Brevet FR2575893A1 — publié le 19860711

DISPOSITIF ABSORBEUR D'ONDES ELECTROMAGNETIQUES La présente invention concerne le perfectionnement à un dis- positif absorbeur d'ondes électromagnétiques, ou le perfectionne- ment à un dispositif servant à empêcher la fuite d'ondes. La pré- sente invention est utilisée, par exemple, pour empêcher une fuite d'énergie d'ondes dans un dispositif de chauffage à micro-ondes, par exemple, un four à micro-ondes. Normalement, un dispositif absorbeur pour une fuite de micro- ondes dans un four à micro-ondes comporte trois moyens d'absorption. Le premier moyen est un ressort de contact métallique qui assure le contact conducteur entre le corps et la porte pour fermer complète- ment la porte. Le deuxième moyen est une cavité d'arrêt quart-d'onde servant à absorber les ondes qui fuient par le contact conducteur. Le troisième moyen est un absorbeur de ferrite prévu à la sortie du chemin de fuite pour absorber le reste de la fuite. La Demanderesse a obtenu le brevet des E.U.A. N 4 525 614 (auquel correspondent le brevet du G.B. N 2 122 059, le brevet français N 82 19333, et le brevet allemand N 32 42 125). Ce brevet a pour caractéristique que l'ouverture de la cavité d'arrêt est re- couverte d'un matériau de ferrite. Ce brevet est excellent dans la mesure o la fréquence d'oscillation fondamentale (2450 MHz) d'un - four à micro-ondes est concernée. Cependant, on a récemment exigé que non seulement la fré- quence fondamentale mais également les fréquences harmoniques (par exemple, la fréquence d'environ 12 GHz) soient suffisamment atté- nuées pour qu'une diffusion par satellite ne soit pas perturbée par un four à micro-ondes. En outre, on soumet à un contrôle le bruit à haute fréquence compris entre 1 GHz et 18 GHz. En conséquence, il faut empêcher la fuite de non seulement la fréquence fondamentale mais également des harmoniques. Une cavité d'arrêt antérieure qui résone à la fréquence fondamentale est inutile pour empêcher les harmoniques suivantes. Un but de la présente invention est de surmonter les incon- vénients et limitations d'un dispositif absorbeur d'ondes électro- magnétiques antérieur pour fournir un dispositif absorbeur nouveau et perfectionné. Un autre but de la présente invention est de fournir un dis- positif absorbeur d'ondes électromagnétiques qui soit efficace non seulement pour la fréquence fondamentale mais également pour les fréquences harmoniques. Ces buts et d'autres sont atteints par un dispositif absor- beur d'ondes électromagnétiques comprenant une chambre dans laquel- le est placée un aliment à cuire; une porte pour fermer une ouver- ture de la chambre constituée d'un matériau de protection électro- magnétique; une cavité prévue à des parties périphériques de la por- te pour qu'une ouverture de la cavité soit en face d'une paroi de la chambre; la cavité étant pourvue d'un absorbeur d'ondes à un bord d'une paroi de la cavité pour qu'un espace compris entre la porte et la paroi de la chambre soit fermé par l'absorbeur d'ondes, l'absorbeur d'ondes étant constitué d'une poudre de ferrite. D'autres caractéristiques et avantages de la présente inven- tion seront mis en évidence dans la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 représente une coupe transversale de l'absorbeur d'ondes selon la présente invention; la Figure 2 représente une vue en perspective de la structu- re de la Figure 1; la Figure 3 est une vue en perspective d'un autre exemple de réalisation de la présente invention; la Figure 4 est une coupe transversale d'encore un autre exemple de réalisation selon la présente invention; la Figure 5 est une coupe transversale d'encore un autre exemple de réalisation selon la présente invention; la Figure 6 est une coupe transversale d'encore un autre exemple de réalisation selon la présente invention; la Figure 7 est une coupe transversale d'encore un autre exemple de réalisation selon la présente invention; la Figure 8 et la Figure 9 représentent une coupe transver- sale de la modification qui est couplée aux exemples de réalisation précédents; la Figure 10 représente des courbes des constantes diélec- triques et de la perméabilité magnétique de l'absorbeur d'ondes qui est expérimenté; les Figures ll(a), 11(b) et 11(c) représentent la structure des dispositifs absorbeurs d'ondes expérimentés dans la présente invention; et les Figures 12(a), 12(b) et 12(c) représentent des courbes des caractéristiques expérimentées de la présente invention. La Figure 1 représente la coupe transversale du dispositif absorbeur d'ondes selon la présente invention, et la Figure 2 est la vue en perspective de la Figure 1. Sur ces figures, la référence numérique 1 indique une chambre dans laquelle est cuit un aliment. La référence numérique la indique une paroi qui entoure la chambre 1 à l'exception d'une ouverture frontale qui est fermée par une porte 2. Il est évident que la porte 2 peut ouvrir et/ou fermer la chambre 1. La porte 2 est pourvue d'un cadre 3 à la partie périphérique de la porte 2. Le cadre 3 fait face à l'extrémité 6 de la. paroi la avec un petit espace.laissé entre eux. - Le cadre 3 comporte une cavité d'arrêt 7 qui résone à la longueur d'approximativement un quart de la longueur d'onde de la fréquence fondamentale d'un oscillateur de type magnétron. La cavi- té 7 comporte, dans le présent exemple de réalisation, un ensemble de branches périodiques 10 qui servent à raccourcir la longueur - de la cavité, et à élargir la bande de fréquences de fonctionnement de la cavité. La cavité 7 atténue l'énergie des micro-ondes qui fuient dans l'espace compris entre la paroi de chambre et la porte à partir du point A à la surface intérieure 8 de la paroi la. L'idée de base de la présente invention est de monter un absorbeur d'ondes dans la partie o la Censité du flux magnétique est élevée dans une cavité. Dans notre analyse, la densité du flux magnétique au bord des branches 10 étant maximale dans la cavité 7, on a prévu des fragments repliés ll à l'extrémité des branches 10 et, sur les fragments 11, un élément absorbeur d'ondessimple élas- tique longitudinal 12 qui borde un ensemble de branches est monté comme l'indique la ligne en traits interrompus sur la Figure 2. L'élément absorbeur 12 est constitué du mélange de poudre de ferrite et/ou de poudre de fer carbonyle et de matière plastique et/ou de gomme naturelle, ou du mélange du mélange ci-dessus et de poudre de carbone. L'absorbeur d'ondes 12 est en contact avec l'extrémité 6 de la paroi la, ou du moins il fait face à cette extrémité 6 avec un petit espace qui est bien inférieur à la longueur d'onde de 12 GHz, quand la porte est fermée pour que la cavité 1 soit complè- tement fermée électriquement et magnétiquement. Dans l'exemple de réalisation préféré, l'épaisseur L1 de l'absorbeur d'ondes est com- prise entre 1 mm et 2 mm, et la largeur L2 de l'absorbeur d'ondes est comprise entre 6 mm et 8 mm. Dans la structure ci-dessus, la longueur de la cavité est un quart-d'onde, et de la sorte, la fréquence de micro-ondes fonda- mentale qui fuit à partir du point A se trouvant au coin de la chambre est considérablement atténuée. Quand l'absorbeur d'ondes 12 est monté au bord extrême des branches 10, la fuite des ondes à partir de la cavité 7 est atté- nuée. On remarquera que l'absorbeur-d'ondes est efficace en parti- culier quand il est monté dans la partie o la densité du flux magnétique a une valeur de crête dans la cavité. L'absorbeur d'on- des est efficace non seulement pour l'atténuation de la fréquence fondamentale (2450 MHz), mais également pour l'atténuation des har- moniques jusqu'à 12 GHz. Ainsi, le bruit pour une communication par satellite qui est engendré par un four à micro-ondes est atténué efficacement. La Figure 3 est la modification de la structure de la Figu- re 2. La caractéristique de la Figure 3 est l'utilisation d'une pla- que conductrice intermédiaire 15 à la place d'un ensemble de bran- ches périodiques 10 de la Figure 2. La plaque intermédiaire 15 com- porte la partie repliée à l'extrémité limite de celle-ci, et un absorbeur d'ondes longitudinal 12 est fixé à la partie repliée. De préférence, l'absorbeur d'ondes est élastique pour que l'espace compris entre la chambre et la porte soit complètement fermé. La Figure 4 est un autre exemple de réalisation de la pré- sente invention. Sur la figure, la cavité 7B se trouvant à la partie périphérique de la porte 2 comporte le conducteur intermédiaire 20 qui peut être constitué d'un ensemble de branches comme sur la Figure 2, ou d'une plaque massive comme sur la Figure 3. Le conduc- teur 20 comporte la partie repliée à l'extrémité limite de celui-ci, et l'absorbeur d'ondes 12 est monté sur la partie repliée. En outre, dans l'exemple de réalisation de la Figure 4, un second absorbeur d'ondes 22 qui est constitué du même matériau que celui de l'absor- beur 12 est fixé au bord de la paroi extérieure 22a de la cavité 7B. L'absorbeur d'ondes 22 est en contact direct avec la paroi la, ou du moins il fait face à la paroi la en laissant un petit espace en comparaison de la longueur d'onde de 12 GHz. L'exemple de réalisation de la Figure 4 est efficace pour atténuer la fuite d'énergie d'ondes, puisque l'absorbeur d'ondes est fixé non seulement au bord du conducteur intermédiaire 20, mais également au bord de la paroi extérieure 22a de la cavité. La Figure 5 est encore un autre exemple de réalisation de la présente invention. La caractéristique importante de l'exemple de réalisation de la Figure 5 est l'emplacement de l'absorbeur d'on- des 27 qui est monté au bord de la paroi intérieure de la cavité 7C. Dans l'exemple de réalisation de la Figure 5, le cadre conducteur 25 qui est la paroi intérieure de la chambre 1 s'étend jusqu'au cô- té 6. Ce cadre conducteur 25 est en contact avec la paroi de la ca- vité 7C qui est montée à la partie périphérique de la porte 2. La longueur de la cavité 7C est approximativement un quart de longueur d'onde de la fréquence fondamentale. Dans l'exemple de réalisation de la Figure 5, la plaque intermédiaire ou la branche intermédiaire n'est pas prévue. Cependant, on doit noter que l'absence de la pla- que intermédiaire n'est pas la caractéristique importante de l'exem- ple de réalisation, et que la plaque intermédiaire peut être égale- ment montée dans la cavité. La cavité 7C a son ouverture qui fait face à la paroi 6 de la chambre 1. La paroi intérieure de la cavité 7C comporte une par- tie repliée 26,à Jaquecaie un absorbeur d'ondes 27 est fixé. L'absor- beur d'ondes 27 est essentiellement en contact avec la paroi 6 ou de la chambre 1 de sorte que l'espace compris entre la chambre et la porte soit fermé. On doit noter que la densité du flux magné- tique a la valeur de crête au bord de la paroi intérieure, ou de la partie repliée 26 et, par conséquent, l'absorbeur d'ondes 27 qui est placé dans la partie o la densité du flux magnétique a la valeur de crête atténue sensiblement non seulement la fréquence fondamentale mais également les fréquences harmoniques. La Figure 6 est la modification de l'exemple de réalisation de la Figure 5. La caractéristique de la Figure 6 est la présence de l'absorbeur d'ondes 28 supplémentaire au bord de la paroi exté- rieure de la cavité 7C. Comme on l'a décrit plus haut, selon la présente invention, les absorbeurs d'ondes sont montés à un bord d'une cavité, et l'en- trée ou l'ouverture de la cavité est fermée par une matière non ma- gnétique telle qu'une matière plastique, ou l'entrée est même ou- verte. Il est préférable qu'une entrée d'une cavité soit fermée de façon étanche par un matériau diélectrique de sorte que la poussière ne puisse s'accumuler dans la cavité. L'absorbeur d'ondes est monté dans la partie o la densité cu flux magnétique dans la cavité a la valeur de crête. Dans un exemple de réalisation pratique, l'ab- sorbeur d'ondes est monté au bord d'un conducteur intermédiaire (Figures 1 à 3), ou au bord d'une paroi extérieure d'une cavité (Figures 4 et 6), ou au bord d'une paroi intérieure d'une cavité (Figures 5 et 6). L'absorbeur d'ondes peut être monté à deux bords (Figures 4 et 6), ou l'absorbeur d'ondes peut même être monté à trois bords (paroi extérieure, plaque intermédiaire, et paroi inté- rieure). Quand l'absorbeur d'ondes est monté en de nombreux points d'une cavité, l'effet d'atténuation de fuite est élevé, et donc le nombre d'onces absorbées est le ccormeis entre le cant "'un dispositif et l'atténuation de fuite voulue. Dans notre expérience, il suffit d'un ou de deux absorbeurs pour un four à micro-ondes qui ne pertur- be pas une liaison par satellite. La Figure 7 est la coupe transversale d'encore un autre exemple de réalisation de la présente invention. La caractéristique importante de l'exemple de réalisation de la Figure 7 est que l'ab- sorbeur d'ondes est placé non seulement au bord de la paroi de cavi- té, mais également à l'intérieur de la cavité. Sur la Figure 7, la chambre 71 servant à poser l'aliment à cuire comporte un cadre avec la paroi 71a. La chambre 71 a son ouverture qui est fermée par une porte 72. La porte 72 comporte une maille de protection conductrice sur l'ouverture et, par conséquent, aucune énergie d'ondes ne fuit par l'ouverture. Le chemin de fuite est le petit espace compris entre la paroi 75 de la porte 72 et la paroi 76 de la chambre 71. La fuite par le petit espace est atté- nuée par la cavité 73 placée à la partie périphérique de la porte 72, et l'absorbeur d'ondes selon la présente invention. La cavité 73 comporte un espace vide allongé qui est fermé par la première paroi extérieure 73a qui est perpendiculaire à la porte 72 à l'extrémité limite de la porte 72, par la deuxième paroi 73b qui est parallèle à la porte 72 et qui est couplée à la premiè- re paroi 73a, et par la troisième paroi intérieure 73c qui est pré- vue entre la deuxième paroi 73b et la porte 72, et par la paroi 75 de la porte 72. L'ouverture est fermée par l'élément de fermeture -74 constitué d'un matériau diélectrique, tel qu'une matière plasti- que. Tout le corps de la cavité 73 est recouvert par le couvercle diélectrique 74a. La première paroi 73a à l'extrémité limite de la cavité 73 a son fragment replié 77 au bord de la paroi 73a, et l'absorbeur d'ondes 78 est fixé au fragment replié 77 et à la paroi intérieure de la paroi 73a. L'absorbeur d'ondes 78 est allongé et en forme de L, et il comporte un premier bras 78a et un second bras 78b. Le pre- mier bras 78a est fixé au fragment replié 77, et il a une épaisseur L1= 3 mm. Le premier bras 78a de l'absorbeur d'ondes ferme le petit espace compris entre la paroi de cavité 75 et la paroi 76 de la chambre. Le second bras 78b de l'absorbeur d'ondes s'étend jusque sur la surface intérieure de la cavité 73 comme le montre la figure. L'exemple de réalisation de la Figure 7 est efficace car l'absorbeur d'ondes est monté non seulement à l'extérieur de la ca- vité mais également à l'intérieur de la cavité. Quand la densité du flux magnétique dans la cavité a la valeur de crête autour du bord de la paroi ou de la partie repliée 77, le flux de fuite magnétique est absorbée par l'absorbeur et, en outre, le flux de fuite dans l'espace compris entre les parois 75 et 76 est également absorbé car l'absorbeur 78a ferme cet espace. On doit noter,évidemment, que, lorsqu'un absorbeur supplé- mentaire est monté à un autre bord de la cavité (bord de la paroi ), l'effet est encore amélioré. Le matériau constituant l'absorbeur d'ondes 78 peut être semblable à celui des exemples de réalisation précédents. Les Figures 8 et 9 représentent la modification d'exemples de réalisation précédents, et la caractéristique des Figures 8 et 9 est la structure en une seule pièce d'un absorbeur d'ondes et d'un couvercle diélectrique d'une cavité. Sur la Figure 8, la chambre 81 d'un four à micro-ondes aune porte 82 qui ferme l'ouverture de la chambre 81. La porte 82 compor- te un cadre conducteur 83 à la partie périphérique de la porte 82. La paroi 85 du cadre 83 fait face à la paroi 86 de la chambre 81 en laissant un petit espace. Le cadre 83 fournit une cavité 87 qui ré- sone à la fréquence fondamentale (2450 MHz) d'un four à micro-ondes. Louverture ou l'entrée de la cavité 87 est recouverte d'un couvercle diélectrique 91 qui fait partie intégrante de l'absorbeur d'ondes 90. Le couvercle 90 est constitué d'une matière plastique, et il est fixé à la cavité 87 par un moyen adhésif, par exemple. Le couvercle 91 comporte une _- -poignée 91a à l'extrémité li- mite du couvercle 91, et la -poignée. 91a comporte un pre- mier bras 91b, un deuxième bras 91b et un troisième bras 91d. De préférence, le troisième bras 91d comporte une partie repliée 91e. Quand il est monté, l'absorbeur d'ondes 90 se trouve à l'extrémité de la paroi de la cavité 87. Par conséquent, le fonctionnement de l'absorbeur d'ondes 90 est semblable à celui de l'absorbeur d'ondes 28 de la Figure 6, ou à celui de l'absorbeur d'ondes 78a de la Figu- re 7. La référence numérique 85 indique la paroi de la cavité 87, les références 86 et 88 indiquent les parois de la chambre 81. L'es- pace compris entre les parois 85 et 86 est le chemin de fuite, et la présente invention empêche la fuite par le chemin. La Figure 9 est la modification de la Figure 8, et la carac- téristique de la Figure 9 est l'emplacement d'un absorbeur d'ondes A qui est placé à un autre bord D de l'ouverture de la cavité 87A. Il est évident que l'absorbeur d'ondes 90A fait partie intégrante du couvercle diélectrique 91A qui recouvre l'ouverture de la cavité 87A. La référence numérique 83A indique le cadre de la cavité 87A, et la référence 92A indique le revêtement en matière plastique qui recouvre la cavité 87A. Le fonctionnement électrique de l'exemple de la Figure 9 est semblable à celui de l'exemple de la Figure 5. Les exemples de réalisation des Figures 8 et 9 sont avan- tageux du point de vue procédé de fabrication. Puisqu'un couvercle diélectrique (91, 91A) et un absorbeur d'ondes (90,90A) sont d'abord assemblés partiellement, le procédé de fabrication d'un four est simplifié. Certains résultats expérimentaux de la présente invention sont indiqués dans la suite en référence aux Figures 10 à 12. La Figure 10 représente les courbes des parties réelles de la constante diélectrique 'et de la perméabilité diélectrique ô et de la partie imaginaire de la constante diélectrique E"et de la perméabilité,"de l'absorbeur d'ondes qui est utilisé dans l'expé- rience (E = ú'+ j E", 1 = Y' +,"). L'axe horizontal sur la Figure 10 représente la fréquence comprise entre 1 GHz et 20 GHz. Les Figures ll(a), ll(b) et 11(c) représentent les modèles de la structure d'un absorbeur d'ondes. Sur la Figure ll(a), un ab- sorbeur d'ondes A est placé au bord de la paroi extérieure d'une ca- vité. Sur la Figure ll(b), un absorbeur d'ondes B est placé à la fois au bord de la paroi extérieure de la cavité, et sur la surface intérieure de la paroi extérieure de lacavité. Sur la Figure ll(c), un absorbeur d'ondes C est placé sur la surface intérieure de la paroi extérieure, au bord de la paroi extérieure, et dans l'espace compris entre la cavité et la paroi de chambre. Les Figures 12(a), 12(b) et 12(c) représentent les courbes expérimentales. La Figure 12(a) est la courbe de la structure de la Figure ll(a), la Figure 12(b) est la courbe de la Figure ll(b), et la Figure 12(c) est la courbe de la Figure ll(c). Dans ces courbes des Figures 12 (a) à 12(c), les courbes extérieures B représentent les données o aucun absorbeur d'ondes n'est monté, et les courbes intérieures A représentent les données o un absorbeur d'ondes est monté. Les données sont prises sur le plan horizontal o est placé un four à micro-ondes autour de la direction de 360 degrés. La di- rection avant est indiquée par.0 degré, et la direction arrière est indiquée par 180 degrés. Les cercles dans un même plan représen- tent l'intensité de puissance de bruit comprise entre 40 dBpW et dBpW. La limite supérieure permise de la puissance de bruit dans la norme du comité CISPR est 57 dBpW. On remarquera que la courbe de la Figure 12(c) est la meil- leure, et que la courbe de la Figure 12(b) est satisfaisante. Dans la courbe de la Figure 12(a), la puissance de bruit de la courbe A est diminuée de façon importante en comparaison de celle de la cour- be B. D'après ce qui précède, il est maintenant évident qu'on a trouvé un dispositif absorbeur de micro-ondes nouveau et perfection- né. On doit bien sOr remarquer que les exemples de réalisation défi- nis sont simplement représentatifs et ne sont pas destinés à limiter le cadre de l'invention tel que défini dans les revendications qui suivent. il REVENDICATIONS 1. Dispositif à micro-ondes comportant: une chambre (1;71;81) dans laquelle est placé un aliment à cuire, une porte (2;72;82) pour fermer une ouverture de la chambre constituée d'un matériau de protection électromagnétique, une cavité (7;7B;7C;73;87) prévue à des parties périphéri- ques de la porte de sorte qu'une ouverture de la cavité fait face à une paroi de la chambre, caractérisé en ce que: la cavité est pourvue d'un absorbeur d'ondes (12;22;27;28; 78;90;90A) à un bord d'une paroi de la cavité, de sorte qu'un es- pace compris entre la porte et la paroi de la chambre est fermé par l'absorbeur d'ondes, et en ce que l'absorbeur d'ondes est constitué de poudre de ferrite. 2. Dispositif à micro-ondes selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'absorbeur d'ondes (12;22) est prévu à un bord d'une plaque intermédiaire (15;20) dans la cavité (7;7B). 3. Dispositif à micro-ondes selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'absorbeur d'ondes (22) est prévu à un bord d'une paroi extérieure (22a) de la cavité (7B). 4. Dispositif à micro-ondes selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'absorbeur d'ondes (27) est prévu à un bord d'une paroi intérieure de la cavité (7C). 5. Dispositif à micro-ondes selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'absorbeur d'ondes (22) est prévu à un bord d'une plaque intermédiaire (20) et à un bord d'une paroi extérieure (22a) de la cavité (7B). 6. Dispositif à micro-ondes selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'absorbeur d'ondes (27,28) est prévu à un bord d'une paroi extérieure et à un bord d'une paroi intérieure (25) de la cavité (7C). 7. Dispositif à micro-ondes selon la revendication 3, carac- térisé en ce que l'absorbeur d'ondes (78b) s'étend jusque sur une surface intérieure de la cavité (73). 8. Dispositif à micro-ondes selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'absorbeur d'ondes (90A) fait partie intégrante d'un couvercle diélectrique (91A) qui ferme l'entrée de la cavité (87A). 9. Dispositif à micro-ondes selon la revendication 8, carac- térisé en ce que l'absorbeur d'ondes (90) est fixé au couvercle (91) qui est constitué d'une matière plastique. 10. Dispositif à micro-ondes selon la revendication l,carac- térisé en ce qu'une paroi (73A) de la cavité (73) comporte une par- tie repliée à une extrémité limite de la paroi, et en ce qu'un ab- sorbeur d'ondes (78) est fixé à la partie repliée. 11. Dispositif à micro-ondes selon la revendication l,carac- térisé en ce que l'absorbeur d'ondes (27) ferme un espace compris entre une cavité (7C) et une paroi (6) d'une chambre (1). 12. Dispositif à micro-ondes selon la revendication 2, carac- térisé en ce que la plaque intermédiaire (20) est séparée en un en- semble de branches allongées.(10).