de la branche magnétique 14 La dimension B représentée à la fig 2 A est différente de la dimension C d'en- viron 150 nm En déplaçant l'extrémité de la branche 14 d'une distance A qui est au maximum de 12,5 gm, on change l'orienta- tion relative des faces polaires 18, 18 ' de telle manière que l'entrefer présente une épaisseur B qui soit uniforme avec une -5 tolérance d'environ 2 nm, comme représenté à la fig 2 B. Le nombre de vis que l'on emploie dépend du nombre de sphères en grenat d'yttrium-fer que comprend le filtre, parce qu'il est nécessaire de pouvoir effectuer un dé- placement de la branche magnétique 14 le long de la ou des li- gnes qui joignent les centres des sphères S'il y a seulement deux sphères, comme décrit dans le brevet américain N 04344201 déjà cité, il n'y a qu'une telle ligne et, par suite, on n'a besoin que de deux-vis diamétralement opposées pour effectuer un déplacement dans deux directions le long de cette ligne. S'il y a trois ou plus de sphères, il est nécessaire d'avoir au moins trois vis Si lon utilise trois vis, et si elles sont disposées angulairement de manière régulière autour de l'anneau d'espacement 20, ces vis permettront de réaliser le déplacement Ce la branche 14 dans toutes directions perpendicu- laires à l'axe central de l'anneau d'espacement Mais, on pré- fère utiliser quatre vis même dans le cas o l'on emploie seu- lement trois sphères La procédure de réglage des vis dans un -tel cas sera décrite en se référant à la fig 3. 1) Régler le courant dans les bobines 16 et 16 ' à la valeur associée à la limite inférieure de la gamme de fréquence résonante du filtre (environ 1,7 G Hz). 2) Faire tourner la sphère d'entrée en grenat d'yttrium-fer 32 a autour d'un axe dans un plan perpendi- culaire à l'axe central de l'anneau d'espacement pour l'amener dans une position dans laquelle sa fréquence de résonance est indépendante de la température. 3) Faire tourner la sphère de sortie à grenat yttrium-fer 32 c selon un axe dans un plan perpendicu- laire à l'axe central de l'anneau d'espacement pour l'amener dans une position,dans laquelle sa fréquence de résonance est la même que celle de la sphère d'entrée à grenat d'yttrium-fer 32 a. 4) Augmenter la valeur du courant de la bobine à la valeur associée à la limite supérieure de la gamme de fréquences de résonances du filtre (environ 21 G Hz). -6- ) Mesurer la différence entre les fré- quences de résonance des sphères d'entrée et de sortie à gre- nat d'yttrium-fer et ajuster les vis 24 a et 24 b pour éliminer la différence. 6) Répéter l'étape 1). 7) Répéter l'étape 3), mais en agissant sur la sphère intermédiaire à grenat d'yttrium-fer 32 b au lieu de la sphère de sortie. 8) Répéter l'étape 4). 9) Mesurer la différence entre les fré- quences de résonance de la sphère d'entrée et de la sphère in- termédiaire à grenat yttrium-fer et ajuster les vis 24 c et 24 d pour éliminer la différence. La description ci-dessus n'a été fournie qu'à titre d'exemple nullement limitatif et il est évident que l'on peut y apporter des modifications ou variantes sans pour autant sortir du cadre de la présente invention Par exemple, on peut aménager des trous borgnes dans l'anneau de guidage 28 pour recevoir les vis 24 au lieu d'une rainure périphérique en forme de V. En particulier, l'invention concerne égale- ment un résonateur ferrimagnétique comprenant un assemblage d'aimants tel que décrit ci-dessus et au moins deux éléments à résonance ferrimagnétique disposés dans l'entrefer. 7- REVENDICATIONS ) Assemblage d'aimants comportant deux pièces polaires ou branches ( 14,14 ') présentant des faces po- laires respectives ( 18,18 '1 et desorganes ( 20) pour monter les dites pièces polaires ( 14,14 ') l'une par rapport à l'autre de telle manière que les faces polaires ( 18,18 ') soient généra- lement parallèles et définissent un entrefer polaire entre el- les, au moins l'une desdites pièces polaires ( 14,14 ') étant de forme allongée et présentant une zone support qui est éloignée dudit entrefer polaire et par laquelle ladite pièce polaire est montée par rapport à l'autre pièce polaire, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un mécanisme ( 24,26,28) destiné à ap- pliquer une force sur ladite pièce polaire ( 14) à un endroit voisin de sa face polaire ( 18) et selon une direction transver- sale par rapport à la distance séparant les pièces polaires ( 18,. 18 '), ladite pièce polaire ( 1-4) pouvant être déformée de ma- nière élastique par rapport à sa zone support dans une direction transversale par rapport à ladite distance, ce qui permet de modifier l'orientation relative desdites faces polaires ( 18,18 v). 2 u)Assemblage d'aimants selon la revendica- tion 1, comportant deux coupelles ( 12,12 '), caractérisé en ce que les pièces polaires magnétiques sont sous la forme de branches magnétiques respectives qui font saillie axialement des bases des coupelles ( 12,12 ') à l'intérieur de celles-ci, en ce qu'il comprend en outre un anneau d'espacement ( 20) qui s'en- gage à leurs extrémités opposées sur les bords des coupelles ( 12,12 ') et en ce que ledit mécanisme comprend un anneau de' guidage ( 28) qui entoure ladite pièce polaire ( 14) et une plu- ralité de vis ( 24,24 a,24 b,24 c,24 d) qui sont vissées dans l'anneau d'espacement ( 20) et s'engagent dans l'anneau de guidage ( 28). 3 ) Assemblage d'aimants selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une bobine magnétique ( 16,16 ') entourant au moins une des deux branches ( 14,14 ') du circuit magnétique et qui est disposée dans l'espa- ce annulaire séparant l'extérieur de ladite branche du circuit -2532435 magnétique ( 14,14 ') et l'intérieur de la coupelle ( 12,12 '). 4 ) Résonateur ferrimagnétique caracté- risé en ce qu'il comprend un assemblage d'aimants selon la revendication 1, et au moins deux éléments à résonance ferrima- gnétique disposés dans ledit entrefer.