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PERFECTIONNEMENTS AUX NOYAUX MAGNETIQUES POUR APPAREILS ELECTRIQUES FIXES A
INDUCTION.
La présente invention concerne les noyaux magnétiques pour appareils électriques fixes à induction et,, plus particulièrement., des noyaux magnétiques en matière à grains orientés, constitués au moyen de bandes enroulées de cette matière et radialement raccordées, ainsi qu'une méthode pour monter des bobinages préformés., sur de tels noyaux.
On utilise sur une très grande échelle, dans l'industrie électrique, des noyaux magnétiques à branches rectilignes et à traverses repliées constituées par une bande de matière magnétique enroulée en plusieurs couches superposées incùrvées à plat, et dans lesquelles la direction magnétique avantageuse est sensiblement parallèle aux arêtes longitudinales de la bande.
Ces noyaux présentent l'avantage que le flux magnétique circule toujours dans le sens des grains de la matière magnétique, ce qui réduit les pertes dans le noyau.
Pour disposer des enroulements électriques préformés sur les branches d'un tel noyau, il est nécessaire que chacune des spires de la bande soit coupée au moins en un endroit, pour permettre d'ouvrir.le noyau et de mettre en place les enroulements électriques.
La présente invention concerne, en particulier, les noyaux magnétiques en bande repliée de matière magnétique,dans lesquels un seul joint est utilisé dans chacune des diverses couches de matière magnétique. En n'utilisant qu'un seul joint dans une couche, le nombre de tôles par couche est réduit au minimum., ce qui facilite le montage du noyau. En outre, en réduisant à un seul le nombre des joints par couche, on réduit à une faible valeur les pertes dans le noyau et le courant d'excitation nécessité par les joints du circuit magnétique..
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Bien que n'y étant pas limitée, la présente invention est parti- culiérement utile avec des noyaux magnétiques constitués par.-plusieurs bandes plates, découpées à l'avance, de matière magnétique, ces bandes étant coupées suivant des longueursprédéterminées, égales au périmètre du noyau au niveau occupé par les bandes respectives, et repliées ensuite sur elles-mêmes afin de constituer un circuit fermé, chaque couche du noyau étant constituée par une seule bande refermée sur elle-même pour former une boucle fermée, dont les deux extrémités se rejoignent bout à bout.
Dans une réalisation d'un noyau magnétique de ce type, toutes les bandes se rejoignent sensiblement dans la même région de l'une des bran- ches du noyau. Lorsque celui-ci est ouvert dans cette région des joints, il est très facile de placer un enroulement sur la branche du noyau, comportant tous les joints.
Cependant, si l'on désire insérer un enroulement électrique simultanément autour de toutes les bandes de la branche qui ne comporte pas de joint (et qui n'est pas coupée), on rencontre quelquefois des difficultés considé- rables, dues à la difficulté d'incurver toutes les bandes de manière qu'elles prolongent sensiblement en ligne droite la branche sur laquelle est placé l'enroulement préformé et pour mettre ensuite en place un enroulement préfor- mé sur les parties des bandes qui prolongent ladite branche du noyau. Ceci nécessite un aplatissement'des coins préalablement incurvés, de telle sor- te que la section droite des bandes ouvertes soit sensiblement la même dans les coins que dans toute autre partie sans joint de la branche elle-même. pour permettre la mise en place de l'enroulement sur cette branche.
Ce pro- cédé présente évidemment des difficultés et ne constitue pas une solution vraiment pratique du problème.
En conséquence,, la présente invention a pour objet un systé- me nouveau et perfectionné de joint pour les noyaux magnétiques comportant plusieurs couches de bandes en matière magnétique et dans lesquels chaque couche ne comporte qu'un seul joint.
L'invention a également pour objet une structure nouvelle et perfectionnée de noyaux magnétiques constitués par plusieurs couches superposées de bandes magnétiques repliées et dans lesquels chaque couche ne contient qu'un joint, mais dans lesquels les joints des diverses couches superposées sont disposés, les uns par rapport aux autres, de façon à per- mettre une mise en place facile des enroulements électriques sur les bran- ches du noyau. Ce dernier ne comporte ainsi qu'un nombre minimum de joints et présente une plus grande résistance mécanique que les noyaux dans les- quels tous les joints sont placés sur une distance relativement courte du noyau.
Conformément à l'invention, on prévoit un dispositif de joint et une méthode de montage pour noyaux magnétiques à plusieurs couches de ban- des magnétiques incurvées,ne comportant qu'un joint par couche, selon Iesquelsles diverses couches sont réparties de façon telle,.qu'une proportion importante des joints se trouve dans chacune des branches d'un groupe de deux branches différentes.
Conformément à la méthode de la présente invention, permettant de monter sur un tel noyau des enroulements électriques préformés, le noyau magnétique en bandes repliées est d'abord assemblé de manière que toutes les bandes et les joints aient la même position relative que dans le noyau fini, puis les bandes magnétiques sont ouvertes, pour se prolonger à peu près en ligne droite à partir de l'élément de la branche sur lequel l'enroulement doit être mis en place.
L'invention sera d'ailleurs bien comprise en se reportant à la description qui suit et au dessin qui l'accompagne à titre d'exemple non limi-
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tatif et dans lequel: - la figure 1 est une vue en élévation d'un noyau à bandes re- pliées, comportant un système de joints conforme à l'invention.
- la figure 2 est une vue du noyau de la figure 1, montrant comment le système de joints et la méthode de montage des enroulements, conformes à l'invention, facilitent la mise en place des enroulements préformés.
- la figure 3 est une vue d'un noyau magnétique à cinq bran- ches, du type à bandes repliées et comportant le système de joints de 1' invention.
En se reportant figure 1, on voit un noyau magnétique 1 ayant trois branches 2, 3, 4 Chacune porte un enroulement électrique préformé 5.6.
7 respectivement. On remarquera que plusieurs bandes superposées en matière magnétique, 8 à 16 inclusivement, constituent une partie interne du noyau, qui se trouve en partie dans la branche 2 et en partie dans la branche 3, chacune des spires ayant à peu près la forme générale d'un rectangle évidé.
De même. les spires 17 à 25, inclusivement, constituent une seconde partie interne du noyau, ayant la forme générale d'un rectangle évidé, et se trouvant en partie dans la branche centrale 3 et en partie dans la branche 4.
Les spires 26 à 34, inclusivement, constituent la partie extérieure du noyau, qui entoure les deux parties internes ci-dessus, les spires 26 à 34 se trouvant dans les parties extérieures des branches 2 & 4 du noyau.
Pour faciliter la mise en place des enroulements préformés 5,6 & 7, de même que pour créer un système de joints mécaniquement résistants. on dispose comme suit les joints des spires 8 à 34.
Conformément à l'invention.. des groupes successifs de couches ont leurs joints disposés dans des branches différentes. C'est ainsi,, par exemple.. que les joints des spires 8, 9 & 10 se trouvent à la partie supérieure de la branche centrale 3, ces joints étant, de préférence, décalés en escalier, de manière à ne pas se trouver tous dans une même section droite.
Les joints des spires Ils 12. 13 se trouvent à la partie supérieure de la branche 2 de gauche du noyau.
Les joints des spires 14, 15. 16 se trouvent à la partie supérieure de la branche centrale 3.
De manière identique, les joints des spires 17, 18, 19 se trouvent à la partie supérieure de la branche 4 de droite. Les joints des spires 20. 21, 22 se trouvent à la partie supérieure de la branche centrale 3.
Les joints des spires 23. 24, 25 se trouvent à la partie supérieure de la branche 4.
Dans la partie extérieure du noyau, comprenant les spires 26 à 34, les joints des spires 26, 27. 28 se trouvent en haut de la branche 2.
Les joints des spires 29, 30. 31 se trouvent en haut de la branche 4. Les joints des spires 32, 33, 34 se trouvent en haut de la branche 2.
La méthode de montage d'enroulements préformés sur un noyau magnétique, présentant le système de joints qui vient d'être décrit, se comprend bien en se reportant figure 2, qui représente le noyau de la figure 1, dont les spires ont été ouvertes pour permettre l'insertion d'enroulements préformés.
On remarquera, sur cette figure, que lorsque les dits enroulements sont prêts pour ..,-être) mis en place, '
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, toutes les spires ou couches du noyau sont en place; puis le noyau est ouvert aux endroits des joints et les spires prolongent à peu près en ligne droite les branches respectives du noyau, dans lesquelles il n'y a pas de joints.Ceci permet l'insertion des enroulements préformés sur leurs branches respectives du noyau en les glissant vers le bas, autour des prolongements des spires, à peu près alignées avec leur branche correspondante.
C'est ainsi, figure 2. que l'enroulement préformé 5 est mis en place en le faisant glisser vers le bas, autour des spires déroulées 8,9,10, 14,15,16.29,30.31 De même, pour mettre en place l'enroulement 6, on le glisse vers le bas, autour des spires déroulées Il.12.1.3.117..18,119..2.3..24,1250 Enfin, l'enroulement 7 est glissé autour des -spires déroulées 20,21,22.26.27,28.32 33,34
Autrement dit, conformément à l'inventicn, seulement une fraction du nombre total de spires, se trouvant dans une branche donnée du noyau, ont leurs extrémités qui s'ouvrent dans le prolongement de cette branche.. ce qui facilite grandement la mise en place d'un enroulement préformé sur une branche donnée du noyau.
On voit immédiatement qu'il est beaucoup plus simple de mettre en place l'enroulement 5, par exemple, sur la branche 2,lorsque les joints sont répartis comme on l'a décrit ci-dessus, que si toutes les spires de cette branche 2 par exemple,. avaient leurs extrémités ouvertes, à peu près alignées avec cette branche.
On a représenté figure 3 l'application de l'invention à un noyau à cinq branches du type ci-dessus.
Ce noyau comporte quatre éléments en forme générale de rectangles évidés, sont chacun est composé de plusieurs bandes superposées en matière magnétique, 35, 36, 37, 38.
L'élément 35 comprend les branches 39,40; l'élément 36, les branches 41,42; l'élément 37, les branches 43,44; l'élément 38, les branches 45.46.
Les branches 40,41 des éléments 35 & 36 sont juxtaposées de manière à constituer une branche du noyau, sur laquelle on met en place l'enroulement préformé 47. De même, pour les branches 42,43 et l'enroulement 48 et pour les branches 4,45 et l'enroulement 49.
Tous les joints de l'élément 35 se trouvent à la partie supérieure droite de la branche 40 pour faciliter l'insertion de l'enroulement préformé 47. On peut le faire puisqu'aucun enroulement n'est disposé sur la branche 39. De cette manière, quand l'enroulement 47 est prêt à être mis en place, l'élément 35 peut être ouvert à l'endroit des joints qui se trouvent tous dans la branche 40 de sorte qu'il n'y a aucun prolongement de spires alignés avec la branche 40 et autour desquels prolongements l'enroulement 47 doive être enfilé.,
Dans l'élément 36, les joints sont partagés entre les branches 41 & 42.
C'est ainsi que, dans l'exemple représenté, les joints des trois spires extérieures de Isolément 36 se trouvent à l'extrémité supérieure de la branche 41 et les joints des trois spires médianes se trouvant en haut de la branche 42.
Dans l'élément 37, les points des trois spires extérieures se trouvent dans la branche 43 et les joints des trois spires médianes se trouvent dans la branche 44.
On remarquera que les trois spires intérieures des éléments 36 & 37 ont des joints dans chacune des branches de ces éléments.
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C'est ainsi que le système de joints répartis, conforme à 1,
Invention, qui est applicable à des spires magnétiques à joint unique, peut être utilisé dans des structures de noyau présentant d'autre types de systèmes de joints.
Tous les joints de 1'élément 38 se trouvent dans la branche 45 pour faciliter l'insertion de l'enroulement préformé 49. Comme tous les joints de 38 se trouvent dans cette branche, il n'existe aucune spire dont le prolongement est aligné avec la branche 45, quand l'élément 38 est ouvert pour l'insertion de l'enroulement 49
On a représenté les joints des appareils des figures 1,2 & 3 comme étant disposés à l'extrémité supérieure des branches respectives,mais il n'est pas nécessaire, pour la mise en oeuvre de l'invention, que les joints se trouvent dans une région particulière d'une branche du noyau, ou que tous les joints qui se trouvent dans une branche soient disposés dans la mème région générale de cette branche, puisque les joints situés dans une même branche peuvent être répartis le long de cette branche.
En outre, on a représenté les joints de groupes successifs de spires magnétiques comme étant disposés dans des branches différentes, mais on pourrait aussi disposer les joints de spires uniques successives dans des branches différentes.
On voit donc que, conformément à l'invention, chaque fois que plusieurs spires superposées de matière magnétique traversent deux enroulements préformés, situés sur des branches différentes, les joints de toutes les spires sont répartis de façon telle qu'une partie des joints se trouve dans chacune des branches.
On voit que le système à joints répartis, décrit ci-dessus, facilite grandement l'insertion d'enroulements préformés sur les noyaux magnétiques à plusieurs couches de bandes magnétiques, du type à un seul joint par couche, car ce système diminue la section droite des prolongements des spires alignés avec une branche donnée.
En outre, un système de joint conforme à l'invention, dans lequel les joints sont répartis alternativement dans des branches différentes, possède une résistance mécanique supérieure à celle d'un système dans lequel chaque couche a un joint dans la même branche. Ce résultat est dû. à ce que les recouvrements entre couches ayant des joints dans des branches différentes, sont beaucoup plus grands qu'entre couches raccordées dans la même branche, à cause de la plus grande force de frottement qui tend à maintenir ensemble les joints.
Avec un noyau constitué de plusieurs bandes de matière magnétique découpées à l'avance et pliées de manière à former un circuit magnétique fermé, chaque couche étant constituée par une seule bande dont les extrémités viennent bout à bout en contact, on bénéficie encore de l'avantage qu'parès que le noyau a été mis une fois sous sa forme pliée, chaque couche reste dans la même position.
Les bandes plates sont disposées les unes par rapport aux autres de façon telle que, lorsqu'elles sont pliées sur elles-mêmes pour constituer une boucle, les joints sont répartis pour qu'une partie importante en soit disposée dans chaque branche du noyau. De cette manière, pour répartir les joints dans les diverses branches, il n'est pas nécessaire d'enlever des bandes de tôles et de les remettre en place comme cela serait nécessaire, par exemple, dans le cas d'un noyau enroulé qui n'est coupé qu'en un seul endroit, transversalement à ce noyau.
Il est avantageux de ne pas avoir à réassembler les bandes de
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tôle car, en pratique, on éprouve des difficultés à remettre en place des bandes qui ont été initialement pliées sous forme de noyau, car les différen- tes spires peuvent présenter des surfaces quelque peu gauchies, par exemple, qui rendent difficile la remise en place des couches dans une position autre que celle qu'elles occupaient initialement dans le noyau enroulé.
En outre, comme on l'a déjà signalé, le montage d'enroulements préformés, conformément à 1'invention. présente l'avantage que, lorsque ces enroulements sont montés sur le noyau, toutes les bandes de celui-ci sont dans leur position relative normale superposée, chaque bande ou couche n'étant ouverte qu'en un seul endroit. Ceci permet à chaque enroulement d'être inséré sur une branche du noyau qui constitue un ensemble complet et, après la mise en place des enroulements, il ne reste plus qu'à refermer les joints.
Bien qu'on n'ait représenté et décrit qu'une seule réalisation, il est bien entendu que l'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières données simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif et que, par conséquent, toutes les variantes utilisant les mêmes moyens techniques et ayant même objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.