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.