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NOYAU MAGNETIQUE ENCHEVETRE ET PROCEDE POUR SA FABRICATION.
L'invention se rapporte aux appareils à induction électrique tels que les transformateurs, et particulièrement aux noyaux ou circuits magné- tiques de ces appareils et aux procédés pour leur fabrication.
Beaucoup d'aciers au silicium du commerce ont un axe d'orienta- tion de meilleure magnétisation des grains cristallins correspondant au sens de laminage, dans lequel les propriétés magnétiques sont meilleures que dans les autres directions. C'est-à-dire que lorsque les lignes de force ma- gnétiques suivent dans l'acier cette direction préférée, les pertes sont plus faibles et la perméabilité plus élevée que si les lignes de force tra- versent l'acier suivant une direction inclinée sur celle-ci et les proprié- tés sont moins bonnes quand les lignes de force sont perpendiculaires à la direction préférée.
Il s'ensuit que si un noyau est formé d'un ruban d'acier magnéti- que dont l'orientation de meilleure magnétisation correspond au sens longi- tudinal du ruban et que les lignes de force suivent cette direction, on dispose d'un noyau à haute perméabilité et à pertes dans le fer minima.
Dans une réalisation antérieure utilisant les propriétés d'un tel acier, les enroulements de matière magnétique formant des circuits magné- tiques fermés constituant le noyau sont réalisés par bobinage d'un ruban continu d'acier magnétique, couche après couche. Les couches sont ensuite réunies en remplissant d'une matière de remplissage ou liant les inters.ti- ces qui les séparent, ce qui donne un ensemble solide non déformable consti- tué de feuilles d'acier magnétique garnies d'un film intercalaire servant de liant.
Quand le ruban d'acier est enroulé ainsi couche après couche, ces couches forment ensemble un circuit magnétique indéformable que l'on coupe en sections, et les surfaces de séparation sont usinées de manière à former
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des joints à surfaces polies et s'adaptant parfaitement quand on les réunit autour du bobinage' du transformateur. Les lamelles du noyau sont réunies en une masse solide sans qu'il y ait ni vibration ni mouvement relatif de cel- les-ci.
Dans une autre réalisation antérieure qui utilise les mêmes pro- priétés de l'acier magnétique, les lignes de force passant dans le feuillard d'acier dans le sens de la longueur du ruban, une longue bande de matière magnétique est découpée en une série de bandes plus courtes dont la longueur varie d'une manière uniforme. Les lamelles ainsi formées sont empilées en une pile de forme trapézoïdale, les longueurs allant en augmentant de la ba- se au sommet. Le groupe de lamelles est ensuite plié de manière à former un
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demi-noyau enfeu) les-bandes les plus longues à l'extérieur. Deux demi-noyaux en U sont réunis pour former un noyau entier avec les extrémités jointes bout à bout.
Dans une autre réalisation antérieure, le circuit magnétique est formé de lamelles empilées 1-lune au-dessus de l'autre constituant un noyau de forme rectangulaire-ayant aux quatre coins quatre joints en bout et à re- couvrement, les plans des tôles coupant la fenêtre ou ouverture pratiquée dans le circuit magnétique.
Le plan des couches de tôles, est de premiers .importance pour la détermination de certaines caractéristiques des. noyaux magnétiques.Il dé- termine le nombre de couches à utiliser, la direction de dégagement de la chaleur et du flux de fuite, et le nombre de joints. Il détermine aussi la direction de plias grande rigidité de l'ensemble par rapport.. aux effets de déformation, et a donc une influence sur les petites et grandes résonances dans le noyau,
Le noyau à empilage de type courant a quatre coins formant des -joints enchevêtrés.
Le noyau du type enroulé et.découpé par la suite, a deux jointsbout à bout aux deux côtés..Dans lesnoyaux de grande dimension, de plus de 50 kilovolts-ampères par exemple, un joint enchevêtre,est préférable à un joint bout à bout si l'on veut maintenir les bruits de vibration dus
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IL ,1a magnétostriction au minimum. Pour d'autres raisons le' plan' des tôles du'noyau enroule est préférable à celui, du noyau à empilage5 # - .-*i Conformément à la présente invention, les joints sont enchevêtrés,
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alternativement 'bout à bout et a'recouvrement, comme dans la réalisation . antérieure précitée, mais le plan des tôles correspond à celui du noyau en- roulé de erorté '4& le plan des tôles ne vient pas couper la-fenêtre prati-' ?quée dans le circuit magnétique.
Conformément à 1-*Invention,,'Il y à pour le noyau entier deux joints enchevêtrés, bout à bout et a'rcoùvre&ent, qui peuvent être" situés soit dans tes deux parties de culase.¯ysit dans ' les deux branches. Les tôles Ëuvèt être découpées suivant une'direction faisant un angle avec l'axe longitudinal de la bande d'acier magnétique, par exemple suivant un angle de 45 degrés ou de 60 degrés.
Cette découpe .inclinée est avantageuse à certains points de vue, mais n'est pas toujours
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-nécessaire... -,.1.. ' .. :" .' Les pliages entre -les parties de culasse et les branches sent, .... exécutés de façon que les coins soient arrondis et libres sans liant entre
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..les. jboles p01!tt' permettre à celles-ci de vibrer individuellement sans trans- mètstre. facilement leurs, vibrations qui peuvent être dues . à-1= anagnétostri. ti.- e¯x couches.
Les branches sur lesquelles se placent les bobinages . pe1VleE.t:<:être. serrées à fond pour obtenir un mandrin de. bobine aussi, petit #' q.e b7.e. mais. la culasse sera libre et aura donc -un niveau de bruit - "fPl,;-èas:8r,,!..,. ; ¯. ' #'....- " - - ... --Ï '# , i "",..r .. :, -: :- j 1 Oè - 'Cn noyau'ccoistruit conformément à la présente' invention a un ni- veau de bruit inférieur à celui d'un noyau comparable formé de tôles empi- ;.1é.es-d#nme d'habitude, parce que les branches du noyau-ne.! sont pas serrées- ...;' de\.'#agon'a fermer un -tout rigide, C0lIIDl.e, il faut le faz.re-avc3:es noyaux- à ¯-empilage e1a:as:L.'tiue.
Un circuit magnétique construit conformément à .la. pré- sente invention.. au lieu d'être rigide dans le plan des vibrations de réso
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nance, est flexible de sorte que les différentes tôles peuvent fléchir in- dividuellement, allégeant ainsi les contraintes dans le noyau.
Un noyau construit conformément à la présente invention a un ni- veau de bruit inférieur à celui d'un noyau comparable à bande enroulée, im prégné et découpé parce que les joints bout à bout sont remplacés par des joints enchevêtrés alternativement bout à bout et à recouvrement., et que le noyau est flexible et libre, ce qui supprime les chocs sur les joints dus aux vibrations quand les surfaces accolées sont légèrement décalées 15'une par rapport à 1'autre
Dans un noyau établi conformément à l'invention, le nombre de joints est la moitié de celui d'un noyau de type courant.,
c'est-à-dire que il y en a deux au lieu de quatre.L'acier magnétique ne doit pas être aussi rigoureusement plat ni d'épaisseur aussi égale que dans les noyaux de type courant et il y a beaucoup moins de chances d'avoir des collages entre tôles qu'avec les noyaux enroulés et recuits, et les pertes par cou'-' rants de Foucault exagérées sont plus railemetn évitées, ces collages ayant peu l'occasion de se produire à cause de la liberté relative des tôles.Les collages peuvent d'ailleurs être supprimés facilement, puisqu'il ;y a pas de liant entre les tôles et que 1-'on peut mouvoir celles-ci lune par rap- port à l'autre.
Diverses formes d'exécution préférées de l'invention sont repré- sentées à titre d'exemple dans les dessins annexés.
La figure 1 est une vue en perspective d'un noyau en feuillard magnétique exécuté conformément à 1' invention
La figure 2 est une vue en perspective d'un noyau semblable avec des bobinages entourant les branches du noyau.
La figure 3 est une vue en perspective d'une partie d'un noyau construite conformément à une forme d'exécution de l'invention*
La figure 4 est une vue en perspective montrant la forme d'un joint conforme à la pratique de l'invention.
La figure 5 est une vue en plan d'une bande de matière magnéti- que découpée de façon à former une tôle d'un groupe de tôles utilisé dans la construction du noyau.
La- figure 6 est une vue en plan d'un empilage de tôles découpées et superposées conformément à un procédé de construction d'un noyau.
La figure 7 est une vue de face d'un empilage de tôles de la figu- re 6
La figure 8 est une vue en plan de deux empilages de tôles, comme aux figures 6 et 7,avec les extrémités adjacentes enchevêtrées de façon à former un joint bout à bout et à recouvrement.
La figure 9 est une vue en perspective montrant comment les extré- mités restantes ou opposées des tôles représentées à la figure 8 peuvent être enchevêtrées de façon à former le second joint bout à bout et à recou- vrement du circuit magnétique fermé.
La figure 10 est une vue de profil des tôles utilisées pour for- mer un circuit magnétique, le joint inférieur étant achevé et les extrémi- tés des tôles supérieures étant enchevêtrées de la manière indiquée à la figure 9 pour faire le second jointe
La figure 11 est une vue semblable à celle de la figure 10, avec les deux joints achevé*;.
Les figures 12 et 13 sont des vues de profil et en bout respecti- vement d'un noyau avec les joints achevés et maintenus provisoirement par des cerclages avant la formation en circuit magnétique rectangulaire; et
Les figures 24 et 15 représentent une presse dans laquelle on pla- ce le noyau des figures 12 et 13 et on le transforme de sa forme ovale repré-
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sentée à la figure 14 en la forme pratiquement rectangulaire de la figure 15.
La figure 1 représente un circuit magnétique pratiquement rectangu- laire 1 ayant deux branches verticales 2 et 3 dont les extrémités opposées sont réunies par des parties de culasse 4 et 5 et entourant une fenêtre ou ouverture rectangulaire 6.Le noyau est formé de deux parties de noyau 7 et 8 réunies, constituées chacune d'un groupe de tôles 11 ou 12 ayant des branches rectilignes et des parties de culasse partant à angle droit des ex- trémités opposées des branches. Les extrémités des tôles des groupes 7 et 8 sont cisaillées ou découpées suivant les diagonales 13 et 14 alternativement d'une couche à l'autre de manière à être dirigées dans des sens différents et à s'adapter l'une à l'autre quand les deux parties de noyau sont réunies, de façon à former des joints supérieur et inférieur 15 et 16 respectivement.
La figure 2 représente un noyau construit suivant le procédé de la figure 1 et muni de deux enroulements conducteurs électriques 17 et 18 entourant les branches 2 et 3.
La figure 3 représente une des parties de noyau utilisées pour former un circuit magnétique complet qui diffère principalement de la con- struction de la figure 1 en ce que les joints se trouvent dans les branches et non dans les parties de culasse. La partie de noyau représentée à la figure 3 est formée d'un groupe de tôles 21 découpées suivant les lignes 22 et 23 à leurs extrémités, ces lignes faisant un angle de 45 avec le sens longitudinal de la tôle, et les tôles sont assemblées de telle manière que leurs extrémités sont dirigées différemment d'une couche à l'autre,
formant donc des surfaces jointives à recouvrement venant s'adapter sur des surfaces semblables de l'autre partie du noyau complet.La partie de noyau de la figu re 3 est représentée formée de deux parties de branches droites 24 et 25 réunies par une partie de culasse 26.Dans les formes d'exécution des figu- res 1, 2 et 3, les tôles se trouvent à nonante degrés par rapport à la po- sition des tôles dans les noyaux courants, c'est-à-dire que les plans des tôles ne coupent pas l'espace formé par la fenêtre qu'entoure le circuit magnétique.
La figure 4 représente deux parties de noyau écartées l'une de l'autre avant leur assemblage qui formera un joint enchevêtrée bout à bout et à recouvrement, tel qu'utilisé dans les parties de culasse du noyau de la figure 1 et dans les branches du noyau de la figure 3. Afin d'identifier facilement les éléments, les références de la figure 3 sont répétées à la figure 4.
Deux groupes de tôles correspondant aux tôles 21 sont formés, re- présentant les deux parties de branche 25 de deux parties de noyau corres- pondant à celles représentées à la figure 3 parties de branche se terminant par des découpes rectilignes faisant un angle de 45 avec le sens longitu- dinal des tôles 21. Les tôles se terminant par les lignes 22 se joignent bout à bout et les tôles découpées suivant les lignes 23 viennent aussi s'appliquer bout à bout quand les deux parties de noyau sont glissées, dans leurs positions définitives. Les tôles se terminant par les lignes 22 sont enchevêtrées dans les tôles se terminant par lignes 23, de manière à former un joint bout à bout et à recouvrement dans lequel les extrémités de tôles adjacentes sont perpendiculaires entre elles.
La figure 5 représente une tôle magnétique 21 découpée à ses ex- trémités opposées suivant des lignes 22 et 23 représentées à 45 par rap=- port au sens longitudinal de la tôle, tôle du type utilisé dans les constrac tions de noyau des figures 1, 2 et 3.Il faut remarquer que l' on peut uti- liser des tôles de ce type général mais dont les bords sont découpés suivant des angles différents, 60, 45 ou 90 degrés ou tout autre angle convenable par rapport à 1'axe longitudinal de la tôle
Les figures 6 et 7 donnent un empilage de tôles correspondant à celui de la figure 5, dont les tôles, quand elles sont découpées en série ou en groupe, le sont à des longueurs progressivement croissantes,
d'une longueur minimum correspondant au bord de la fenêtre à une longueur maximum correspondant au contour extérieur du noyau complet, de manière à suivre l'accroissement de longueur des diverses couches de l'intérieur à l'extérieur.
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Comme indiqué à la figure 6, les tôles sont empilées de telle fagon que les bords 22 et 23 partent d'un point 31 diagonalement à travers toute la lar- geur des tôles à un point 32 dans une couche, et d'un point 33 à un point 34 suivant une diagonale perpendiculaire au bord de la première couche, pour la couche suivante,ces diagonales alternant d'une coucheà l'autre. Chaque tôle de l'empilage a une longueur légèrement différente de celles des cou- ches adjacentes. La figure 8 représente deux empilages de tôles comme aux figures 6 et 7, mais avec des parties enlevées, deux extrémités de ces em- pilages étant enchevêtrées tout en maintenant les tôles bien planes de ma- nière à former un joint 35 qui réunit les deux groupes.
Quand le joint 35 est achevé,les tôles du joint sont serrées en- tre des plaques de serrage 35 et 37 (voir figure 10) et maintenues par un moyen approprié quelconque tel que des boulons 38 de manière à former un joint rigide, tandis que les extrémités extérieures des tôles, comme indi- qué à la figure 8, sont pliées de façon à former un joint 41 représenté dans la partie supérieure de la figure 10. Pendant la fabrication du joint, les tôles du joint formé doivent être assez libres pour que leurs extrémi- tés 42 puissent être pliées et placées convenablement dans le joint achevé.
On peut réaliser ceci de différentesmanières, dont une est représentée à la figure 10. Un serre-joint en deux parties 43 et 44 réunies par un boulon 45 est muni dans sa partie 44 de galets 46 qui servent à faciliter 1'intro duction'des extrémités des tôles dans le serre- joint, lequel doit être suffisamment desserré pour recevoir les tôles pendant la formation du joint.
La figure 9 montre comment les bouts 42 du groupe de tôles s'en- chevêtrent pendant la formation du joint 41 Le serre-joint a été omis à la figure 9 pour montrer plus clairement la position des diverses tôles pendant la formation du joint. Quand celui-ci est achevé, le serre-joint est serré pour empêcher les tôles de se séparer. A la figure 11, le serre- joint supérieur est de construction semblable à celle du serre-joint infé- rieur, comprenant les parties 36, 37 et 38. ? importe quel dispositif de serrage approprié peut être utilisé.
Le noyau ayant généralement des coins arrondis, comme le montrent les figures 10 et 11, peut être encore travaillé pour prendre la forme rec- tangulaire suivant plusieurs procédés, dont un est décrit. Un cerclage d'a cier représenté en 51 aux figures 12 et 13 peut entourer le noyau, et les deux bouts du cerclage 51 peuvent être réunies de manière connue au moyen d'un accouplement 52.
Des pièces de serrage 53 et 54 peuvent remplacer le serre-joint des figures 10 et 11 et être maintenues par une frette d'acier 55 fermée au moyen d'un accouplement 56, comme indiqué aux figures 12 et 13
Une presse ou machine de forme est représentée aux figures 14 et 15; elle sert à recevoir un noyau ayant la forme représentée aux figures 12 et 13 et à lui donner une forme rectangulaire. La presse en question con- siste essentiellement en un grand étau muni d'un piston ayant un mouvement perpendiculaire à celui des mâchoires de l'étau.
Comme indiqué, une pièce support ou base 61 est prévue sur laquelle se trouvent des taques 62 avec un intervalle suffisant pour recevoir la pièce de serrage 53 du noyau, quand celui-ci est placé dans la machine.De l'autre côté du noyau, il y a un pilon 63 avec une plaque intercalaire 64 et deux taques de pression supérieures 65 également écartées pour recevoir entre elles la pièce de serrage 53 du joint supérieur.
Deux mâchoires 66 sont placées des deux cô- tés du noyau et des plaques intercalaires 67 sont glissées entre le noyau et les mâchoires.Des taques de pression 70 garnissent la face intérieure des intercalaires 67 et sont en contact direct avec le noyau et une série de galets 68 montés sur un cadre ou support 69 sont placés entre les mâ- choires 66 et les plaques intercalaires 67,de sorte que lorsque le piston 63 et la taque de pression 65 descendent, les intercalaires 67 et les ta ques de pression latérales 70 peuvent se déplacer facilement au contact du noyau.
Un bloc 71 est glissé entre les pièces de serrage intérieures54 pour limiter le mouvement descendant du piston; il a une épaisseur telle qu'il correspond à une ouverture rectangulaire 6 dans le circuit magnétique ob-
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tenue par la descente du piston qui transforme le circuit magnétique' de sa forme de la figure 14 en la forme définitive du noyau représentée à la figu- re 15.
Quand le noyau est achevé, comme à la figure 15, les deux moitiés correspondant à la forme de la figure 3 peuvent être séparées et -réunies de manière que les parties de branche viennent se joindre à l'intérieur des en- roulements conducteurs électriques, donnant ainsi un transformateur complet du type représenté à la figure 2.
On remarquera que la longueur de chaque tôle d'un groupe de tôles faisant partie d'un circuit magnétique achevé est différente des longueurs des tôles voisines dans le groupe, les longueurs allant en croissant, de la couche intérieure à la couche extérieure du noyau, d'une quantité suffisante pour que chaque couche fasse un circuit complet entourant entièrement les couches à l'intérieur de lui-même et que les bouts des tôles viennent se mettre exactement bout à bout à l'endroit des joints entre les extrémités des tôles formant la couche complète.
La longueur de chaque couche sera différente de celles des couches voisines d'au moins 3,14 fois l'épaisseur de la tôle pour des circuits ma- gnétiques rectangulaires à coins arrondis comme aux figures l, 2, 3 et 15, le nombre 3,14 représentant le rapport entre la circonférence et.le diamètre d'un cercle. - ¯
Si les tôles sont pliées chacune de manière à avoir -des coins à angles droits pour le noyau, la longueur de chaque couche sera supérieure à la longueur de la couche immédiatement intérieure du même groupe d'une quantité égale à quatre fois l'épaisseur de la tôle, ce qui correspond au supplément nécessaire pour compléter une couche aux quatre coins de la cou- che immédiatement intérieure.
Si les tôles sont pliées aux coins du circuit magnétique de ma- nière à donner à ceux-ci une courbure intermédiaire entre 1.' arrondi et l'angle droit, la longueur des couches d'un groupe augmentera d'une quan- tité comprise entre 3,14 et 4 fois l'épaisseur de la tôle pour assurer le jeu désiré entre couches voisines.
On'peut évidemment utiliser beaucoup d'autres procédés pour for- mer un noyau de forme rectangulaire, comme représenté aux figures 1, 2, 3 et 15. Par exemple, les tôles peuvent être pliées et formées en parties de noyau comme celles représentées à la figure 3, avant d'être réunies en un circuit magnétique complet et puis assemblées après montage des enroule- ments 17 et 18,- comme indiqué à la figure 2, plutôt que de réaliser d'a bord un circuit magnétique complet, - comme décrit aux figures 10 à 15 in- clusivement, et de séparer ensuite les deux parties du noyau¯pour les réu- nir par après avec les enroulements 17 et 18 en un transformateur complet avec noyau et bobinages.
On remarquera aussi que les tôles dont il est question dans la description du noyau, particulièrement en se référant aux figures 3 à 10 inclusivement, ne doivent pas être nécessairement des tôles individuelles mais qu'un groupe d'un petit nombre de tôles, par exemple trois ou cinq tôles, peuvent former ensemble "une tôle" ou une couche suivant'exmpres sion utilisée dans la description du noyau et de son procédé de montage.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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ENCHANGED MAGNETIC CORE AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE.
The invention relates to electrical induction devices such as transformers, and particularly to the cores or magnetic circuits of such devices and to the methods for their manufacture.
Many commercial silicon steels have an orientation axis of better magnetization of the crystal grains corresponding to the direction of rolling, in which the magnetic properties are better than in the other directions. That is, when the magnetic lines of force follow in the steel this preferred direction, the losses are lower and the permeability higher than if the lines of force traverse the steel in a direction. tilted thereon and the properties are poorer when the lines of force are perpendicular to the preferred direction.
It follows that if a core is formed from a magnetic steel strip whose orientation of best magnetization corresponds to the longitudinal direction of the strip and the lines of force follow this direction, there is a core with high permeability and minimum iron losses.
In a prior embodiment using the properties of such a steel, the windings of magnetic material forming closed magnetic circuits constituting the core are produced by winding a continuous strip of magnetic steel, layer after layer. The layers are then joined by filling with a filler or binding the intersections which separate them, resulting in a solid non-deformable assembly consisting of magnetic steel sheets lined with an interlayer film serving as binder.
When the steel tape is wound in this way layer by layer, these layers together form a non-deformable magnetic circuit which is cut into sections, and the separation surfaces are machined to form
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gaskets with polished surfaces and fitting perfectly when assembled around the winding of the transformer. The lamellae of the core are united in a solid mass without there being any vibration or relative movement of these.
In another prior embodiment which uses the same properties of magnetic steel, with the lines of force passing through the steel strip lengthwise of the strip, a long strip of magnetic material is cut into a series of strips. shorter bands which vary in length in a uniform manner. The lamellae thus formed are stacked in a trapezoidal stack, the lengths increasing from the base to the top. The group of slats is then folded so as to form a
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half-core enfeu) the longest bands on the outside. Two U-shaped half-cores are joined to form a whole core with the ends joined end to end.
In another prior embodiment, the magnetic circuit is formed of lamellae stacked 1-moon above the other constituting a rectangular-shaped core - having at the four corners four butt joints and overlapping, the planes of the plates cutting the window or opening made in the magnetic circuit.
The plan of the sheet layers is of prime importance for determining certain characteristics of. magnetic cores. It determines the number of layers to be used, the direction of heat release and leakage flow, and the number of seals. It also determines the direction of folds great rigidity of the whole with respect to the effects of deformation, and therefore has an influence on the small and large resonances in the core,
The common type stacked core has four corners forming tangled joints.
The core of the coiled and subsequently cut type has two butt joints at both sides. In large cores, over 50 kilovolt-amperes for example, a tangled joint is preferable to a butt joint. if we want to maintain the vibration noises due
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IL, magnetostriction to a minimum. For other reasons the 'plane' of the sheets of the wound core is preferable to that of the stacked core. According to the present invention, the joints are entangled,
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alternately 'end to end and a' overlap, as in the realization. above, but the plane of the sheets corresponds to that of the rolled core of erorté '4 & the plane of the sheets does not intersect the window made in the magnetic circuit.
In accordance with 1- * Invention, 'There are for the whole core two tangled joints, end to end and together, which can be "located either in the two parts of the yoke. ¯ysit in' the two branches. Sheets can be cut in a direction making an angle with the longitudinal axis of the magnetic steel strip, for example at an angle of 45 degrees or 60 degrees.
This angled cutout is advantageous from some points of view, but is not always
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-necessary ... - ,. 1 .. '..: ".' The bends between -the parts of the breech and the branches feel, .... executed so that the corners are rounded and free without binder between
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..the. jboles p01! tt 'allow these to vibrate individually without a transmitter. easily their, vibrations which may be due. to-1 = anagnetostri. ti.- ēx layers.
The branches on which the coils are placed. pe1VleE.t: <: to be. fully tightened to obtain a mandrel of. coil too, small # 'q.e b7.e. But. the cylinder head will be free and will therefore have -a noise level - "fPl,; - èas: 8r ,,! ..,.; ¯. '#' ....-" - - ... --Ï '# , i "", .. r ..:, -:: - j 1 Oè - 'Cn core' produced in accordance with the present invention has a lower noise level than that of a comparable core formed of thick sheets. -; .1é.es-d # nme usually, because the branches of the nucleus-ne.! are not tight- ...; ' from \. '# agon'a close a -all rigid, C0lIIDl.e, we need the faz.re-avc3: es cores- to ¯-stacking e1a: as: L.'tiue.
A magnetic circuit constructed in accordance with .la. present invention .. instead of being rigid in the plane of the reso vibrations
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nance, is flexible so that the different sheets can flex individually, thus relieving stress in the core.
A core constructed in accordance with the present invention has a lower noise level than a comparable strip-wound, impregnated and cut-out core because the butt joints are replaced by interlocking joints alternately end to end and end to end. overlap., and that the core is flexible and free, which eliminates the shock on the joints due to vibrations when the mating surfaces are slightly offset from each other
In a core established in accordance with the invention, the number of joints is half that of a core of common type.
that is, there are two instead of four.Magnetic steel should not be as strictly flat or as even thick as in common type cores and there is much less chance to have adhesions between sheets only with the coiled and annealed cores, and exaggerated eddy current losses are more railemetn avoided, these adhesions having little opportunity to occur because of the relative freedom of Sheets. The adhesions can moreover be easily removed, since there is no binder between the sheets and one can move these one relative to the other.
Various preferred embodiments of the invention are shown by way of example in the accompanying drawings.
Figure 1 is a perspective view of a magnetic strip core made in accordance with the invention.
Figure 2 is a perspective view of a similar core with coils surrounding the branches of the core.
Figure 3 is a perspective view of part of a core constructed in accordance with one embodiment of the invention *
Figure 4 is a perspective view showing the shape of a seal in accordance with the practice of the invention.
Figure 5 is a plan view of a strip of magnetic material cut to form a sheet from a group of sheets used in the construction of the core.
Figure 6 is a plan view of a stack of cut and stacked sheets in accordance with a method of building a core.
Figure 7 is a front view of a stack of sheets of Figure 6
Figure 8 is a plan view of two stacks of sheet metal, as in Figures 6 and 7, with adjacent ends interlocked to form a butt and lap joint.
FIG. 9 is a perspective view showing how the remaining or opposite ends of the sheets shown in FIG. 8 can be entangled to form the second butt and overlap joint of the closed magnetic circuit.
Figure 10 is a side view of the sheets used to form a magnetic circuit, the lower seal being completed and the ends of the top sheets being interlocked as shown in Figure 9 to make the second joint.
Figure 11 is a view similar to that of Figure 10, with the two joints completed * ;.
Figures 12 and 13 are side and end views respectively of a core with the joints completed and temporarily held by strapping prior to rectangular magnetic circuit formation; and
Figures 24 and 15 show a press in which the core of Figures 12 and 13 is placed and transformed to its oval shape shown.
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shown in figure 14 in the practically rectangular shape of figure 15.
Figure 1 shows a practically rectangular magnetic circuit 1 having two vertical branches 2 and 3 whose opposite ends are joined by yoke parts 4 and 5 and surrounding a rectangular window or opening 6. The core is formed of two parts of cores 7 and 8 joined together, each consisting of a group of plates 11 or 12 having rectilinear legs and yoke parts extending at right angles to the opposite ends of the legs. The ends of the sheets of groups 7 and 8 are sheared or cut along the diagonals 13 and 14 alternately from one layer to the other so as to be directed in different directions and to adapt to each other when the two core parts are brought together, so as to form upper and lower seals 15 and 16 respectively.
FIG. 2 represents a core constructed according to the method of FIG. 1 and provided with two electrically conductive windings 17 and 18 surrounding the branches 2 and 3.
Figure 3 shows one of the core parts used to form a complete magnetic circuit which differs mainly from the construction of figure 1 in that the gaskets are in the legs and not in the yoke parts. The core part shown in Figure 3 is formed of a group of sheets 21 cut along lines 22 and 23 at their ends, these lines making an angle of 45 with the longitudinal direction of the sheet, and the sheets are assembled from such that their ends are directed differently from one layer to another,
thus forming overlapping contiguous surfaces which fit on similar surfaces of the other part of the complete core. The core part of FIG. 3 is shown formed of two parts of straight branches 24 and 25 joined by a part of cylinder head 26. In the embodiments of figures 1, 2 and 3, the sheets are located at ninety degrees to the position of the sheets in the current cores, that is to say that the planes sheets do not cut the space formed by the window that surrounds the magnetic circuit.
Figure 4 shows two core parts spaced apart from each other prior to their assembly which will form an entangled butt and overlap joint, as used in the yoke parts of the core of Figure 1 and in the legs. of the core of figure 3. In order to easily identify the elements, the references of figure 3 are repeated in figure 4.
Two groups of plates corresponding to the plates 21 are formed, representing the two branch parts 25 of two core parts corresponding to those shown in Figure 3 branch parts terminating in rectilinear cuts making an angle of 45 with the longitudinal direction of the sheets 21. The sheets ending in lines 22 join end to end and the sheets cut along lines 23 also come to rest end to end when the two core parts are slid into their positions final. The sheets ending in lines 22 are entangled in the sheets ending in lines 23, so as to form a butt and lap joint in which the ends of adjacent sheets are perpendicular to each other.
Figure 5 shows a magnetic sheet 21 cut at its opposite ends along lines 22 and 23 shown at 45 relative to the longitudinal direction of the sheet, sheet of the type used in the core constructions of Figures 1, 2 and 3 It should be noted that it is possible to use sheets of this general type but the edges of which are cut at different angles, 60, 45 or 90 degrees or any other suitable angle with respect to the longitudinal axis. sheet metal
Figures 6 and 7 give a stack of sheets corresponding to that of Figure 5, the sheets of which, when they are cut in series or in groups, are cut to progressively increasing lengths,
from a minimum length corresponding to the edge of the window to a maximum length corresponding to the outer contour of the complete core, so as to follow the increase in length of the various layers from the inside to the outside.
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As shown in Figure 6, the sheets are stacked such that edges 22 and 23 run from point 31 diagonally across the full width of the sheets to point 32 in a layer, and point 33. at a point 34 following a diagonal perpendicular to the edge of the first layer, for the next layer, these diagonals alternating from one layer to another. Each sheet in the stack has a slightly different length than the adjacent layers. Figure 8 shows two stacks of sheets as in Figures 6 and 7, but with parts removed, two ends of these stacks being entangled while keeping the sheets flat so as to form a joint 35 which joins the two. groups.
When joint 35 is completed, the joint plates are clamped between clamp plates 35 and 37 (see figure 10) and held by any suitable means such as bolts 38 so as to form a rigid joint, while the outer ends of the sheets, as shown in figure 8, are bent so as to form a seal 41 shown in the upper part of figure 10. During manufacture of the seal, the sheets of the formed seal must be free enough to that their ends 42 can be bent and properly placed in the completed joint.
This can be done in different ways, one of which is shown in Figure 10. A two-part clamp 43 and 44 joined by a bolt 45 is provided in its part 44 with rollers 46 which serve to facilitate the introduction of the components. ends of the sheets into the clamp, which must be loosened enough to accommodate the sheets during joint formation.
Figure 9 shows how the ends 42 of the group of sheets interlock during joint formation 41. The clamp has been omitted from Figure 9 to more clearly show the position of the various sheets during joint formation. When this is completed, the clamp is tightened to prevent the sheets from separating. In Figure 11, the upper clamp is similar in construction to the lower clamp, including parts 36, 37 and 38.? any suitable clamping device can be used.
The core generally having rounded corners, as shown in Figures 10 and 11, can be further worked into the rectangular shape by several methods, one of which is described. A steel strapping shown at 51 in Figures 12 and 13 may surround the core, and the two ends of the strapping 51 may be joined in a known manner by means of a coupling 52.
Clamps 53 and 54 can replace the clamp of figures 10 and 11 and be held by a steel band 55 closed by means of a coupling 56, as shown in figures 12 and 13
A press or forming machine is shown in Figures 14 and 15; it serves to receive a core having the shape shown in Figures 12 and 13 and to give it a rectangular shape. The press in question consists essentially of a large vice provided with a piston having a movement perpendicular to that of the jaws of the vice.
As indicated, a support or base part 61 is provided on which there are plates 62 with a sufficient gap to receive the clamping part 53 of the core, when the latter is placed in the machine. On the other side of the core, there is a pestle 63 with an intermediate plate 64 and two upper pressure plates 65 also spaced apart to receive between them the clamping part 53 of the upper seal.
Two jaws 66 are placed on both sides of the core and spacer plates 67 are slid between the core and the jaws. Pressure plates 70 line the inner face of the spacers 67 and are in direct contact with the core and a series of rollers 68 mounted on a frame or support 69 are placed between the jaws 66 and the spacer plates 67, so that when the piston 63 and the pressure plate 65 descend, the spacers 67 and the side pressure plates 70 can move easily in contact with the core.
A block 71 is slid between the inner clamping pieces 54 to limit the downward movement of the piston; it has a thickness such that it corresponds to a rectangular opening 6 in the magnetic circuit ob-
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held by the descent of the piston which transforms the magnetic circuit 'from its form of figure 14 into the final shape of the core shown in figure 15.
When the core is completed, as in figure 15, the two halves corresponding to the shape of figure 3 can be separated and united so that the branch parts come to join inside the electrically conductive windings, thus giving a complete transformer of the type shown in Figure 2.
Note that the length of each sheet of a group of sheets forming part of a completed magnetic circuit is different from the lengths of neighboring sheets in the group, the lengths increasing from the inner layer to the outer layer of the core, of a sufficient quantity so that each layer makes a complete circuit entirely surrounding the layers inside itself and that the ends of the sheets come to be placed exactly end to end at the location of the joints between the ends of the sheets forming the full layer.
The length of each layer will be different from those of neighboring layers by at least 3.14 times the thickness of the sheet for rectangular magnetic circuits with rounded corners as in figures 1, 2, 3 and 15, the number 3 , 14 representing the ratio between the circumference and the diameter of a circle. - ¯
If the sheets are each bent so as to have right-angled corners for the core, the length of each layer will be greater than the length of the immediately inner layer of the same group by an amount equal to four times the thickness of the sheet metal, which corresponds to the additional necessary to complete a layer at the four corners of the immediately inner layer.
If the sheets are bent at the corners of the magnetic circuit so as to give them an intermediate curvature between 1. ' rounded and the right angle, the length of the layers in a group will increase by an amount between 3.14 and 4 times the thickness of the sheet to ensure the desired clearance between neighboring layers.
Of course, many other methods can be used to form a rectangular shaped core, as shown in Figures 1, 2, 3 and 15. For example, the sheets can be bent and formed into core parts like those shown in Fig. figure 3, before being assembled into a complete magnetic circuit and then assembled after mounting the windings 17 and 18, - as indicated in figure 2, rather than making a complete magnetic circuit on board, - as described in Figures 10 to 15 inclusive, and then to separate the two parts of the core to subsequently join them with the windings 17 and 18 into a complete transformer with core and windings.
It will also be noted that the plates referred to in the description of the core, particularly with reference to Figures 3 to 10 inclusive, need not necessarily be individual plates but a group of a small number of plates, for example three or five sheets, can together form "a sheet" or a layer according to the expression used in the description of the core and its assembly process.
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