Procédé de fabrication d'un noyau magnétique à partir d'un ruban métallique continu.
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un noyau magnétique à partir d'un ruban métallique continu. Elle porte également sur les produits tels que transformateurs, éléments de moteurs électriques, contacteurs électriques ou autres, utilisant des noyaux magnétiques obtenus par ce procédé.
Au sens de la présente demande, il faut comprendre qu'un ruban métallique englobe aussi bien une mince bande de verre métallique
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en fer éventuellement allié.
On sait que dans ce type d'application, un enroulement de fil électrique est traversé par une branche d'un circuit magnétique, lequel
est en outre généralement fermé autour de cet enroulement.
Actuellement, un tel noyau magnétique est constitué d'un paquet de
tôles métalliques empilées, électriquement isolées l'une de l'autre
afin d'éviter l'échauffement du noyau par les courants de Foucault.
Selon la pratique courante, le noyau magnétique est actuellement réalisé par estampage du paquet de tôles à la forme désirée, mise en
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cuit magnétique par pose d'un barreau également feuilleté, avec différentes opérations de serrage des tôles et d'assemblage des éléments du noyau.
Cette technique conventionnelle comporte de nombreuses opérations, qui prennent du temps et se répercutent sur le prix du noyau magnétique. Elle entraîne en outre une importante perte de matière, à cause de l'estampage nécessaire du paquet de tôles à la forme requise.
Plusieurs tentatives ont déjà été faites pour modifier Le circuit magnétique de transformateurs ou de petits moteurs électriques.
Ces tentatives visaient en fait à remplacer le paquet de tôles magnétiques empilées par une bobine feuilletée obtenue par bobinage d'un matériau en ruban. IL serait ainsi possible d'utiliser un matériau plus intéressant, au double point de vue de ses propriétés et de son prix, et d'éviter les pertes de matière en supprimant l'estampage.
Cette méthode donne cependant lieu à une difficulté importante, parce que l'enroulement de fil électrique doit être formé directement sur le noyau, spire après spire, par l'intérieur de la bobine feuilletée. Cette opération d'enroulement du fil est difficile et coûteuse, et elle constitue un sérieux inconvénient tant technique qu'économique.
La présente invention a pour objet de proposer un procédé de fabrication d'un noyau magnétique à partir d'un matériau en ruban, qui ne présente pas les inconvénients précités et qui permet notamment la mise en place aisée d'un enroulement de fil fabriqué séparément.
Conformément à la présente invention, un procédé de fabrication d'un noyau magnétique à partir d'un ruban métallique continu, dans lequel on forme avec ledit ruban métallique au moins une bobine feuilletée constituant un circuit magnétique fermé autour d'un axe longitudinal, est caractérisé en ce que l'on coupe ladite bobine feuilletée suivant une surface au moins sensiblement parallèle audit axe longitudinal, ouvrant ainsi ledit circuit magnétique dont les extrémités constituent alors des liasses d'éléments de ruban métallique situées de part et d'autre de ladite surface de coupe, en ce que l'on glisse un enroulement de fil électrique autour de la bobine ainsi coupée et en ce que L'on assemble chacune desdites Liasses à des moyens pour refermer ledit circuit magnétique.
Suivant une modalité particulière de mise en oeuvre de l'invention, après La mise en place de l'enroulement de fil électrique sur ladite bobine coupée, on ouvre les Liasses d'éléments de ruban métallique et on les imbrique l'une dans l'autre, puis on resserre ces Liasses dans La zone où elles sont imbriquées de manière à refermer le circuit magnétique.
Dans cette modalité, les moyens.pour refermer le-circuit magnétique sont constitués par les Liasses d'éléments de ruban elles-mêmes.
Pour resserrer les liasses dans la zone où elles sont imbriquées l'une dans l'autre, on peut utiliser tout moyen connu tel que collier de serrage, bande de cerclage, rivets, etc...
Suivant une autre modalité de mise en oeuvre, on utilise deux bobines feuilletées de ruban métallique, on les juxtapose avec Leurs axes longitudinaux parallèles afin qu'elles soient en contact l'une avec l'autre par une portion de leur périphérie, et qu'elles forment ainsi une branche commune, on coupe Les deux bobines suivant des surfaces, de préférence suivant des plans, au moins sensiblement parallèles auxdits axes, Les deux bobines étant de préférence coupées d'un même côté par rapport au plan défini par Lesdits axes, on glisse un enroulement de fil électrique autour de ladite branche commune, puis on referme chaque coupure en imbriquant L'une dans l'autre Les Liasses correspondantes d'éléments de ruban métallique et en resserrant ces liasses dans les zones où elles sont imbriquées.
Pour faciliter l'imbrication de deux liasses L'une dans L'autre, il s'est avéré avantageux d'ouvrir ces liasses, c'est-à-dire de séparer Les éléments de ruban métallique, en particulier au moyen d'un jet de gaz, notamment de l'air r comprimé, ou au moyen d'un champ électromagnétique. La fine imbrication des liasses que L'on peut réaliser de la sorte permet de réduire au minimum La variation de réluctance magnétique introduite par La coupure.
Suivant encore une autre modalité de mise en oeuvre, on peut assembler au moins une desdites Liasses à une pièce magnétique teLLe qu'une pièce polaire, par exemple en fer doux.
En particulier, on juxtapose deux bobines feuilletées avec Leurs axes Longitudinaux parallèles, afin qu'elles soient en contact L'une avec L'autre par une portion de Leur périphérie et qu'eLLes forment ainsi une branche commune, on coupe ces deux bobines dans Ladite branche commune suivant des surfaces, de préférence suivant des plans, au moins sensiblement parallèles auxdits axes, on obtient ainsi deux Liasses d'éléments de ruban métallique composées chacune d'éléments de ruban appartenant à chacune des deux bobines feuilletées, on engage un enroulement de fil électrique sur chacune de ces Liasses et on assembLe Lesdites Liasses à des pièces magnétiques qui se font face à distance de façon à fermer Le circuit magnétique.
Dans cette disposition, L'entre-fer entre Les Liasses d'éléments de ruban métallique et Les pièces magnétiques est réduit au minimum. Selon l'invention, son effet peut encore être atténué en Le colmatant par exemple à L'aide d'une résine synthétique chargée en particules magnétiques.
D'autres particularités et avantages de L'invention apparaîtront à La Lecture de La description plus détaillée qui va suivre, consacrée à quelques exemples de mise en oeuvre et illustrée par les dessins annexés, dans lesquels La figure 1 illustre le montage d'un noyau d'un petit transformateur par un procédé conventionnel; la figure 2 expose, en quatre vues en perspective, le principe du procédé de la présente invention; la figure 3 compare Le montage du noyau d'un petit transformateur par Le procédé conventionnel et par Le procédé de L'invention; la figure 4 compare Le montage du stator d'un petit moteur électrique par un procédé conventionnel et par le procédé de l'invention; et la figure 5 compare le montage du stator d'un autre type de petit moteur électrique par un procédé conventionnel et par le procédé de l'invention.
Ces figures constituent bien entendu des représentations schématiques, dans LesqueLLes on.n'a reproduit que les éléments indispensables à la compréhension de l'invention. Des éléments identiques ou analogues sont en outre désignés par les mêmes repères numériques dans toutes les figures.
Dans la figure 1, on a illustré, de manière simplifiée, les opérations conventionnelles de fabrication du noyau d'un petit transformateur. On constitue en premier lieu un paquet 1 de tôles magnétiques empilées, que l'on estampe généralement en forme de E. On glisse ensuite les enroulements 2 sur la branche centrale du E, puis on referme le circuit magnétique en appliquant une armature 3 contre les faces de bout des branches du paquet de tôles 1. Il est donc nécessaire de fabriquer deux paquets de tôles, de les estamper à la forme requise, ce qui provoque une importante perte de matière, puis de les assembler avec soin.
La figure 2 expose, en quatre vues a, b, c, d,les étapes de fabrication d'un noyau magnétique suivant le principe de la présente invention. Dans une première étape (a), on forme une bobine 4 à partir d'un ruban métallique, par bobinage autour d'un axe qui, dans l'exemple représenté, est vertical. La bobine 4 peut avoir une forme quelconque autour de cet axe. Cette bobine est ensuite coupée en 5 (étape b) suivant un plan parallèle à l'axe; les deux extrémités de la bobine 4, c'est-à-dire les lèvres de la coupure 5, forment des liasses composées des éléments de ruban métallique correspondant aux spires coupées. On écarte alors les deux lèvres de la coupure 5 et on glisse autour de la bobine 4 un enroulement 2 fabriqué de façon conventionnelle (étape c).
Lorsque cet enroulement 2 est mis en place, on réunit les lèvres de la coupure 5 afin de refermer le circuit magnétique du noyau (étape d). A cet effet, on écarte les éléments 7 et 7' de ces liasses au moyen d'un jet d'air comprimé et on imbrique l'une dans l'autre les deux liasses ainsi ouvertes. Cette opération est illustrée dans L'encadré de la figure 2d, qui montre à plus grande échelle le mode de liaison des lèvres de la coupure 5. Enfin, cette liaison 6 est consolidée par exemple par des rivets 8. La zone de recouvrement, de longueur L, doit être suffisante d'une part pour permettre la pose des moyens de serrage et d'autre part pour assurer une transmission correcte du champ magnétique dans La zone de liaison
6.
La figure 3 illustre comparativement la réalisation du noyau d'un petit transformateur (a) d'une part par le procédé conventionnel (b) et d'autre part par le procédé de L'invention (c). Le procédé conventionnel a été rappelé en détail plus haut et iLLustré par la figure 1; il n'est pas nécessaire d'y revenir ici. Suivant l'invention, on juxtapose deux bobines 4 de telle façon qu'elles forment une branche commune 9, on coupe Les deux bobines 4 en dehors de cette branche commune puis on met en place l'enroulement électrique 2 de type conventionnel. Enfin, on referme le circuit magnétique du noyau au moyen des zones de liaison 6 et des rivets 8, comme cela a été expliqué dans La figure 2.
De même, La figure 4 montre la constitution du stator d'un petit moteur auxiliaire (a) par le procédé conventionnel (b) et par le procédé de L'invention (c). Dans le procédé conventionnel, l'enroulement 2 est par exemple monté sur une armature 3 qui est ensuite fixée au paquet de tôles 1. Dans celui-ci sont estampés une encoche 10 pour recevoir l'enroulement 2 et un trou 11 pour loger Le rotor du moteur. Dans Le noyau fabriqué conformément à l'invention (c), la bobine 4 est coupée et l'enroulement 2 est mis en place comme on l'a exposé plus haut. La bobine 4 est ensuite refermée par la zone de liaison 6. En
<EMI ID=3.1> que, La zone de Liaison 6 présente une nette surépaisseur par rapport au reste de La bobine 4. Dans Le cas présent, cette surépaisseur permet, moyennant un accroissement approprié de La Longueur L de La zone de Liaison 6, d'usiner dans cette zone un trou 11 pour Loger Le rotor du moteur.
Enfin, La figure 5 iLLustre Le cas particulier important d'un petit moteur électrique dont Le noyau magnétique comporte des pièces polaires séparées du rotor par un entre-fer très étroit. La vue (a) montre que Le paquet de tôles 1 conventionnel doit être estampé à une forme assez compliquée; Les pièces 12, 12' sont ensuite mises en place et fixées de manière connue en soi, par-exempte par soudage. Par Le procédé de l'invention, on coupe deux bobines 4 et on installe deux enroulements' 2 comme on L'a expliqué plus haut, puis une paire de Lèvres appartenant respectivement à chacune des deux bobines 4 est assemblée à une pièce polaire 12 tandis que L'autre paire de Lèvres est assemblée à L'autre pièce polaire 12'.
Les pièces polaires sont profilées à l'arrière de façon à recevoir et serrer La paire de Lèvres correspondante sur une Longueur suffisante pour réaliser une fixation solide. Le contact dans ces assemblages peut être amélioré en utilisant un matériau de couplage constitué d'une résine synthétique contenant des particules magnétiques. Un noyau magnétique obtenu de cette manière est représenté dans la vue (b).
L'invention n'est pas Limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits et illustrés. En fait, elle peut subir diverses modifications qui apparaîtront nécessaires à L'homme de métier, sans sortir pour autant du cadre défini par Les revendications qui suivent.
REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un noyau magnétique à partir d'un ruban métallique continu, dans lequel on forme avec ledit ruban métallique au moins une bobine feuilletée constituant un circuit magnétique fermé autour d'un axe longitudinal, caractérisé en ce que l'on coupe ladite bobine feuilletée (4) suivant une surface au moins sensiblement parallèle audit axe longitudinal, ouvrant ainsi ledit circuit magnétique dont les extrémités constituent alors des liasses d'éléments de ruban métallique situées de part et d'autre de ladite surface de coupe (5), en ce que l'on glisse un enroulement de fiL électrique (2) autour de la bobine (4) ainsi coupée et en ce que l'on assemble chacune desdites liasses à des moyens pour refermer Ledit circuit magnétique.
Method of manufacturing a magnetic core from a continuous metallic ribbon.
The present invention relates to a method of manufacturing a magnetic core from a continuous metallic strip. It also relates to products such as transformers, elements of electric motors, electric contactors or others, using magnetic cores obtained by this process.
Within the meaning of the present application, it is to be understood that a metallic ribbon includes both a thin strip of metallic glass
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possibly alloyed iron.
We know that in this type of application, a winding of electric wire is crossed by a branch of a magnetic circuit, which
is also generally closed around this winding.
Currently, such a magnetic core consists of a package of
stacked metal sheets, electrically isolated from each other
in order to avoid the heating of the core by the eddy currents.
According to current practice, the magnetic core is currently produced by stamping the package of sheets to the desired shape,
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magnetic baking by placing a bar also laminated, with different operations of tightening the sheets and assembling the elements of the core.
This conventional technique involves many operations, which take time and affect the price of the magnetic core. It also results in a significant loss of material, due to the necessary stamping of the sheet package to the required shape.
Several attempts have already been made to modify the magnetic circuit of transformers or small electric motors.
These attempts were in fact aimed at replacing the stack of stacked magnetic sheets with a laminated coil obtained by winding a ribbon material. It would thus be possible to use a more interesting material, from the double point of view of its properties and its price, and to avoid material losses by eliminating the stamping.
However, this method gives rise to a significant difficulty, because the winding of electric wire must be formed directly on the core, turn after turn, from the inside of the laminated coil. This operation of winding the wire is difficult and expensive, and it constitutes a serious drawback, both technical and economic.
The object of the present invention is to propose a method of manufacturing a magnetic core from a ribbon material, which does not have the aforementioned drawbacks and which in particular allows the easy installation of a winding of wire produced separately. .
In accordance with the present invention, a method of manufacturing a magnetic core from a continuous metallic strip, in which at least one laminated coil forming a closed magnetic circuit around a longitudinal axis is formed with said metallic strip is characterized in that said laminated coil is cut along a surface at least substantially parallel to said longitudinal axis, thus opening said magnetic circuit, the ends of which then constitute bundles of elements of metallic tape situated on either side of said surface cutting, in that a winding of electric wire is slipped around the coil thus cut and in that each of said bundles is assembled with means for closing said magnetic circuit.
According to a particular embodiment of the invention, after the installation of the winding of electric wire on said cut coil, the bundles of metal ribbon elements are opened and they are nested one in the other, then tighten these bundles in the area where they are nested so as to close the magnetic circuit.
In this mode, the means for closing the magnetic circuit are constituted by the bundles of ribbon elements themselves.
To tighten the bundles in the area where they are nested one inside the other, one can use any known means such as a clamp, strapping band, rivets, etc.
According to another mode of implementation, two laminated coils of metallic tape are used, they are juxtaposed with their parallel longitudinal axes so that they are in contact with each other by a portion of their periphery, and that they thus form a common branch, the two coils are cut along surfaces, preferably along planes, at least substantially parallel to said axes, the two coils preferably being cut on the same side with respect to the plane defined by said axes, a winding of electric wire is slipped around said common branch, then each cut is closed by nesting one in the other The corresponding bundles of metallic ribbon elements and by tightening these bundles in the areas where they are nested.
To facilitate the nesting of two bundles, one in the other, it has proved advantageous to open these bundles, that is to say to separate the elements of metallic tape, in particular by means of a jet of gas, in particular compressed air, or by means of an electromagnetic field. The fine interweaving of the bundles that can be carried out in this way makes it possible to minimize the variation in magnetic reluctance introduced by the cut.
According to yet another embodiment, it is possible to assemble at least one of said bundles to a magnetic piece such as a pole piece, for example made of soft iron.
In particular, two laminated coils are juxtaposed with their parallel longitudinal axes, so that they are in contact with each other by a portion of their periphery and so that they form a common branch, these two coils are cut in Said common branch along surfaces, preferably along planes, at least substantially parallel to said axes, two bundles of metallic ribbon elements are thus obtained each composed of ribbon elements belonging to each of the two laminated coils, a winding is engaged of electric wire on each of these bundles and the said bundles are assembled to magnetic parts which face each other at a distance so as to close the magnetic circuit.
In this arrangement, the gap between the bundles of metallic tape elements and the magnetic pieces is reduced to a minimum. According to the invention, its effect can be further attenuated by plugging it, for example using a synthetic resin loaded with magnetic particles.
Other features and advantages of the invention will appear on reading the more detailed description which follows, devoted to a few examples of implementation and illustrated by the appended drawings, in which FIG. 1 illustrates the mounting of a core a small transformer by a conventional process; Figure 2 shows, in four perspective views, the principle of the method of the present invention; FIG. 3 compares the mounting of the core of a small transformer by the conventional method and by the method of the invention; FIG. 4 compares the mounting of the stator of a small electric motor by a conventional method and by the method of the invention; and FIG. 5 compares the mounting of the stator of another type of small electric motor by a conventional method and by the method of the invention.
These figures are of course schematic representations, in LesqueLLes on.n'a reproduced only the elements essential to understanding the invention. Identical or analogous elements are also designated by the same reference numerals in all the figures.
In Figure 1, there is illustrated, in a simplified manner, the conventional operations for manufacturing the core of a small transformer. Firstly, a packet 1 of stacked magnetic sheets is formed, which is generally stamped in the shape of an E. Then the windings 2 are slid over the central branch of the E, then the magnetic circuit is closed by applying a frame 3 against the end faces of the branches of the sheet packet 1. It is therefore necessary to make two sheet packets, to stamp them to the required shape, which causes a significant loss of material, and then to assemble them carefully.
Figure 2 shows, in four views a, b, c, d, the steps for manufacturing a magnetic core according to the principle of the present invention. In a first step (a), a coil 4 is formed from a metal strip, by winding around an axis which, in the example shown, is vertical. The coil 4 can have any shape around this axis. This coil is then cut in 5 (step b) along a plane parallel to the axis; the two ends of the coil 4, that is to say the lips of the cut 5, form bundles composed of elements of metallic tape corresponding to the cut turns. We then separate the two lips of the cut 5 and we slide around the coil 4 a winding 2 manufactured in a conventional manner (step c).
When this winding 2 is put in place, the lips of the cut-off 5 are brought together in order to close the magnetic circuit of the core (step d). To this end, the elements 7 and 7 ′ of these bundles are separated by means of a jet of compressed air and the two bundles thus opened are nested one inside the other. This operation is illustrated in the box of FIG. 2d, which shows on a larger scale the mode of connection of the lips of the cut 5. Finally, this connection 6 is consolidated for example by rivets 8. The overlap zone, of length L, must be sufficient on the one hand to allow the fitting of the clamping means and on the other hand to ensure correct transmission of the magnetic field in the connection zone
6.
FIG. 3 compares the production of the core of a small transformer (a) on the one hand by the conventional method (b) and on the other hand by the method of the invention (c). The conventional process has been recalled in detail above and illustrated by FIG. 1; there is no need to come back to it here. According to the invention, two coils 4 are juxtaposed so that they form a common branch 9, the two coils 4 are cut outside this common branch and then the electrical winding 2 of conventional type is put in place. Finally, the magnetic circuit of the core is closed by means of the connection zones 6 and the rivets 8, as has been explained in FIG. 2.
Similarly, Figure 4 shows the constitution of the stator of a small auxiliary motor (a) by the conventional method (b) and by the method of the invention (c). In the conventional method, the winding 2 is for example mounted on a frame 3 which is then fixed to the sheet pack 1. In this are stamped a notch 10 to receive the winding 2 and a hole 11 to accommodate the rotor of the motor. In the core manufactured in accordance with the invention (c), the coil 4 is cut and the winding 2 is put in place as described above. The coil 4 is then closed by the connection zone 6. In
<EMI ID = 3.1> that, the Connection area 6 has a clear excess thickness compared to the rest of the coil 4. In the present case, this additional thickness allows, by means of an appropriate increase in the length L of the Connection area 6, to machine a hole 11 in this area to house the motor rotor.
Finally, Figure 5 illustrates the important particular case of a small electric motor, the magnetic core of which comprises pole pieces separated from the rotor by a very narrow gap. View (a) shows that the conventional sheet package 1 must be stamped to a fairly complicated shape; The parts 12, 12 'are then put in place and fixed in a manner known per se, for example by welding. By the method of the invention, two coils 4 are cut and two windings' 2 are installed as explained above, then a pair of lips belonging respectively to each of the two coils 4 is assembled to a pole piece 12 while that the other pair of lips is assembled to the other 12 'pole piece.
The pole pieces are profiled at the back so as to receive and tighten the corresponding pair of lips over a sufficient length to achieve a solid fixation. The contact in these assemblies can be improved by using a coupling material made of a synthetic resin containing magnetic particles. A magnetic core obtained in this way is shown in view (b).
The invention is not limited to the exemplary embodiments which have just been described and illustrated. In fact, it can undergo various modifications which will appear necessary to a person skilled in the art, without however departing from the framework defined by the claims which follow.
CLAIMS
1. A method of manufacturing a magnetic core from a continuous metallic ribbon, in which there is formed with said metallic ribbon at least one laminated coil constituting a closed magnetic circuit around a longitudinal axis, characterized in that said laminated coil (4) is cut along a surface at least substantially parallel to said longitudinal axis, thus opening said magnetic circuit, the ends of which then constitute bundles of elements of metallic tape situated on either side of said cutting surface ( 5), in that a winding of electric wire (2) is slipped around the coil (4) thus cut and in that each of said bundles is assembled to means for closing said magnetic circuit.