Brevet FR2835091A1 — publié le 20030725

fermA constituant un confinement. DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine des composants électriques passifs, plus particulièrement les composants à propriétés capacitives, et a pour objet une capacité variable, ainsi qu'un filtre à hautes fréquences et une sonde RMN intégrant au moins une telle capacité. Dans certaines applications, en particulier en liaison avec la résonance magnétique nucléaire (RMN), il est nécessaire de disposer de composants adaptés aux hautes fréquences pouvant supporter de fortes puissances. I1 est bien entendu avantageux que de tels composants soient facilement ajustables, aisés à fabriquer et d'un coût de revient faible, et fassent état d'une bonne tenue au vieillissement. Ainsi, en matière de capacités variables, il a été proposé une structure de capacité variable comprenant essentiellement, d'une part, un premier élément en matériau conducteur sous la forme d'une tige ou d'une barre au moins partiellement creuse, comportant un trou ou une perforation s'étendant axialement dans le corps dudit premier élément pour constituer une portion de tube et, d'autre part, un second élément également en matériau conducteur sous la forme d'une tige pouvant s'emboîter sur une profondeur variable dans ledit trou axial, la profondeur d' engagement du second élément dans le premier élément déterminant le degré de couplage capacitif entre eux, et donc la valeur de la capacité résultante. Ces capacités sont notamment utilisées pour la réalisation de filtres de haute fréquence. Bien qu'une telle construction de capacité puisse supporter des courants dynamiques importants, sa tenue en tension n'est pas suffisante dans certaines applications, ou ne permet pas de garantir une sécurité suffisante vis à vis des risques d'arcage, en cas de surtension. La présente invention a notamment pour but d'améliorer les capacités variables du type précité et de pallier aux inconvénients exposés cidessus. A cet effet, l'invention propose une capacité variable ou réglable du type précité, caractérisée en ce que la portion de tube est pourvue sur sa face interne, prétérentiellement sensiblement sur toute la profondeur du trou axial, d'une couche d'un matériau diélectrique, cette dernière s'étendant, prétérentiellement, de manière continue, par dessus le bord définissant l'ouverture d'accès dudit trou et sur une partie adjacente de la face externe de ladite portion de tube. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci- après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre S d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue partielle en coupe d'une capacité variable s e l on l ' inventi on, et, les figures 2A, 2B et 2C représentent en élévation latérale (figures 2A et 2B) ou en coupe longitudinale (figure 2C) les éléments constitutifs d'une capacité variable selon une variante de réalisation prétérée de l'invention. Comme le montrent les figures des dessins annexés, la capacité 1 comprend essentiellement, d'une part, un premier élément 2 en matériau conducteur sous la forme d'une tige ou d'une barre au moins partiellement creuse, comportant un trou ou une perforation 2' s'étendant axialement dans le corps dudit premier élément 2 pour constituer une portion de tube 2" et, d'autre part, un second élément 3 également en matériau conducteur sous la forme d'une tige pouvant s'emboîter sur une profondeur variable dans ledit trou axial 3', la profondeur d'engagement du second élément 3 dans le premier élément 2 déterminant le degré de couplage capacitif entre eux, et donc la valeur de la capacité résultante. Conformément à l'invention, la portion de tube 2" du premier élément constitutif 2 est pourvue sur sa face interne, préférentiellement sensiblement sur toute la profondeur du trou axial 2', d'une couche 4 d'un matériau diélectrique, cette dernière s'étendant de manière continue par dessus le bord 2"' définissant l'ouverture d'accès dudit trou 2' et sur une partie adjacente de la face externe de ladite portion de tube 2". Une telle constitution de la capacité 1 permet, outre de pallier aux inconvénients précités, également de réaliser une bonne simulation préalab le des prob lèmes d' arcage en liaison avec l' élaboration de la géométrie des éléments. Afin d'obtenir des caractéristiques électriques évoluant progressivement lors d'un mouvement de coulissement axial relatif entre les deux éléments 2 et 3, ainsi qu'un déplacement aisé et un guidage précis du second élément 3 dans le premier élément 2, ledit second élément 3 coulisse avec un contact glissant dans le premier élément 2, ces éléments 2 et 3 présentant avantageusement tous deux une section circulaire, au moins pour leurs surfaces respectives en regard. S el on un mode de réalisati on préférentiel de l' invention, la couche 4 de matériau diélectrique consiste en du polytétrafluorocthylène (TEFLON nom déposé) et présente une épaisseur sensiblement constante. I1 a été constaté par les inventeurs qu'une très bonne protection contre les arcs électriques était obtenue lorsque la longueur d'extension asiale 1 de la portion de couche 4" rapportée sur la face externe du premier élément 2 est supérieure à 10 %, avantageusement comprise entre 15 % et 60 %, préférentiellement entre 35 % et 55 % (meilleur compromis coût / performance), de la longueur d'extension axiale L de la portion de couche 4' rapportée sur la face interne de la portion de tube 2" définissant le trou axial 2'. Ainsi, ladite longueur axiale 1 pourra être d'environ 20 mm pour une longueur axiale L de 45 mm et un diamètre intérieur du premier élément 2 d'environ 5 mm. En variante, la portion de couche 4" externe pourra également recouvrir la totalité de la face extérieure du premier élément 2. La couche de matériau diélectrique pourra, par exemple, étre rapportée par dépôt sur les faces concernées de la portion de tobe 2". Toutefois, conformément à une variante de réalisation pratique avantageuse de l'invention, représentée aux figures 2A, 2B et 2C des dessins annexés, la couche de matériau diélectrique 4 est formée par un élément ou un corps, prétérentiellement d'un seul tenant, rapporté par emmanchement sur le premier élément 2, ledit corps 4 étant constitué par un premier manchon 4' de plus petit diamètre et de plus grande longueur, par un second manchon 4" de plus grand diamètre et de plus petite longueur disposé autour dudit premier manchon 4' et par un anneau de jonction 4"' reliant les deux manchons 4' et 4" au niveau de l'un de leurs bords d'extrémité respectifs. Comme le montre plus particulièrement la fgure 2B des dessins annexés, le trou axial 2' est un trou borgne et le premier élément 2 présente au moins un autre perforation 5, filetée ou non, à extension axiale ou transversale, destinée à son montage ou à sa fixation. 3s Le cas échéant, ledit premier élément 2 pourra comporter un second trou axial 5, opposé au premier trou axial 2' et pourvu d'un filetage interne pour sa fixation et son réglage en position sur un support adapté. - 4 Prétérentiellement, et comme représenté sur la figure 2A des dessins annexés, le second élément 3 consiste en une vis présentant, du côté de l'extrémité opposée à la tête 3"', une partie non fletée 3', destinée à être engagée, prétérentiellement de manière ajustée, dans le trou axial 2' du premier élément 2 (l'élément 3 formant ainsi une vis plongeuse). Comme le montre partiellement la fgure 1 des dessins annexés, les premier et second éléments 2 et 3 sont montés sur un corps support 6 (représenté en partie), le second élément 3 sous forme de vis étant solidarisé au niveau de sa partie fletée 3 contiguë à sa tête 3"', avec faculté de coulissement par rapport au premier élément 2 par rotation autour de son ase longitudinal. En vue d'aboutir à une possibilité de réglage optimisée de la capacité variable 1, les parties fletée 3" et non filetée 3' de la vis 3 peuvent présenter des longueurs axiales sensiblement identiques. La présente invention a également pour objet un fltre à hautes fréquences, notamment du type passe-bande, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une capacité variable ou réglable 1 du type décrit ci dessus (non représenté). Enfin, la présente invention concerne également une sonde RMN de puissance, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une capacité variable ou réglable 1 du type décrit précédemment. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifcations restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS l) Capacité variable ou réglable, notamment pour filtres de puissance haute-fréquence, comprenant essentiellement, d'une part, un premier élément en matériau conducteur sous la forme d'une tige ou d'une barre au moins partiellement creuse, comportant un trou ou une perforation s'étendant axialement dans le corps dudit premier élément pour constituer une portion de tube et, d'autre part, un second élément également en matériau conducteur sous la forme d'une tige pouvant s'emboter sur une pro fondeur variable dans ledit trou axial, l a profondeur d' engagement du second élément dans le premier élément déterminant le degré de couplage l0 capacitif entre eux, et donc la valeur de la capacité résultante, caractérisée en ce que la portion de tube (2") est pourvue sur sa face interne, prétérentiellement sensiblement sur toute la profondeur du trou axial (2'), d'une couche (4) d'un matériau diélectrique, cette dernière s'étendant, préférentiellement, de manière continue par dessus le bord (2"') définissant l5 l'ouverture d'accès dudit trou (2') et sur une partie adjacente de la face externe de ladite portion de tube (2"). 2) Capacité variable selon la revendication l, caractérisée en ce que le second élément (3) coulisse avec un contact glissant dans le premier élément (2), ces éléments (2 et 3) présentant tous deux une section circulaire. 3) Capacité variable selon l'une quelconque des revendications l et 2, caractérisée en ce que la couche (4) de matériau diélectrique consiste en du polytétrafluoroéthylène et présente une épaisseur sensiblement constante et en ce que la longueur d'extension axiale (l) de la portion de couche (4") rapportée sur la face externe du premier élément (2) est supérieure à l 0 %, avantageusement comprise entre l 5 % et 60 %, préférentiellement entre 35 % et 55 %, de la longueur d'extension axiale (L) de la portion de couche (4') rapportée sur la face interne de la portion de tube (2") définissant le trou axial (2'). 4) Capacité variable selon l'une quelconque des revendications l à 3, caractérisée en ce que la couche de matériau diélectrique (4) est formée par un élément ou un corps, préférentiellement d'un seul tenant, rapporté par emmanchement sur le premier élément (2), ledit corps (4) étant constitué par un premier manchon (4') de plus petit diamètre et de plus - 6 grande longueur, par un second manchon (4") de plus grand diamètre et de plus petite longueur disposé autour dudit premier manchon (4') et par un anneau de jonction (4"') reliant les deux manchons (4' et 4") au niveau de l'un de leurs bords d'extrémité respectifs. 5) Capacité variable selon l'une quelconque des revendications l à 4, caractérisée en ce que le trou axial (2') est un trou borgne et en ce que le premier élément (2) présente au moins un autre perforation (5), filetée ou non, à extension axiale ou transversale, destinée à son montage ou à sa fixation. lO 6) Capacité variable selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le second élément (3) consiste en une vis présentant, du côté de l'extrémité opposée à la tête (3"'), une partie non filetée (3'), destinée à étre engagée, prétérentiellement de manière ajustée, dans le trou axial (2') du premier élément (2). l 5 7) Capacité variable selon les revendications 5 et 6, caractérisée en ce que les premier et second éléments (2 et 3) sont montés sur un corps support (6), le second élément (3) sous forme de vis étant solidarisé au niveau de sa partie filetée (3) contiguë à sa tête (3"'), avec faculté de coulissement par rapport au premier élément (2) par rotation autour de son axe longitudinal. 8) Capacité variable selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que les parties filetée (3") et non filetée (3') de la vis (3) présentent des longueurs axiales sensiblement identiques. 9) Filtre à hautes fréquences, notamment du type passe-bande, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une capacité variable ou réglable (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 1 O) Sonde RMN de puissance, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une capacité variable ou réglable ( 1) selon l'une