Bobinage inductif. 1j'obj et de la présente invention est un bobinage inductif tel que le bobinage de transformateurs électriques ou de résistances inductives. Le bobinage comprend à son extré mité de potentiel élevé une partie de bobinage sous forme de deux galettes annulaires avant un axe commun, espacées l'une de l'autre et reliées entre elles par des connexions, l'une des galettes étant. formée d'au moins un con ducteur spiral dont les spires s'enroulent de l'extérieur de la galette vers l'intérieur, et l'autre galette étant formée d'au moins un conducteur spiral dont les spires s'enroulent de l'intérieur vers l'extérieur.
Ce hobinan,e est caractérisé par un circuit conducteur allant. d'une spire de départ si tuée à l'un des bords de l'une des galettes vers une spire terminale située au bord corres pondant de l'autre galette, ce circuit présen tant, clans une, des galettes, au moins un con ducteur spiral enroulé de l'extérieur vers l'in térieur et, dans l'autre galette, au moins un conducteur spiral enroulé de l'intérieur vers l'extérieur, et au moins trois connexions, dont au moins une est placée du côté des bords intérieurs des galettes, et au moins une autre est placée du côté des bords extérieurs des galettes, et par un circuit.
capacitif créé entre ladite spire de départ, et ladite spire terminale et comprenant le couplage capacitif existant entre la spire de départ et la spire adjacente à celle-ci, le couplage capacitif existant entre la spire terminale et la spire adjacente à celle-ci, et une connexion reliant lesdites spires adjacentes.
Dans les formes d'exécution préférées du bobinage, les spires d'un conducteur spiral sont disposées en un seul. plan radial, mais un conducteur spiral peut aussi avoir plus d'une spire disposée en hélice à chaque rayon, avant de passer vers l'intérieur ou vers l'ex térieur, pour former des spires avant un rayon plias petit ou plus grand.
La création d'un circuit capacitif permet de réaliser une répartition phis uniforme du potentiel dans la bobine lorsqu'on applique à celle-ci une variation de potentiel à front d'onde raide et, de plus, elle diminue l'ampli tude des oscillations subséquentes qui se pro duisent, en ce cas, dans la bobine.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une élévation, vue partielle ment en coupe, du noyau et du bobinage d'un transformateur.
La fig. 2 est un schéma montrant une dis position de bobinage, tandis que la fi-. 2a est un schéma montrant la disposition des con nexions à l'extérieur clé la bobine représentée à la fi. 2. Les fig. 3, 4 et 5 sont des schémas C .11alo--iies à la. fi-. \?, mais ils représentent chacun une disposition différente du bobi nage, tandis que les fi-.<I>3a,</I> 4cc, 5a sont des schémas correspondants à.
la disposition des connexions à l'extérieur des enroulements re présentés respectivement aux fig. 3, 4 et 5.
Le transformateur représenté à la fig. 1 est du type monophasé à noyau, et il com porte des bobines semblables sur les deux branches du noyau I. Sur chacune de ces branches est enroulée une bobine P du type usuel formée de plusieurs enroulements en hélice superposés, entourée par une bobine du genre auquel l'invention est applicable. Les éléments du transformateur qui ne sont pas nécessaires à l'intelligence de l'invention sont supprimés dans la fig. 1, pour plus de simplicité.
La bobine S visible à la fig. 1 se compose d'un nombre considérablei de sections annu laires ou galettes A,<I>B, C,</I> etc., disposées le long d'iin axe commun X-X qui est celui de la branche du noyau I sur laquelle cette bo bine est montée. Les galettes<I>A, B,</I> C, etc., sont espacées les unes des autres comme d'or dinaire par des cales radiales R, ce qui per met de faire circuler un fluide réfrigérant entre les galettes dans les intervalles laissés entre ces cales.
Chacune des galettes<I>A, B,</I> C, .etc., se com pose d'un ou plusieurs conducteurs enroulés en spirale autour de l'axe X-X. Pour un même sens d'enroulement autour du noyau, soit pour le sens dans lequel passe le courant à un instant donné, et qui peut être le sens senestrorsum, toutes les spires d'une galette progressent de l'extérieur vers l'intérieur et toutes les spires de la galette suivante pro gressent de l'intérieur vers l'extérieur de la galette.
La borne à haute tension H de la bo bine est reliée à la première spire d'un con ducteur au bord,extérieur A, de la galette A, et les spires de cette galette s'enroulent de l'extérieur vers l'intérieur. La dernière spire de ce conducteur, qui se trouve par consé quent au bord intérieur .1. de la galette A., est reliée à la première spire au bord inté rieur B, de la galette B, dont les spires s'en roulent vers l'extérieur. La dernière spire chu conducteur de la section B, qui se trouve au bord extérieur B._, est reliée à la première spire ail bord extérieur Cl de- la galette C. Dans cette galette, les spires vont de l'exté rieur vers l'intérieur.
Les connexions conti nuent ainsi de bout en bout de la bobine.
La fig. 2 montre schématiquement la dis position et les connexions des conducteurs constituant les quatre premières galettes <I>A, B, C, D</I> d'une bobine selon une autre forme d'exécution de l'invention. Les spires de droite représentent les spires aux bords extérieurs Al,, B@, C, etc., tandis que les spires de gauche représentent les spires aux bords intérieurs A2, B, C.,, etc.
Dans la disposition représentée à la fig. 2, chaque galette comprend deux conducteurs spiraux qui sont disposés en une seule cou che. Les spires 1, 2, 3, 4, 5 représentent les spires de l'un des conducteurs de la galette A, et les spires 11, 12, 13, 14, 15 représentent les spires de l'autre conducteur de cette même galette A. Les spires de ces conducteurs sont intercalées les unes dans les antres et s'en roulent de l'extérieur vers l'intérieur. De la même manière, la galette B comprend deux conducteurs spiraux disposés, en s'intercalant l'un dans l'autre, en une seule couche; mais, dans cette galette, les spires s'enroulent de l'intérieur vers l'extérieur. La galette C est.
identique à la galette A, et la galette D à la. galette B.
La spirei 10 de la galette B qui est la spire extérieure du premier conducteur de cette galette est directement reliée à la. spire 11 de la galette A qui est la spire extérieure du deuxième conducteur de: cette galette. La spire 5 de la galette A qui est la spire inté rieure du premier conducteur de cette galette est reliée à la spire 6 de la. galette B qui est la spire intérieure chu premier conducteur de cette galette. La spire 15 qui est la spire inté rieure du deuxième conducteur de la galette A est reliée à la spire 16 qui est la. spire intérieure du deuxième conducteur de la ga lette B.
La dernière spire 20 de, ce deuxième conducteur de la galette B est reliée à la pre- inière spire 1 du premier conducteur de la ga lette C. Le même processus de connexion est utilisé pour relier les galettes<I>C et D</I> entre elles. L'expression enroulement sera utilisée dans ce qui suit pour désigner le circuit con ducteur formé par deux conducteurs spiraux, dont l'un s'enroule de l'intérieur vers l'exté rieur et l'autre de l'extérieur vers l'inté rieur, et reliés en série l'un avec l'autre. Ces conducteurs sont disposés nécessairement dans deux galettes, puisque les spiraux s'en roulent en sens opposé. La bobine est compo sée de plusieurs enroulements couplés en série.
Le premier enroulement de cette bobine se compose donc des spires 1 à 5 de la galette El qui s'enroulent de l'extérie.ur vers l'inté rieur,, de la connexion intérieure de la spire 5 à la spire 6, et des spires 6 à 10 de la ga lette B, qui s'enroulent de l'intérieur vers l'extérieur. An mo@,en de la connexion @exté- rieure de la spire 11, le premier enroulement est relié en série avec le second enroulement qui se compose des spires 11 à 15 de la galette A, s'enroulant vers l'intérieur, de la con nexion intérieure de la spire 15 à la spire 1.6, et des spires 16 à 20 de la galette B, qui s'en roulent vers l'extérieur.
Dans cette disposition, les premières spires 1 et 2 du premier enroulement se trouvent dans la même galette A que la première spire 11. du second enroulement et encadrent cette spire. La dernière spire .10 du premier enrou lement est située dans la même galette B cl-Lie les deux dernières spires 19 et 20 du second enroulement et entre ces spires. Les couplages à capacitance élevée existant entre la spire 11 et chacune des spires 1 et 2 constituent des circuits à haute capacitance en parallèle avec le premier enroulement.
Des circuits ana logues sont créés par les couplages capacitifs existant entre la spire 10 et chacune des spires 19 et 20 en parallèle avec l'enroulement suivant, ainsi que par les couplages capacitifs exis tant entre la spire 11. et chacune des spires 1. et 2 de la galette C, ete.
De cette faon, des circuits à, haute capa- citance sont créés en parallèle avec chaque enroulement de la bobine, du fait que la pre mière spire de; la galette .1, occupant l'extré mité à haut potentiel de la bobine, est immé diatement voisine de la spire 11 qui se trouve directement reliée à une spire 10 appartenant à une autre galette B; cette, spire 10 est elle- même placée immédiatement à côté d'une spire 20 directement reliée à une spire ?. appartenant à une autre galette C, et il en va de. même d'un bout à l'autre de la même bo bine.
La fi-. 2a montre comment les connexions sont réalisées du côté extérieur de la bobine. Ces connexions peuvent être constituées aussi bien par un conducteur continu que par l'as semblage des bouts de deux conducteurs dis tincts.
Suivant une disposition différente, repré sentée à la fig. 3, chaque galette est consti tuée par un seul conducteur enroulé en spi rale, sauf que les spires extérieures de deux galettes sont permutées. La fig. 3a montre la disposition des connexions à l'extérieur de la bobine, telle qu'elle doit être réalisée pour ob tenir cette permutation. Les galettes A et B constituent ici un seul enroulement dans le sens de la définition de l'expression enroule ment donnée plus haut. Il existe des circuits à haute capacitance entre la première spire ou spire de départ et l'avant-dernière spire 1.9, ainsi qu'entre la. deuxième spire 2 et la dernière spire ou spire terminale 20.
Dans le cas de la disposition représentée à la fig. 4, chacune des galettes comprend deux conducteurs enroulés en spirale, mais ceux-ci sont placés côte à côte axialement et non ra- dialement, si bien que les spires ne sont pas intercalées entre elles. D'ordinaire, lies con ducteurs sont plus larges axialement qu'ils ne sont épais radialement et il s'ensuit que cette disposition ne crée pas des couplages d'une capacitance aussi élevée que ceux obtenus avec la disposition suivant la fi-. 2. Il n'en demeure pas moins que la capacitance obte nue est considérable et que cette disposition peut procurer d'appréciables avantages.
Dans le cas de la disposition suivant la fig. 5, chaque galette est constituée par l'en roulement en spirale de deux conducteurs pla cés a.xialement côte à côte, mais ceux-ci sont bobinés de façon telle que chaque conduc teur forme deux spires dans chaque couche: axiale de la galette (par exemple les spires 1 et 2 dans la couche au bord extérieur AJ. Le premier enroulement se compose des spires 1 à 10 de la galette A, d'une; connexion inté rieure, et les spires 11 à 20 de la galette B.
Le second enroulement se compose des spires 21 à 30 de la galette A, d'une connexion inté- rieure;, et des spires 31 à 40 de la galette B. Ces enroulements sont reliés en série par une connexion extérieure. La spire 1 forme une capacitance élevée avec la spire 21.
Dans le cas de la disposition suivant la fig. 3, seules les quelques spires extérieures de chaque enroulement créent des circuits à haute capacitance en parallèle avec les enrou lements. Les dispositions suivant .les fig. 2, 4 et 5 offrent cet avantage que d'un bout à l'autre de la bobine chaque spire (par exem ple 8) est placée immédiatement à côté d'une autre spire (par exemple 18) située à une grande distance d'elle dans le circuit conduc- tif de la bobine.
Cela peut obliger à renforcer l'isolement entre spires, mais cela donne nais sance, d'un bout à l'autre de la bobine, à un très grand nombre de circuits à haute capa- citance qui aident à réaliser une répartition phis uniforme du potentiel dans l'ensemble de la bobine, lorsqu'on applique à celle-ci une variation de potentiel à front d'onde raide.
Inductive winding. 1j'obj and of the present invention is an inductive winding such as the winding of electrical transformers or inductive resistors. The winding comprises at its high potential end a winding part in the form of two annular wafers before a common axis, spaced from one another and interconnected by connections, one of the wafers being. formed of at least one spiral conductor whose turns wind from the outside of the wafer inwards, and the other wafer being formed from at least one spiral conductor whose turns wind up from the inside to outside.
This hobinan, e is characterized by a conducting circuit going. from a starting turn if killed at one of the edges of one of the pancakes to an end turn located at the corresponding edge of the other pancake, this circuit presenting, in one of the pancakes, at least one con spiral conductor wound from the outside to the inside and, in the other wafer, at least one spiral conductor wound from the inside to the outside, and at least three connections, of which at least one is placed on the side of the inner edges of the pancakes, and at least one other is placed on the side of the outer edges of the pancakes, and by a circuit.
capacitive created between said starting turn, and said end turn and comprising the capacitive coupling existing between the starting turn and the turn adjacent to the latter, the capacitive coupling existing between the end turn and the turn adjacent to the latter, and a connection connecting said adjacent turns.
In preferred embodiments of the coil, the turns of a spiral conductor are arranged in one. radial plane, but a spiral conductor may also have more than one turn arranged in a helix at each spoke, before passing inward or outward, to form turns before a smaller or larger plias radius.
The creation of a capacitive circuit makes it possible to achieve a phis uniform distribution of the potential in the coil when a variation of potential with a steep wave front is applied to it and, moreover, it decreases the amplitude of the oscillations. subsequent events which occur, in this case, in the coil.
The appended drawing represents, by way of example, several embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 is an elevation, partially in section, of the core and winding of a transformer.
Fig. 2 is a diagram showing a winding position, while the fi-. 2a is a diagram showing the arrangement of the connections to the outside of the coil shown at fi. 2. Figs. 3, 4 and 5 are diagrams C.11alo - iies to. fi-. \ ?, but they each represent a different arrangement of the bobbin, while the fi. <I> 3a, </I> 4cc, 5a are corresponding diagrams to.
the arrangement of the connections to the outside of the windings shown respectively in FIGS. 3, 4 and 5.
The transformer shown in fig. 1 is of the single-phase core type, and it comprises similar coils on the two branches of the core I. On each of these branches is wound a coil P of the usual type formed of several superimposed helical windings, surrounded by a coil of the type to which the invention is applicable. The elements of the transformer which are not necessary for the intelligence of the invention are deleted in fig. 1, for simplicity.
The coil S visible in fig. 1 consists of a considerable numberi of annular sections or patties A, <I> B, C, </I> etc., arranged along iin common axis XX which is that of the branch of nucleus I on which this box is mounted. The pancakes <I> A, B, </I> C, etc., are spaced apart from each other like ordinary by radial shims R, which makes it possible to circulate a refrigerant fluid between the pancakes in the intervals left between these wedges.
Each of the plates <I> A, B, </I> C, .etc., Consists of one or more conductors wound in a spiral around the X-X axis. For the same direction of winding around the core, that is to say for the direction in which the current passes at a given moment, and which can be the direction senestrorsum, all the turns of a wafer progress from the outside towards the inside and all the turns of the next cake move from the inside to the outside of the cake.
The high voltage terminal H of the coil is connected to the first turn of a conductor at the outer edge A of the wafer A, and the turns of this wafer wind from the outside to the inside. The last turn of this conductor, which is therefore at the inner edge. 1. of the cake A., is connected to the first turn at the inner edge B, of the cake B, the turns of which roll outwards. The last turn of the conductor of section B, which is at the outer edge B._, is connected to the first turn of the outer edge Cl of the wafer C. In this wafer, the turns go from the outside to the inside.
The connections thus continue from end to end of the coil.
Fig. 2 schematically shows the arrangement and connections of the conductors constituting the first four wafers <I> A, B, C, D </I> of a coil according to another embodiment of the invention. The turns on the right represent the turns at the outer edges A1 ,, B @, C, etc., while the turns on the left represent the turns at the inner edges A2, B, C. ,, etc.
In the arrangement shown in FIG. 2, each wafer comprises two spiral conductors which are arranged in a single layer. The turns 1, 2, 3, 4, 5 represent the turns of one of the conductors of the wafer A, and the turns 11, 12, 13, 14, 15 represent the turns of the other conductor of this same wafer A The turns of these conductors are interspersed with each other and roll from the outside to the inside. Likewise, the wafer B comprises two spiral conductors arranged, interposed one inside the other, in a single layer; but, in this cake, the turns wind from the inside to the outside. The cake C is.
identical to galette A, and galette D to. cake B.
The coil 10 of the wafer B which is the outer coil of the first conductor of this wafer is directly connected to the. turn 11 of the wafer A which is the outer whorl of the second conductor of: this wafer. The turn 5 of the wafer A which is the internal turn of the first conductor of this wafer is connected to the turn 6 of the. wafer B which is the inner coil chu first conductor of this wafer. The turn 15 which is the inner turn of the second conductor of the wafer A is connected to the turn 16 which is there. inner coil of the second conductor of ga lette B.
The last turn 20 of, this second conductor of the wafer B is connected to the first whorl 1 of the first conductor of the wafer C. The same connection process is used to connect the wafers <I> C and D </ I> between them. The expression winding will be used in what follows to denote the conductor circuit formed by two spiral conductors, one of which is wound from the inside to the outside and the other from the outside to the inside. laughing, and connected in series with each other. These conductors are necessarily arranged in two wafers, since the spirals are rolled in the opposite direction. The coil is made up of several windings coupled in series.
The first winding of this coil therefore consists of turns 1 to 5 of the cake El which are wound from the exterior to the interior, the internal connection of the turn 5 to the turn 6, and turns 6 to 10 of ga lette B, which wind from the inside to the outside. An mo @, at the external connection @ of the turn 11, the first winding is connected in series with the second winding which is made up of the turns 11 to 15 of the wafer A, winding inwards, of the interior con nexion of the coil 15 to the coil 1.6, and of the turns 16 to 20 of the wafer B, which roll outwardly.
In this arrangement, the first turns 1 and 2 of the first winding are located in the same disc A as the first turn 11 of the second winding and surround this turn. The last turn .10 of the first winding is located in the same wafer B cl-Lie the last two turns 19 and 20 of the second winding and between these turns. The high capacitance couplings existing between turn 11 and each of turns 1 and 2 constitute high capacitance circuits in parallel with the first winding.
Similar circuits are created by the capacitive couplings existing between the turn 10 and each of the turns 19 and 20 in parallel with the next winding, as well as by the capacitive couplings existing between the turn 11. and each of the turns 1. and 2 of the cake C, ete.
In this way, high capacity circuits are created in parallel with each winding of the coil, since the first turn of; the wafer .1, occupying the high potential end of the coil, is immediately adjacent to the coil 11 which is directly connected to a coil 10 belonging to another wafer B; this turn 10 is itself placed immediately next to a turn 20 directly connected to a turn ?. belonging to another cake C, and so does. even from one end of the same box to the other.
The fi-. 2a shows how the connections are made on the outer side of the coil. These connections can be formed either by a continuous conductor or by the assembly of the ends of two separate conductors.
According to a different arrangement, shown in FIG. 3, each wafer is constituted by a single conductor wound in a spiral, except that the outer turns of two wafers are swapped. Fig. 3a shows the arrangement of the connections to the outside of the coil, as it must be carried out to obtain this permutation. The wafers A and B here constitute a single winding in the sense of the definition of the expression winding given above. There are high capacitance circuits between the first turn or starting turn and the penultimate turn 1.9, as well as between the. second turn 2 and the last turn or end turn 20.
In the case of the arrangement shown in FIG. 4, each of the wafers comprises two conductors wound in a spiral, but these are placed side by side axially and not radially, so that the turns are not interposed between them. Usually, the conductors are wider axially than they are thick radially and it follows that this arrangement does not create couplings of a capacitance as high as those obtained with the arrangement according to fi-. 2. The fact remains that the capacitance obtained is considerable and that this arrangement can provide appreciable advantages.
In the case of the arrangement according to FIG. 5, each wafer is formed by the spiral rolling of two conductors placed axially side by side, but these are wound in such a way that each conductor forms two turns in each layer: axial of the wafer ( for example turns 1 and 2 in the outer edge layer AJ. The first winding consists of turns 1 to 10 of wafer A, with an internal connection, and turns 11 to 20 of wafer B.
The second winding is made up of turns 21 to 30 of wafer A, an internal connection ;, and turns 31 to 40 of wafer B. These windings are connected in series by an external connection. The turn 1 forms a high capacitance with the turn 21.
In the case of the arrangement according to FIG. 3, only the few outer turns of each winding create high capacitance circuits in parallel with the windings. The arrangements according to fig. 2, 4 and 5 offer the advantage that from one end of the coil to the other each turn (for example 8) is placed immediately next to another coil (for example 18) located at a great distance of it in the conductive circuit of the coil.
This may make it necessary to reinforce the insulation between turns, but this gives rise, throughout the coil, to a very large number of high-capacity circuits which help to achieve a phis uniform distribution of the coil. potential in the entire coil, when a steep wavefront potential variation is applied to it.