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La présente invention concerne de façon générale les noyaux d'appareils \ induction et, plus spécialement les noyaux fendus pouvant s'adapter autour de bobines préfabriquées.
Les noyaux fendus pouvant être placés autour de bobines préfabriquées ou pouvantrecevoir des bobines préfabriquées,ont été utilisés avec un réel succès. Cependant, dans le cas de novaux découpés, les pertes à hauteur des jointe sont suffisantes pour augmenter considérablement le coût de l'exploitation d'appareils de transmission et pour poser le problème de la réduction des pertes dans les noyaux.
On utilise actuellement plusieurs types de joints bien connus. Il y a tout d'abord le joint bout à bout caractérisa en ce
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que le flux circulant dans les tôles passe d'une extrémité à l'autre des tôles à l'endroit du joint. Les noyaux à joints bout à bout ont rendu de bons services en leur temps et continueront à être utilisés mais le coût de fabrication et les pertes pèuvent être réduits en utilisant le noyau décrit plus .loin.
Un autre type de noyau connu utilise un joint bout à bout avec recouvrement. Dans le cas de ce noyau, des'tôles sont arrangées en différents groupes et les 'groupes ont des faces d'extrémité droites. Les groupes sont superposés:avec les extrémités droites décalées. Les extrémités- des groupes sont ensuite réunies un peu à la façon d'un joint par tenon et mortaise de manière à constituer une boucle fermée autour d'une bobiné préfabriquée. Ce type-de noßau présente des difficultés en ce :qu'il est difficile d'obtenir un bon contact bout à bout permettant 'un écoulement aisé du flux et de faibles pertes.
Certaines variantes de ces noyaux peuvent aussi exister, mais tous les types posent les mêmes problèmes. En outre, leur prix de revient est toujours trop élevé.
L'invention a pour but principal de procurer un joint à recouvrement en escalier et à faibles pertes pour un noyau enroulé permettant le montage du noyau sur un enroulement ou bobinage préfabriqué ;
L'invention ressortira clairement de la description détaillée, donnée ci-après, de plusieurs forces d'exécution représen tées à titre d'exemple aux dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 est une vue en bout d'un noyau enroulé avec un serre-tôle avoisinant la fente.
La figure 2 est une vue en coupe du noyau représenté à la figure 1, avec la partie principale du noyau redressée de façon que les tôles se disposent en escalier..
La figure 3 est une vue en bout du noyau enroulé de la figure 2 remis en cercle de façon à obtenir un noyau en substance circulaire avec les tôles déterminant des joints à recouvrenent en
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escalier.
La figure 4 est une vue en bout d'un noyau enroulé et fendu avec les tôles disposées par groupes à extrémités en escalier
La figure 5 est une vue en bout d'un noyau enroulé dont les tôles ont été disposées en groupes et mutuellement en escalier de façon à constituer un noyau dont les joints à recouvrement en escalier sont entièrement limités à la section rectiligne d'une partie de culasse du noyau.
La figure 6 est une vue en bout d'un noyau dont les tôles s'adaptent les une aux autres au moment où elles sont mises bout à bout.
La figure 7 est une vue en bout d'un noyau enroulé à joint à recouvrements en escalier, les tôles étant disposées en groupes ayant un même nombre de tôles, le noyau ayant sa forme définitive.
La figure 8 est une vue de profil des extrémités d'un noyau disposées de façon à constituer un joint à recouvrement en escalier.
La figure 9 est une vuedeprofil, partiellement en coupe, d'une bobine et de parties du noyau montrant comment le noyau peut être'disposé autou@ de la bobine.
La figure- 10 est une vue de profil, partiellement en coupe; d'un noyau et d'une bobine, montrant un joint à recouvrement en escalier dans un angle du noyau, et
La figure 11 est une vue de profil, partiellement en coupe, d'un noyau et d'une bobine, montrant un joint dans une branche du noyau.
La figure 1 représente un noyau enroulé portant la référence générale 9 et; fait de 'plusieurs spires 10 de ruban magnéti* que orienté. Le nombre de spires et la largeur du ruban magnétique orienté dépendent du type et de la capacité imposée au noyau 9. Le diamètre du noyau 9 est grandement déterminé par le dimension du bobinage ou enroulement préfabriqué 8 avec lequel il est utilisé.
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Le noyau est découpe'suivant une ligne 11, pour pouvoir être monté sur une bobine préfabriquée. Le sens de la coupe relativeinent aux tôles 10 peut varier suivant les-exigences du problème.
Généralement la coupe se fait suivant 'le diamètre du noyau, comme représenté à la figure 1. Dans cette forme d'exécution de l'inven- tion, le noyau est représenté sous une forme en substance. circulaire mais ceci n'est pas'indispensable et on peut utiliser une boucle de toute forme convenable.
Pour obtenir un joint à faibles pertes à recouvrement en escalier, les tôles sont serrées les unes sur les autres d'un côté de la fente 11, à l'aide d'un serre-tôles 12. Quand ce dernier. est monté, les tôles du noyau sont redressées, comme représenté de façon, générale en 13 à la figure 2. Il est évident que le redres'se- ., ment de la partie principale du noyau force 'les tôles 10 à former un escalier comme représenté en 14.
Si on désire que les tôles se décalent plus qu'il n'est possible par le redressement du grou'pe ou empilage de tôles, celles-- ci peuvent être renversées,ou recourbées en sens oppose par rapport à la.courbure du premier enroulement. D'autres opérations de ce genre peuvent intervenir pour accélérer la conformation du noyau.
De telles opérations découlent clairment de la description du présent procédé.
On fixe ensuite un second serre-tôles 15 à l'autre extrémité de la partie rectiligne 13 du noyau. On enlevé le serre-tôles 12 'et la partie rectiligne du noyau 13 est réenroulée de façon à constituer un cercle fermé, comme représenté à la figura 3. Quand les tôles se courbent, les parties des tôles constituant précédemment la partie rectiligne 13 glissent les unes sur les autres et leurs extrémités se mettent en escalier de façon à s'adapter aux extrémités en escalier opposées 14.
L'opération de mise en escalier des extrémités des tôles peut se répéter plusieurs fois jusqu'à obtention de l'escalier désiré.
Il a été possible de décaler les extrémités en escalier d'une
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distance égale à six fois l'épaisseur des tôles, en répétant l'opé- ration deux fois.
Quand les extrémités en escalier opposées des tôles sont réunies, on obtient une série de joints à recouvrement en escalier, comme représenté en 16. Comme on peut le constater, les tôles, dont le nombre est égal au nombre de spires de la bobine, sont disposées de façon que chaque tôle fasse un joint qui est décalé par rapport au joint de la tôle voisine. L'extrémité d'une tôle chevauche le bout de la tôle voisine. Par conséquent, le joint comprend un nombre de tôles dont les extrémités sont en escalier, les bouts d'une tôle chevauchant le bout de la tôle voisine de façon à constituer un joint qui peut être dénommé joint à recouvrement en escalier,.à cau- se de la disposition des tôles.
Dans certains cas, les extrémités de chaque tôle peuvent se toucher bout à bout, mais ceci n'est cependant pas indispensable.
Les extrémités de chaque tôle peuvent être écartées l'une de l'autre.
Des résultats satisfaisants ont été obtenus avec des écartements entre extrémités d'une tôle égaux à une ou deux épaisseurs de tôle.
Les bouts de tôle d'une couche doivent dépasser les bouts de tôle de la couche suivante d'une quantité notable. Il a. été constaté en pratique que d'excellents résultats ont été obtenus avec des noyaux dont les bouts d.es tôles dépassent à l'endroit du joint à recouvre- ment en escalier d'une longueur égale à environ six fois l'épaisseur d'une tôle.
Les essais ont montré que, lorsque les bouts des tôles dépassent de une et demi fois l'épaisseur d'une tôle à cinq fois cette épaisseur, ou lorsque le rapport chevauchement-épaisseur est compris entre 1,5 à 1 et 5 à 1, il y a constante amélioration à la fois des pertes apparentes en watts (A.W.) et des pertes réelles en watts (T.W.). Graphiquement, l'amélioration est linéairement proportionnelle à A.W. et T.W. En outre, il a été constaté que lorsque le rapport chevauchement-section de tôle est-supérieur à 6 à 1, il y a très peu d'amélioration en A.W. et en T.W.
Des essais ont
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montré que, lorsque le rapport est de 6 à 1, les pertes du noyau sont en général, à 13% près pour A.W. et à 1% près pour T.W., égales aux pertes d'un noyau enroulé de la même matière sans joint. Il y a donc peu à gagner à dépasser le rapport de 6 à 1. Le rapport che- vauchement-épaisseur est, de préférence, d'au moins 2,5 à 1.
L'écartement dont le joint d'une tôle est décalé par rapport au joint de la tôle voisine peut varier notablement, suivant les données du problème. Un oyau très satisfaisant a été obtenu avec des écartements entre joints de tôles voisines ou de groupes de tôles voisins et des chevauchements de tôles d'environ 6 fois l'épaisseur de la tôle ou du groupe de tôles respectivement.
Le noyau peut alors être serré à l'endroit du joint 11 et conformé de façon à s'adapter, à la bobine -préfabriquée à laquelle il est destiné. Les noyaux ont habituellement la forme représentée à la figure 5. Après conformation, le noyau est recuit afin d'élimi- ner les tensions internes par un procédé convenable connu qu'il est inutile de décrire ic@,
Le recuit peut se faire âpres conformation du noyau de façon qu'il n'y ait plus d'opérations qui introduisent des tensions internes dans le fer du noyau et augmentent ainsi les pertes en cours de fonctionnement.
Après conformation et recuit du noyau, les parties jointives peuvent Être écartées et les tôles -couvent être introduites dans la bobine préfabriqués, couine représenta par exemple à la figure 9, les tôles étant ensuite rapprochées pour refaire le joint à recouvrement en escalier précité. L'expérience contre que le pliage subi par les tôles lors de l'Introduction de la bobine n'est, pas suffisant pour créer des tensions dans la matière au point d'augmenter notablement les pertes en fonctionnement.
Quand le noyau est composé d'un grand nombre de tôles, le joint à recouvrement en escalier constituant le joint principal peut s'étendre sur un secteur relativement important du noyai;.
Dans certains cas,il a été jugé utile de situer les joint:
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à recouvrement en escalier des différentes tôles dans la partie rectiligne d'une culasse ou d'une branche. Il peut être cependant intéressant dans certains cas, que le joint se trouve dans un angle.
Quand le joint doit se trouver dans la culasse, les tôles doivent être disposées par groupes, comme représenté à la figure 4.
Dans cette forme d'exécution de la figure 4, quatre groupes 17,18,19,20 sont représentés. Le groupe 17 se compose de deux tôles, le groupe 18 de trois, le groupe 19 de quatre et le groupe 20 de cinq. Ces quantités- n'ont été choisies que pour la facilité du dessin. Les groupes 17 à 20 inclusivement peuvent comprendre autant de tôles simples qu'on le désire au point de vue assemblage et produit final.
Comme les tôles sont toutes de même épaisseur, on peut utiliser des calib res'et des outils standards permettant d'isoler aisément le nombre voulu de tôles de l'ensemble du noyau pour constituer chaque groupe. Quand les tôles ont été divisées en groupes de dimensions voulues, elles peuvent être manipulées dé la manière précitée soit en groupes séparés soit toutes ensemble, pour disposer différentes tôles en escalier de la façon voulue.
Si les différents groupes de tôles sont traités séparément pour obtenir la disposition en escalier voulue des tôles, l'assemblage peut se faire par superposition des groupes dans l'ordre de leur enroulement. Si les groupes ont été traités en étant réunis mais séparés les uns des autres par un calibre ou un autre outil, ils sont prêts pour le montage avec la disposition voulue des joints.
En supposant que les tôles 10 ont été disposées en escalier de la. façon voulue par groupes séparés, le groupe 18 doit être superposé au groupe 17 avec les joints à recouvrement en escalier des groupes en substance alignés. La même technique s'impose pour les groupes 19 et 20. Il s'ensuit que, dans le cas où le noyau a la forme représentée à la figure 5, les joints à recouvrement en escalier sont tous situés dans la partie rectiligne de la culasse
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supérieure du noyau. Ceci facilite notablement le maintien des pièces constituant le joint et produit un joint à faibles pertes.
Quand un noyau composé de groupes de tôles constituant des joints à recouvrement en escalier a été refermé de façon à constituer une boucle, le noyau à joints à recouvrement en escalier, est serré, mis sur forme et recuit, comme précité. De nombreux noyaux ont été assemblés de cette manière, et des essais ont été faits pour s'assurer de leur qualité. Bexpérience montre que ce procédé de fabrication de noyaux se prête facilement à la fabrication en usine et supprime de nombreuses opérations coûteuses qui étaient nécessaires jusqu'ici.
Il a été démontré qu'il est inutile d'usiner les extrémités découpées des tôles pour enlever les bavures, celles-ci venant en contact avec une couche isolante qui recouvre le ruban magnétique.
En outre, le recuit du noyau fait disparaître de nombreuses bavures.
L'expérience montre que les bavures restantes ne percent pas l'iso-. lant et ne provoquent aucune perte.
Le fait que les tôles du noyau ne sont pas réunies les unes aux autres par une matière collante signifie que le noyau conformé et recuit se compose d'un certain nombre de tôles ou de groupes de tôles indépendants relativement flexibles, que l'on peut séparer et glisser dans les fenêtres des bobines préfabriquées sans crainte que les extrémités des tôles ne s'adaptent plus entre elles et ne constituent plus des joints à recouvrement en escalier, comme représenté à la figure 5. L'expérience montre que les tôles dont le noyau se compose peuvent être suffisamment déformées pour la mise en place sur la bobine préfabriquée et sans qu'il en résulte des pertes appréciables provenant de tensions internes.
La figure 6 montre comment le joint se réalise, quand les tôles sont disposées par groupes comme représenté à la figure 4.
La figure 7 représente un noyau semblable à celui de la figure 5, mais dont chaque groupe se compose de trois tôles et dont les joints sont alignés verticalement.
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La figure 8 représente,; une quantité d'empilages de tôles superposés et montre.comment les tôles sont disposées pour obtenir un joint.
La figure 10 représente une forme d'exécution avec le joint à recouvrement dans un angle du noyau, tandis que la figure 11 représente le joint à recouvrement dans une branche du noyau.
La facilité et là rapidité avec lesquelles ces noyaux peuvent être ouverts et passés dans des bobines préfabriquées permet- tent aisément une fabrication en; série. En outre, un noyau construit de cette manière ne .doit être découpé qu'en un seul endroit pour pouvoir être monté sur une bobine préfabriquée. Un noyau de ce genre n'a donc qu'un joint général introduisant des pertes. Il va de soi cependant qu'on peut prévoir plus d'un joint si les conditions l'imposent, les pertes étant approximativement proportionnelles au nombre de joints utilisés.
Un autre avantage marqué de ce type de noyau réside en ce que les tôles ne doivent pas être collées les unes aux autres, ce qui réduit fortement le prix de revient. En outre, un noyau dont les .tôles sont libres et se chevauchent comme dans la présente invention a un niveau de bruit en fonctionnement très réduit, ce qui consti- tue une caractéristique très intéressante. L'immersion dans l'huile amortit le ronflement à l'endroit du joint et atténue le niveau de bruit de 20 ou 30 DB (décibels).
Afin de donner une idée de l'exiguïté des pertes et du faible niveau de bruit de ce type de noyau, les résultats d'essais effectués sont donnés ci-après:
JOINT A RECOUVREMENT EN ESCALIER
EMI9.1
TW/Lh Two, AW/Lb AW/Kp Anneau non fendu 0,616 1,355 0,874 1,923 Etat final avec joint 0,649 1,428 1,055 2,321 Epstein 0,695 1,529 Augmentation des portes
EMI9.2
finales par rapport à 5, 5ia 5 5"/ 21, 91": anneau non fendu. 5,5% 5,5% 21% 21%
Joint lâche Joint serr Niveau du son en DB dans l'air 53 42
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Les noyaux qui ont été soumis aux essais et ont donné les résultats ci-avant étaient disposés de la manière représentée à la figure 5.
Dans les essais considérés, le chevauchement des joints de tôles mesuré développé et l'épaisseur d'un groupe de tôles étaient dans un rapport de 6 à 1. L'augmentation de superficie du joint, augmentation de six fois dans le cas considéré, donnait une induc- tion et une reluctance six fois plus petites, ce qui ressort claire- ment du tableau précédent ; résultats étaient donc excellents. Il reste entendu que ces caractéristiques peuvent varier dans de larges proportions pour satisfaire à tout problème posé.
Les résultats, étaient satisfaisants au point que le noyau avec joint avait des performances magnétiques quasi équivalentes à celles d'un noyau sans joint. Il est évident que deux particularités contribuaient à obtenir ce résultat, notamment le joint à recouvrement en escalier et les tensions internes résiduelles faibles.
Un noyau fendu peut avoir plus d'un joint. Cependant, pour maintenir les pertes faibles, tous les joints doivent être à recouvrement en escalier comme décrit.
REVENDICATIONS
1.- Noyau du type enroulé pour appareil inductif comprenant plusieurs spires d'un ruban magnétique orienté, les spires étant séparées les unes des autres de façon à constituer des tôles à extrémités en substance alignées, caractérisé en ce que les tôles sont disposées en escalier, de façon que les extrémités alignée. d'une tôle chevauchant les extrémités alignées de la tôle voisine constituent un joint à recouvrement en escalier réunissant les extrémités des tôles.